工業(yè)機器人丨研究報告

核心摘要：

工業(yè)機器人發(fā)展的宏觀環(huán)境：

• 政策上：政策力度加強，方向上從“引進+專項突破”轉(zhuǎn)為“國產(chǎn)化、智能化”;目標(biāo)上提出到2025年，制造業(yè)機器人密度較 2020 年實現(xiàn)翻番。

• 技術(shù)上：機器視覺、傳感器等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展及與工業(yè)機器人深度結(jié)合，促進工業(yè)機器人的可用性和易用性。

• 需求上：1)潛在勞動力不足，“機器替人”成大勢所趨;2)目前國內(nèi)工業(yè)機器人主要依賴進口，其密度與發(fā)達國家相比有提升空間，國內(nèi)工業(yè)機器人空間潛力大。同時，新能源等行業(yè)在國產(chǎn)化的浪潮下為國內(nèi)工業(yè)機器人企業(yè)的發(fā)展與滲透提供一定先發(fā)優(yōu)勢。

工業(yè)機器人的產(chǎn)業(yè)鏈情況：

• 上游-零部件情況：1)減速器：市場集中度極高，高端市場為國外品牌絕對壟斷，故廠商議價能力強，約占機器人成本的25%-30%。整體供貨周期長，國內(nèi)一般4-6個月。2)伺服：高端市場依賴進口，中低端市場可自主覆蓋。國內(nèi)廠商中，伺服占機器人成本比重約25%-30%。3)控制器：本體廠商紛紛自主研發(fā)，但大部分還是需要購買第三方產(chǎn)品?？刂破髡紮C器人成本比重約20%-25%。

• 中游-本體情況：1)保有量：2022年中國工業(yè)機器人保有量135.7萬臺，主要為多關(guān)節(jié)機器人和SCARA機器人，其占比分別為60%，40%左右。2)競爭格局：市場格局較為集中，整體國外品牌占比高，約七成左右。3)國內(nèi)廠商主要打法：通過零部件自研來控制成本結(jié)構(gòu)、發(fā)展協(xié)作機器人增加產(chǎn)品應(yīng)用場景、拓展家具等新行業(yè)、積極布局出海等。

• 下游-系統(tǒng)集成商情況：1)市場格局較為分散(企業(yè)數(shù)量多、規(guī)模小)，其中國內(nèi)系統(tǒng)集成商占比90%以上。2)機器視覺、3D相機等新興的集成生態(tài)伙伴助力工業(yè)機器人“眼/腦”發(fā)展，解鎖更多、更精應(yīng)用場景。3)傳統(tǒng)系統(tǒng)集成商向綜合解決方案廠商邁進，即向上拓展本體能力，向下拓展機器視覺、柔性夾爪等周邊技術(shù)。

工業(yè)機器人未來發(fā)展趨勢：

• 從發(fā)展方向上看：未來工業(yè)機器人的發(fā)展以提升應(yīng)用廣度和深度為方向，其中運動控制技術(shù)、控制系統(tǒng)技術(shù)促進產(chǎn)品性能提升，AI相關(guān)技術(shù)促進智能化提升，未來工業(yè)機器人向著智能化、精細化、柔性化、平臺化等方向發(fā)展。

• 從行業(yè)發(fā)展?jié)摿矗浩囍圃?、電子和半?dǎo)體制造仍然是主要應(yīng)用行業(yè);鋰電/光伏制造是新增市場的主要行業(yè)。除此之外，航空航天、家電制造業(yè)等制造業(yè)應(yīng)用潛力也比較大。

主要廠商評價：

• 從市場投資熱點上看：1)本體、其他(視覺定位、追蹤、檢測、激光雷達等業(yè)務(wù)企業(yè))、全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)侵饕顿Y方向。2)零部件中伺服+控制較熱，本體中協(xié)作機器人較熱。

