工業(yè)機(jī)器人丨研究報(bào)告

核心摘要：

工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的宏觀環(huán)境：

• 政策上：政策力度加強(qiáng)，方向上從“引進(jìn)+專(zhuān)項(xiàng)突破”轉(zhuǎn)為“國(guó)產(chǎn)化、智能化”;目標(biāo)上提出到2025年，制造業(yè)機(jī)器人密度較 2020 年實(shí)現(xiàn)翻番。

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

• 需求上：1)潛在勞動(dòng)力不足，“機(jī)器替人”成大勢(shì)所趨;2)目前國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人主要依賴(lài)進(jìn)口，其密度與發(fā)達(dá)國(guó)家相比有提升空間，國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人空間潛力大。同時(shí)，新能源等行業(yè)在國(guó)產(chǎn)化的浪潮下為國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人企業(yè)的發(fā)展與滲透提供一定先發(fā)優(yōu)勢(shì)。

工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)鏈情況：

• 上游-零部件情況：1)減速器：市場(chǎng)集中度極高，高端市場(chǎng)為國(guó)外品牌絕對(duì)壟斷，故廠商議價(jià)能力強(qiáng)，約占機(jī)器人成本的25%-30%。整體供貨周期長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)一般4-6個(gè)月。2)伺服：高端市場(chǎng)依賴(lài)進(jìn)口，中低端市場(chǎng)可自主覆蓋。國(guó)內(nèi)廠商中，伺服占機(jī)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(gòu)買(mǎi)第三方產(chǎn)品?？刂破髡紮C(jī)器人成本比重約20%-25%。

• 中游-本體情況：1)保有量：2022年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人保有量135.7萬(wàn)臺(tái)，主要為多關(guān)節(jié)機(jī)器人和SCARA機(jī)器人，其占比分別為60%，40%左右。2)競(jìng)爭(zhēng)格局：市場(chǎng)格局較為集中，整體國(guó)外品牌占比高，約七成左右。3)國(guó)內(nèi)廠商主要打法：通過(guò)零部件自研來(lái)控制成本結(jié)構(gòu)、發(fā)展協(xié)作機(jī)器人增加產(chǎn)品應(yīng)用場(chǎng)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(chǎng)格局較為分散(企業(yè)數(shù)量多、規(guī)模小)，其中國(guó)內(nèi)系統(tǒng)集成商占比90%以上。2)機(jī)器視覺(jué)、3D相機(jī)等新興的集成生態(tài)伙伴助力工業(yè)機(jī)器人“眼/腦”發(fā)展，解鎖更多、更精應(yīng)用場(chǎng)景。3)傳統(tǒng)系統(tǒng)集成商向綜合解決方案廠商邁進(jìn)，即向上拓展本體能力，向下拓展機(jī)器視覺(jué)、柔性?shī)A爪等周邊技術(shù)。

工業(yè)機(jī)器人未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)：

• 從發(fā)展方向上看：未來(lái)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展以提升應(yīng)用廣度和深度為方向，其中運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、控制系統(tǒng)技術(shù)促進(jìn)產(chǎn)品性能提升，AI相關(guān)技術(shù)促進(jìn)智能化提升，未來(lái)工業(yè)機(jī)器人向著智能化、精細(xì)化、柔性化、平臺(tái)化等方向發(fā)展。

• 從行業(yè)發(fā)展?jié)摿矗浩?chē)制造、電子和半導(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(chǎng)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(píng)價(jià)：

• 從市場(chǎng)投資熱點(diǎn)上看：1)本體、其他(視覺(jué)定位、追蹤、檢測(cè)、激光雷達(dá)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(jī)器人較熱。

• 從本體和系統(tǒng)集成商的評(píng)價(jià)看：報(bào)告主要考慮了廠商的需求前瞻力(即市場(chǎng)空間)和產(chǎn)品執(zhí)行力(即需求滿(mǎn)足能力)。1)針對(duì)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(jī)器人廠商則通過(guò)拓展行業(yè)和場(chǎng)景的廣度來(lái)提高競(jìng)爭(zhēng)力。2)針對(duì)系統(tǒng)集成商，雖然主要看行業(yè)服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，但就競(jìng)爭(zhēng)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(jī)器人的重要概念厘清本報(bào)告界定的工業(yè)機(jī)器人指：應(yīng)用在工業(yè)產(chǎn)線(xiàn)領(lǐng)域，可重復(fù)編程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的機(jī)械結(jié)構(gòu)

產(chǎn)業(yè)鏈總覽-未來(lái)3年穩(wěn)定增長(zhǎng)2023年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人保有量有望突破150萬(wàn)臺(tái)從工業(yè)機(jī)器人的保有量來(lái)講，2023年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人保有量將突破150萬(wàn)臺(tái)，預(yù)計(jì)未來(lái)三年將保持穩(wěn)定增長(zhǎng)。從工業(yè)機(jī)器人的主要增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)來(lái)講，2020-2021年的增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)主要得益于新能源汽車(chē)需求爆發(fā)，工業(yè)機(jī)器人保有量增速較高。2022年因疫情全國(guó)大范圍停擺，增速下滑。未來(lái)幾年，受《“機(jī)器人+”應(yīng)用行動(dòng)實(shí)施方案》和全球經(jīng)濟(jì)去全球化的影響，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)可能以相對(duì)穩(wěn)定的增速平穩(wěn)增長(zhǎng)。從工業(yè)機(jī)器人的類(lèi)型來(lái)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(xiāo)流轉(zhuǎn)周期與服務(wù)流程需求量主導(dǎo)的市場(chǎng)，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(jī)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(jī)器人穩(wěn)定、精準(zhǔn)運(yùn)行

