2023年协作机器人产业发展蓝皮书.pdf

2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 1/165 2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 3/165 序言序言 时间来到 2023 年，“疫情”不再是热门词汇，消费不振、内需不足、出口下滑等外部因素被提起的频率明显上升，疫情后的疤痕效应显现，深刻影响着各行各业的复苏节奏和预期情绪。于协作机器人行业而言，最大的命题已经从过去的“求生存”转为“谋发展”，部分厂商开启上市进程，部分厂商加大出海布局，部分厂商开启价格白刃战，价格屠夫再次上演焦虑的情绪似乎在蔓延。从产品层面看，协作机器人不管是负载、臂展、定位精度还是示教方式、安全方案等，趋同性已逐渐显现，硬件层面同质化不可避免的带来了“内卷化”和“价格战”。需要承认的是，当前协作机器人面临的困境既有外部环境变化带来的共性问题，也有协作机器人本身能力的问题。某种程度上，对于后者问题的正视和解决路径更具现实意义，或许这也将是协作机器人未来的出路之一，这是难而正确的事。从产业链角度看，协作机器人生态从过往的三大核心零部件逐渐扩大，智能化的趋势下，力控传感器、视觉传感器等感知元器件关注度上升，同时布局一体化关节模组的厂商持续增加，国产厂商技术的持续提升促进成本的加速降低。机器人大模型的持续进步有望为协作机器人能力提升装上加强版外挂，可以满足更多复杂场景的应用需求，尤其在商用服务领域的应用，协作机器人的易用性和智能性有望获得质的提升。市场竞争方面，全球范围内 UR 依然引领行业发展，市场份额虽然受到一定的挤压，但依然保持在 30%以上，以遨博智能、艾利特机器人、大族机器人、中科新松等为代表的国产厂商全球份额提升明显。国内市场呈现一定的分化态势，国产份额进一步巩固，并且市场份额进一步扩大，但真正依靠协作机器人产品业务盈利的厂商依然是稀有物种。此外，根据GGII 的调研，部分传统工业机器人厂商未来或将加大对协作机器人领域的布局和投入，这将为协作机器人领域的格局带来更大的不确定性。本蓝皮书以协作机器人为核心，重点阐述了重点核心零部件的发展态势，其中包含减速器、无框力矩电机、关节模组、工控机、力传感器、电动夹爪等，结合协作机器人产业链各环节的技术特点，剖析协作机器人市场和技术脉络，同时对协作机器人的应用行业、应用场景和应用趋势进行分析，旨在厘清协作机器人的发展脉络，帮助协作机器人产业链相关企业及投资机构了解当前协作机器人行业的最新态势，把握市场机会，做出正确经营决策。特别说明：特别说明：本报告中的大量市场及技术资料，仅供企业经营参考用，望企业不要用于其他商业用途，由此产生的一切后果高工咨询（GGII）将不予承担！2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 4/165 宏观外部环境的不确定性和复杂性加剧，高工咨询（GGII）和所有参编企业真诚地祝福每一家志向远大的企业都能制定出高质量经营决策，不断获得新的成长和成功！感谢以下联合参编单位（排名不分先后）：感谢以下联合参编单位（排名不分先后）：深圳市大族机器人有限公司深圳市大族机器人有限公司 中科新松有限公司中科新松有限公司 长广溪智能制造（无锡）有限公司长广溪智能制造（无锡）有限公司 遨博（北京）智能科技股份有限公司遨博（北京）智能科技股份有限公司 苏州艾利特机器人有限公司苏州艾利特机器人有限公司 广东天机智能系统有限公司广东天机智能系统有限公司 深圳市鑫精诚科技有限公司深圳市鑫精诚科技有限公司 浙江来福谐波传动股份有限公司浙江来福谐波传动股份有限公司 深圳市康士达科技有限公司深圳市康士达科技有限公司 南京神源生智能科技有限公司南京神源生智能科技有限公司 蓝点触控（北京）科技有限公司蓝点触控（北京）科技有限公司 2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 5/165 目录目录 