• 從本體和系統(tǒng)集成商的評價看：報告主要考慮了廠商的需求前瞻力(即市場空間)和產(chǎn)品執(zhí)行力(即需求滿足能力)。1)針對本體，主要看產(chǎn)品及品牌：“四大家族”占據(jù)行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)地位;新松、埃斯頓憑借高零部件自主率、高行業(yè)景氣度躋身行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者之列，協(xié)作機器人廠商則通過拓展行業(yè)和場景的廣度來提高競爭力。2)針對系統(tǒng)集成商，雖然主要看行業(yè)服務(wù)經(jīng)驗，但就競爭而言，需求前瞻和產(chǎn)品執(zhí)行需雙向發(fā)力，其中產(chǎn)品執(zhí)行力是需求前瞻力的基礎(chǔ)。

工業(yè)機器人的重要概念厘清本報告界定的工業(yè)機器人指：應(yīng)用在工業(yè)產(chǎn)線領(lǐng)域，可重復(fù)編程實現(xiàn)自動化控制的機械結(jié)構(gòu)

產(chǎn)業(yè)鏈總覽-未來3年穩(wěn)定增長2023年中國工業(yè)機器人保有量有望突破150萬臺從工業(yè)機器人的保有量來講，2023年我國工業(yè)機器人保有量將突破150萬臺，預(yù)計未來三年將保持穩(wěn)定增長。從工業(yè)機器人的主要增長驅(qū)動來講，2020-2021年的增長驅(qū)動主要得益于新能源汽車需求爆發(fā)，工業(yè)機器人保有量增速較高。2022年因疫情全國大范圍停擺，增速下滑。未來幾年，受《“機器人+”應(yīng)用行動實施方案》和全球經(jīng)濟去全球化的影響，中國工業(yè)機器人市場可能以相對穩(wěn)定的增速平穩(wěn)增長。從工業(yè)機器人的類型來講，2022年仍以多關(guān)節(jié)和SCARA為主，其中多關(guān)節(jié)占60%左右， SCARA占40%左右。

產(chǎn)業(yè)鏈總覽-產(chǎn)銷流轉(zhuǎn)周期與服務(wù)流程需求量主導(dǎo)的市場，服務(wù)中，售前靠關(guān)系，決策靠產(chǎn)品

三大零部件在工業(yè)機器人中的作用控制器是輸出命令方;伺服系統(tǒng)、減速器相互配合，執(zhí)行控制器的指令，共同保證工業(yè)機器人穩(wěn)定、精準(zhǔn)運行

控制器-關(guān)鍵指標(biāo)及難點精度和穩(wěn)定性是控制器性能的直接指標(biāo)，但底層算法是核心控制器直接決定本體的軌跡、位置、位姿、速度、加速度、操作順序及動作的時間等?？刂破骺刂频谋举|(zhì)是根據(jù)運動要求和傳感器件的信號進行必要的邏輯、數(shù)學(xué)運算后，將正確的控制信號傳遞給伺服系統(tǒng)或其他動力裝置，執(zhí)行單元執(zhí)行運動要求。國內(nèi)外控制器的性能差距主要由兩方面決定：1)軟件方面：其一，成熟廠商的控制器是“黑匣子”，國內(nèi)算法模型參數(shù)設(shè)定可借鑒性弱;其二，研發(fā)與實際應(yīng)用是兩回事，實際應(yīng)用晚且量小，與運動控制、路徑規(guī)劃等相關(guān)的底層算法無法依靠大量的工業(yè)機器人的生產(chǎn)實踐所積累的數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練優(yōu)化;2)硬件方面：高性能的控制器的底層芯片、配套設(shè)備(如伺服電機、編碼器、減速器)等都需要進口，與本體的磨合度不夠。