控制器-關(guān)鍵指標(biāo)及難點(diǎn)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(dòng)作的時(shí)間等?？刂破骺刂频谋举|(zhì)是根據(jù)運(yùn)動(dòng)要求和傳感器件的信號(hào)進(jìn)行必要的邏輯、數(shù)學(xué)運(yùn)算后，將正確的控制信號(hào)傳遞給伺服系統(tǒng)或其他動(dòng)力裝置，執(zhí)行單元執(zhí)行運(yùn)動(dòng)要求。國(guó)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(guó)內(nèi)算法模型參數(shù)設(shè)定可借鑒性弱;其二，研發(fā)與實(shí)際應(yīng)用是兩回事，實(shí)際應(yīng)用晚且量小，與運(yùn)動(dòng)控制、路徑規(guī)劃等相關(guān)的底層算法無(wú)法依靠大量的工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)實(shí)踐所積累的數(shù)據(jù)進(jìn)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(jī)、編碼器、減速器)等都需要進(jìn)口，與本體的磨合度不夠。

伺服系統(tǒng)-關(guān)鍵指標(biāo)及難點(diǎn)轉(zhuǎn)速、扭矩和慣量直接指標(biāo)，但驅(qū)動(dòng)器、編碼器性能尤為重要工業(yè)機(jī)器人的伺服系統(tǒng)主要由驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)、編碼器所組成，其目的主要是驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)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(qiáng)、適應(yīng)頻繁加減速等特性。目前國(guó)內(nèi)伺服系統(tǒng)的高端市場(chǎng)被國(guó)外壟斷，其主要差距源于以下兩點(diǎn)：1)與驅(qū)動(dòng)器相關(guān)的高精度芯片為國(guó)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(shí)，傳感器作為編碼器的核心元器件，高精度傳感器也依賴(lài)于進(jìn)口。值得注意的是，伺服系統(tǒng)作為一個(gè)整體，轉(zhuǎn)矩、扭矩、慣量是其主要性能指標(biāo)，但在配置時(shí)，要綜合考慮伺服電機(jī)的規(guī)格和機(jī)械末端的位置、速度、精度、動(dòng)態(tài)性能等要求。

減速器-關(guān)鍵指標(biāo)及難點(diǎn)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(jì)、生產(chǎn)工藝、裝配等方面都存在難點(diǎn)，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(lèi)工業(yè)機(jī)器人可從運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)、應(yīng)用場(chǎng)景、輸入信號(hào)方式、作業(yè)方式進(jìn)行分類(lèi)

本體-企業(yè)成長(zhǎng)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(yàn)型企業(yè)多通過(guò)收并購(gòu)?fù)卣剐袠I(yè)和場(chǎng)景，新興企業(yè)打法較綜合隨著國(guó)內(nèi)業(yè)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)成熟度不斷提升，國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人本體企業(yè)切入賽道的途徑不一，以2008年工業(yè)機(jī)器人被納入重點(diǎn)支持領(lǐng)域?yàn)榉纸纾篌w可分四類(lèi)：跨界發(fā)展(由其他業(yè)務(wù)拓展至機(jī)器人業(yè)務(wù))、自上而下(工業(yè)機(jī)器人核心技術(shù)起家，從零開(kāi)始自研，市場(chǎng)技術(shù)極不完善)、自下而上(由垂直行業(yè)經(jīng)驗(yàn)拓展至多場(chǎng)景、多行業(yè))和新興企業(yè)(直接切入機(jī)器人賽道，市場(chǎng)技術(shù)相對(duì)完善)。不同企業(yè)自身基因不同，成長(zhǎng)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(lèi)型及能力拓展，注重行業(yè)積累的企業(yè)更偏向場(chǎng)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(diǎn)與應(yīng)對(duì)總覽:提升服務(wù)“邊界”工業(yè)機(jī)器人受行業(yè)要求所限，其產(chǎn)品一致性非常高，故在價(jià)格、渠道競(jìng)爭(zhēng)白熱化的同時(shí)，跨界布局是企業(yè)主要差異點(diǎn)機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域和消費(fèi)級(jí)領(lǐng)域的發(fā)展邏輯非常不同。消費(fèi)級(jí)機(jī)器人強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的交互、個(gè)性化服務(wù)，并且要求快速占領(lǐng)市場(chǎng)，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(chǎng)打法。而在工業(yè)領(lǐng)域，強(qiáng)調(diào)“穩(wěn)”，保證穩(wěn)健生產(chǎn)是重點(diǎn)，產(chǎn)品發(fā)展邏輯需要兼顧性能穩(wěn)定性與應(yīng)用場(chǎng)景的適配性，故當(dāng)前整個(gè)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)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(jià)格戰(zhàn)、優(yōu)勢(shì)行業(yè)渠道爭(zhēng)奪等激烈競(jìng)爭(zhēng)后，企圖通過(guò)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(jī)器人等消費(fèi)級(jí)領(lǐng)域。