版权声明版权声明 .1 1 序言序言 .3 3 第一章第一章 协作机器人发展概述协作机器人发展概述 .9 9 第一节 定义及分类.9 第二节 新产品&新趋势.11 第二章第二章 协作机器人产业链分析协作机器人产业链分析 .1313 第一节 上游零部件.13 第二节 中游本体.18 第三节 下游集成应用.20 第四节 周边配套产品.23 第五节 协作机器人产品图谱.27 第三章第三章 协作机器人市场概况分析协作机器人市场概况分析 .2929 第一节 全球协作机器人市场概况分析.29 第二节 中国协作机器人市场发展分析.30 第三节 中国协作机器人竞争分析.32 第四章第四章 协作机器人技术发展分析协作机器人技术发展分析 .3535 第一节 协作机器人技术发展现状分析.35 第二节 协作机器人核心技术分析.37 第三节 协作机器人技术趋势与方向.40 第五章第五章 协作机器人行业投融资概况分析协作机器人行业投融资概况分析 .4343 第一节 近年来行业融资态势.43 第二节 主要的机构代表.44 第六章第六章 协作机器人应用分析协作机器人应用分析 .4646 第一节 协作机器人应用场景分析.46 第二节 协作机器人应用行业分析.47 第三节 协作机器人应用趋势分析.49 第七章第七章 中国协作机器人发展前景与展望中国协作机器人发展前景与展望 .5151 第一节 人工智能技术与大模型的发展赋予协作机器人更多智能性.51 2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 6/165 第二节 力控技术助力协作机器人综合能力提升.51 第三节 结构的模块化和仿生化.52 第四节 行业渗透率持续提升，工业与商业服务领域的应用边界日趋模糊.52 第九章第九章 参编企业介绍参编企业介绍 .5353 第一节 中科新松国内协作机器人先行者.53 第二节 大族机器人高精度，更稳定，核心零部件自主可控.61 第三节 长广溪智造车规级高速协作机器人.67 第四节 遨博智能协作机器人国家标准制定者.72 第五节 艾利特机器人专注面向未来的新一代协作机器人.78 第六节 天机智能面向泛工业及商业领域的实用派协作机器人.87 第七节 鑫精诚传感器国产力传感器黑马.90 第八节 来福谐波国产精密传动解决方案优质供应商.92 第九节 康士达致力于让设备更智能.97 第十节 神源生智能致力于力测试技术的研究和产业化.103 第十一节 蓝点触控掌握力控核心软硬件技术.108 第十章第十章 典型行业应用案例典型行业应用案例 .111111 第一节 汽车及相关行业.111 第二节 3C 电子行业.118 第三节 机械加工行业.130 第四节 新能源行业.132 第五节 注塑行业.137 第六节 电气行业.139 第七节 医疗行业.140 第八节 新零售行业.146 第九节 机器人行业.149 第十节 其他行业.153 附录附录 1 1 中国协作机器人市场代表企业中国协作机器人市场代表企业 .157157 附录附录 2 2 协作机器人产业链及周边配套厂商协作机器人产业链及周边配套厂商 .160160 2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 7/165 图表目录图表目录 图表 1 协作机器人按轴数分类.11 图表 2 主要协作机器人厂商及大负载产品.12 图表 3 协作机器人产业链.13 图表 4 上游零部件主要代表企业.14 图表 5 谐波减速器产品结构.15 图表 6 2016-2027 年中国六轴及以上协作机器人减速器需求量及预测(单位:万台，%)16 图表 7 无框电机产品.16 图表 8 工控机产品.17 图表 9 协作机器人本体代表厂商.18 图表 10 协作机器人成本结构（单位：万元，%）.19 图表 11 2016-2024 年中国协作机器人均价及预测（单位：万元）.19 图表 12 2021-2023 年中国工业机器人应用细分领域需求变化及预测.20 图表 13 2015-2022 