伺服系統(tǒng)-關(guān)鍵指標(biāo)及難點轉(zhuǎn)速、扭矩和慣量直接指標(biāo)，但驅(qū)動器、編碼器性能尤為重要工業(yè)機器人的伺服系統(tǒng)主要由驅(qū)動器、電機、編碼器所組成，其目的主要是驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)完成控制器的指令，這要求伺服系統(tǒng)具有響應(yīng)速度快、精度高、穩(wěn)定性強、適應(yīng)頻繁加減速等特性。目前國內(nèi)伺服系統(tǒng)的高端市場被國外壟斷，其主要差距源于以下兩點：1)與驅(qū)動器相關(guān)的高精度芯片為國外所壟斷，如DSP芯片;2)編碼器的核心技術(shù)掌握在外企手中。同時，傳感器作為編碼器的核心元器件，高精度傳感器也依賴于進口。值得注意的是，伺服系統(tǒng)作為一個整體，轉(zhuǎn)矩、扭矩、慣量是其主要性能指標(biāo)，但在配置時，要綜合考慮伺服電機的規(guī)格和機械末端的位置、速度、精度、動態(tài)性能等要求。

減速器-關(guān)鍵指標(biāo)及難點器件壽命及穩(wěn)定性相關(guān)指標(biāo)是核心;目前在產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)工藝、裝配等方面都存在難點，其中工藝/裝配條件、工藝/裝配流程是重中之重

本體產(chǎn)品分類工業(yè)機器人可從運動坐標(biāo)、應(yīng)用場景、輸入信號方式、作業(yè)方式進行分類

本體-企業(yè)成長路徑技術(shù)積累型企業(yè)多以自研為主深耕產(chǎn)品，行業(yè)經(jīng)驗型企業(yè)多通過收并購?fù)卣剐袠I(yè)和場景，新興企業(yè)打法較綜合隨著國內(nèi)業(yè)機器人相關(guān)技術(shù)成熟度不斷提升，國內(nèi)工業(yè)機器人本體企業(yè)切入賽道的途徑不一，以2008年工業(yè)機器人被納入重點支持領(lǐng)域為分界，大體可分四類：跨界發(fā)展(由其他業(yè)務(wù)拓展至機器人業(yè)務(wù))、自上而下(工業(yè)機器人核心技術(shù)起家，從零開始自研，市場技術(shù)極不完善)、自下而上(由垂直行業(yè)經(jīng)驗拓展至多場景、多行業(yè))和新興企業(yè)(直接切入機器人賽道，市場技術(shù)相對完善)。不同企業(yè)自身基因不同，成長路徑不同，當(dāng)前布局也有所差異?？傊?，注重技術(shù)積累的企業(yè)更偏向產(chǎn)品類型及能力拓展，注重行業(yè)積累的企業(yè)更偏向場景深耕和行業(yè)拓展，而新興企業(yè)則依托新型產(chǎn)品和出海切入。

本體-難點與應(yīng)對總覽:提升服務(wù)“邊界”工業(yè)機器人受行業(yè)要求所限，其產(chǎn)品一致性非常高，故在價格、渠道競爭白熱化的同時，跨界布局是企業(yè)主要差異點機器人在工業(yè)領(lǐng)域和消費級領(lǐng)域的發(fā)展邏輯非常不同。消費級機器人強調(diào)產(chǎn)品的交互、個性化服務(wù)，并且要求快速占領(lǐng)市場，故其發(fā)展邏輯更加關(guān)注產(chǎn)品的功能迭代與推陳出新，是典型的C端市場打法。而在工業(yè)領(lǐng)域，強調(diào)“穩(wěn)”，保證穩(wěn)健生產(chǎn)是重點，產(chǎn)品發(fā)展邏輯需要兼顧性能穩(wěn)定性與應(yīng)用場景的適配性，故當(dāng)前整個工業(yè)機器人市場呈現(xiàn)出非常高的產(chǎn)品一致性。因此，本土企業(yè)在歷經(jīng)價格戰(zhàn)、優(yōu)勢行業(yè)渠道爭奪等激烈競爭后，企圖通過研發(fā)新產(chǎn)品、增加產(chǎn)品覆蓋廣度等方式拓展新業(yè)務(wù)，比如布局醫(yī)療、教育機器人等消費級領(lǐng)域。