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

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

本體-難點(diǎn)與應(yīng)對(duì)3:探尋多樣化的市場(chǎng)汽車(chē)、金屬機(jī)械、3C電子等優(yōu)勢(shì)行業(yè)主要依賴(lài)進(jìn)口，本土企業(yè)難切入，本土廠商從行業(yè)、客戶(hù)、區(qū)域等層面差異化布局

本體-公司價(jià)值象限圖傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)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(jī)器人廠商則通過(guò)拓展行業(yè)和場(chǎng)景的廣度來(lái)提高競(jìng)爭(zhēng)力

系統(tǒng)集成-基本介紹系統(tǒng)集成商是負(fù)責(zé)機(jī)器人應(yīng)用二次開(kāi)發(fā)和周邊自動(dòng)化配套設(shè)備集成的廠商，幫助機(jī)器人本體應(yīng)用在特定的生產(chǎn)場(chǎng)景中系統(tǒng)集成商會(huì)參與到項(xiàng)目落地的全流程，其中機(jī)器人本體只是其集成流程中的一個(gè)環(huán)節(jié)，除機(jī)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(xiàn)編程及仿真廠商，以及近年較為火爆的機(jī)器視覺(jué)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(jī)器人應(yīng)用在具體產(chǎn)線(xiàn)上，其中非本體廠商聚焦行業(yè)經(jīng)驗(yàn)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(jī)器人更智能、更好用

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

系統(tǒng)集成商-公司價(jià)值象限圖市場(chǎng)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(jī)器人核心技術(shù)體系及未來(lái)方向工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展以提升應(yīng)用廣度和深度為方向，其中運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、控制系統(tǒng)技術(shù)促進(jìn)產(chǎn)品性能提升，AI相關(guān)技術(shù)促進(jìn)智能化提升

趨勢(shì)：工業(yè)機(jī)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(dòng)工業(yè)機(jī)器人的智能化工業(yè)機(jī)器人的智能化主要是由內(nèi)外部的智能化共同驅(qū)動(dòng)的。對(duì)于外部智能化，主要是通過(guò)外置設(shè)備進(jìn)行多維度、多場(chǎng)景的數(shù)據(jù)采集及分析后，進(jìn)行智能決策，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)器人的執(zhí)行，如視覺(jué)檢測(cè)、視覺(jué)定位。對(duì)于內(nèi)部智能化，則主要由以下兩點(diǎn)驅(qū)動(dòng)：1)核心零部件本身走向智能化，如伺服驅(qū)動(dòng)器、控制器的算法趨于智能化;2)工業(yè)機(jī)器人自身運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)更加全面、控制更加精細(xì)化，自身數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)與控制器形成良性互補(bǔ)，共同推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人智能化。

趨勢(shì)：工業(yè)機(jī)器人助力柔性生產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人功能多樣性提升、交互協(xié)作門(mén)檻降低將促進(jìn)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景柔性，進(jìn)而提升生產(chǎn)產(chǎn)線(xiàn)的柔性工業(yè)機(jī)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(mǎn)足同一產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)產(chǎn)品品類(lèi)、產(chǎn)品款式、產(chǎn)品尺寸多樣化的能力，內(nèi)核是期望實(shí)現(xiàn)產(chǎn)銷(xiāo)協(xié)同。“位置VS功能場(chǎng)景VS交互與編程”是工業(yè)機(jī)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(xiàn)變更成本;2)功能場(chǎng)景可變主要是指在A位置實(shí)現(xiàn)a功能，在B位置可實(shí)現(xiàn)a功能，也可實(shí)現(xiàn)b功能等等，可提升產(chǎn)線(xiàn)各環(huán)節(jié)靈活部署的能力;3)交互及編程門(mén)檻降低，主要是降低功能場(chǎng)景的開(kāi)發(fā)難度與周期。

趨勢(shì)：工業(yè)機(jī)器人趨于平臺(tái)化

工業(yè)機(jī)器人的平臺(tái)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(lái)，工業(yè)機(jī)器人將像PC和手機(jī)一樣趨于平臺(tái)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(tái)化過(guò)程中主要難點(diǎn)需正視：1)對(duì)于C端驅(qū)動(dòng)且普適性強(qiáng)的PC和手機(jī)市場(chǎng)，平臺(tái)化有助于快速占領(lǐng)市場(chǎng)，那對(duì)于B端驅(qū)動(dòng)且行業(yè)應(yīng)用門(mén)檻高的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)，目前頭部玩家平臺(tái)化能得到什么?2)平臺(tái)化是為了提升應(yīng)用專(zhuān)業(yè)性、降低應(yīng)用開(kāi)發(fā)和使用門(mén)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(wèn)題。