本體-難點與應(yīng)對1:提升使用的柔性化提升工業(yè)機器人使用的柔性，用以滿足“隨時隨地”可用、易用、人可參與的需求，靈活性、易用性也是未來發(fā)展方向當(dāng)前，傳統(tǒng)工業(yè)機器人雖然覆蓋了工業(yè)生產(chǎn)制造所需的大部分場景，但在產(chǎn)品精度、產(chǎn)品易用性、產(chǎn)品靈敏性、產(chǎn)品價格等方面有待變革。工業(yè)機器人本體廠商除了進一步精進產(chǎn)品提升其精度以滿足工業(yè)應(yīng)用要求外，還開發(fā)了協(xié)作機器人、桌面機器人等新產(chǎn)品，這些新產(chǎn)品是傳統(tǒng)工業(yè)機器人的有效補充，相對好的平衡了靈活性VS易用性VS協(xié)作性VS價格的需求，可用來滿足不同體量企業(yè)、不同生產(chǎn)流程、不同生產(chǎn)工藝、隨時隨地安裝應(yīng)用的的工業(yè)應(yīng)用需求。

本體-難點與應(yīng)對2:提升零部件自主率工業(yè)機器人成本中核心零部件成本占比70%左右，在降成本和國產(chǎn)替代的雙重推動下，自研提升自主率緊迫且漫長

本體-難點與應(yīng)對3:探尋多樣化的市場汽車、金屬機械、3C電子等優(yōu)勢行業(yè)主要依賴進口，本土企業(yè)難切入，本土廠商從行業(yè)、客戶、區(qū)域等層面差異化布局

本體-公司價值象限圖傳統(tǒng)工業(yè)機器人廠商產(chǎn)品執(zhí)行力與需求前瞻力協(xié)同發(fā)展，協(xié)作機器人廠商則通過拓展行業(yè)和場景的廣度來提高競爭力

系統(tǒng)集成-基本介紹系統(tǒng)集成商是負(fù)責(zé)機器人應(yīng)用二次開發(fā)和周邊自動化配套設(shè)備集成的廠商，幫助機器人本體應(yīng)用在特定的生產(chǎn)場景中系統(tǒng)集成商會參與到項目落地的全流程，其中機器人本體只是其集成流程中的一個環(huán)節(jié)，除機器人本體外，還包括周邊的末端執(zhí)行器廠商、工裝夾具廠商、離線編程及仿真廠商，以及近年較為火爆的機器視覺廠商、傳感器廠商等。

系統(tǒng)集成-企業(yè)打法傳統(tǒng)集成商主打完整解決方案，讓機器人應(yīng)用在具體產(chǎn)線上，其中非本體廠商聚焦行業(yè)經(jīng)驗積累、本體廠商注重產(chǎn)品反饋。新興廠商作為傳統(tǒng)集成商生態(tài)成員，讓機器人更智能、更好用

系統(tǒng)集成-不同行業(yè)X不同場景應(yīng)用情況集成商在汽車、3C等行業(yè)，搬運、焊接等場景應(yīng)用較為成熟，未來發(fā)展空間主要在新能源等行業(yè)，以及檢測、包裝等場景從行業(yè)維度看，汽車、3C等行業(yè)的自動化程度高、流程標(biāo)準(zhǔn)性強，是工業(yè)機器人應(yīng)用較為成熟的行業(yè);新能源中，鋰電、光伏市場需求大，生產(chǎn)制造流程中對工業(yè)機器人的需求高，是較為典型的潛力行業(yè)。從場景維度看，搬運、上下料、焊接等通用場景已經(jīng)應(yīng)用在各個行業(yè)中，已較為成熟，而未來發(fā)展?jié)摿χ饕性诜謷?、裝配、包裝、檢測等需要和周邊技術(shù)(如機器視覺)結(jié)合的場景上。從應(yīng)用成熟度看，標(biāo)準(zhǔn)化更強的行業(yè)和場景應(yīng)用較為成熟，非標(biāo)性的、對環(huán)境和技術(shù)要求較高的場景自動化替代程度較低。

系統(tǒng)集成商-公司價值象限圖市場玩家能力較為分散，需從需求前瞻和產(chǎn)品執(zhí)行雙向發(fā)力，其中產(chǎn)品執(zhí)行力是需求前瞻力的基礎(chǔ)

工業(yè)機器人核心技術(shù)體系及未來方向工業(yè)機器人的發(fā)展以提升應(yīng)用廣度和深度為方向，其中運動控制技術(shù)、控制系統(tǒng)技術(shù)促進產(chǎn)品性能提升，AI相關(guān)技術(shù)促進智能化提升

趨勢：工業(yè)機器人趨于智能化伺服、控制器等核心零部件的智能化與外部智能化產(chǎn)品的結(jié)合與應(yīng)用共同推動工業(yè)機器人的智能化工業(yè)機器人的智能化主要是由內(nèi)外部的智能化共同驅(qū)動的。對于外部智能化，主要是通過外置設(shè)備進行多維度、多場景的數(shù)據(jù)采集及分析后，進行智能決策，進而驅(qū)動工業(yè)機器人的執(zhí)行，如視覺檢測、視覺定位。對于內(nèi)部智能化，則主要由以下兩點驅(qū)動：1)核心零部件本身走向智能化，如伺服驅(qū)動器、控制器的算法趨于智能化;2)工業(yè)機器人自身運轉(zhuǎn)狀態(tài)的監(jiān)測更加全面、控制更加精細化，自身數(shù)據(jù)的監(jiān)測與控制器形成良性互補，共同推動工業(yè)機器人智能化。

趨勢：工業(yè)機器人助力柔性生產(chǎn)工業(yè)機器人功能多樣性提升、交互協(xié)作門檻降低將促進工業(yè)機器人應(yīng)用場景柔性，進而提升生產(chǎn)產(chǎn)線的柔性工業(yè)機器人助力柔性生產(chǎn)主要集中在生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)與裝配環(huán)節(jié)，其目的是滿足同一產(chǎn)線生產(chǎn)產(chǎn)品品類、產(chǎn)品款式、產(chǎn)品尺寸多樣化的能力，內(nèi)核是期望實現(xiàn)產(chǎn)銷協(xié)同。“位置VS功能場景VS交互與編程”是工業(yè)機器人助力柔性生產(chǎn)的關(guān)鍵，原因如下：1)位置可變減少重復(fù)配置、降低產(chǎn)線變更成本;2)功能場景可變主要是指在A位置實現(xiàn)a功能，在B位置可實現(xiàn)a功能，也可實現(xiàn)b功能等等，可提升產(chǎn)線各環(huán)節(jié)靈活部署的能力;3)交互及編程門檻降低，主要是降低功能場景的開發(fā)難度與周期。

趨勢：工業(yè)機器人趨于平臺化

工業(yè)機器人的平臺化主要是指本體及其配件的硬件、軟件趨于標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，應(yīng)用解決方案核心能力通用化

未來，工業(yè)機器人將像PC和手機一樣趨于平臺化，具有高效編程、快速部署、靈活應(yīng)用、降低成本等意義。但平臺化過程中主要難點需正視：1)對于C端驅(qū)動且普適性強的PC和手機市場，平臺化有助于快速占領(lǐng)市場，那對于B端驅(qū)動且行業(yè)應(yīng)用門檻高的工業(yè)機器人市場，目前頭部玩家平臺化能得到什么?2)平臺化是為了提升應(yīng)用專業(yè)性、降低應(yīng)用開發(fā)和使用門檻，工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的復(fù)雜性與多樣性如何克服，標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則如何建立是當(dāng)前亟待解決的問題。