年工业机器人应用领域分布（单位：%）.22 图表 14 协作机器人周边配套产品列表.23 图表 15 2017-2027 年中国六维力/力矩传感器市场规模及预测(单位:亿元，%).24 图表 16 不同类型六维力传感器原理、特点及代表企业.25 图表 17 不同形态夹爪产品示意图.26 图表 18 2016-2027 年中国电动夹爪市场销量及预测（单位：万台，%）.26 图表 19 主要协作机器人厂商产品负载矩阵对比.27 图表 20 协作机器人行业产品数量分布图（按负载&工作半径划分）.28 图表 21 2016-2026 年全球协作机器人销量及预测（单位：万台，%）.29 图表 22 2016-2026 年全球协作机器人市场规模及预测（单位：亿元，%）.30 图表 23 2016-2026 年中国协作机器人销量及预测（单位：万台，%）.31 图表 24 2016-2026 年中国协作机器人市场规模及预测（单位：亿元，%）.32 图表 25 2022 年中国六轴及以上协作机器人品牌竞争格局（按销量口径，%）.33 图表 26 2016-2023 年 H1 中国协作机器人相关专利申请情况（单位：件，%）.35 图表 27 2015-2023H1 中国协作机器人市场融资情况.43 图表 28 截至 2023HI 协作机器人企业融资阶段分布情况.44 2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 8/165 图表 29 2015-2023 年 H1 协作机器人行业主要投资机构代表（排名不分先后）.44 图表 30 2022 年协作机器人应用场景分布（以销量计，单位：%）.46 图表 31 2022 年中国协作机器人下游行业分布（以销量计，%）.47 图表 32 各细分行业需求特征概况.48 2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 9/165 第一章第一章 协作机器人协作机器人发展概述发展概述 第一节第一节 定义及分类定义及分类 协作机器人，指能与人在同一共享空间中协同作业、与人进行直接交互的机器人，是一种新的工业机器人品类。根据美国专利局定义：协作机器人是一种用于人与计算机控制的机械手之间直接物理交互的设备与方法。与传统工业机器人不同，协作机器人设计的初衷就是为了提高机器人的安全性，降低机器人在生产过程中对人带来伤害的风险，使机器人可以在特定区域内安全地与人进行直接的交互和接触。除安全性以外，协作机器人还具备易用性、灵活性、低成本等特点。在易用性方面，协作机器人能够通过拖动示教路径点的记录并配合相对易用的引导编程，降低操作者的专业要求。同时，轻量化、高集成度的设计使协作机器人能够以更灵活的部署方式安装在产线或集成化设备中，易于编程的特点也使其能够快速适应新产线的工作需求，适用于各种非结构化、柔性、高灵活度的场景。根据机器人结构、负载以及轴数的不同，可以将协作机器人分为多种类型。（1 1）根据结构划分）根据结构划分 协作机器人可以分为单臂协作机器人和双臂协作机器人。相较而言，单臂协作机器人拥有更高的性价比，同时，体积与紧凑性方面更具有优势，便于安置于生产线或集成于整线设备中。双臂协作机器人顾名思义即为拥有两条协作机械臂的机器人，相比单臂协作机器人具有更高的灵活性和可操作性，通过双臂配合作业，可以提升抓取和操作物体的能力，减少对于工装夹具的依赖，并实现复杂任务的有序控制，适应多变工作环境，可应用范围更加广泛。（双臂协作机器人）（单臂协作机器人）2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 10/165（2 2）按负载分类）按负载分类 根据负载不同，通常能将协作机器人划分为超轻负载（负载：3kg）、轻负载（负载 3-7kg）、中负载（7-12kg）、大负载（12-20kg）、超大负载（20kg 以上）。负载能力的差异带来成本、技术以及应用的不同。从应用来看，超轻负载协作机器人多用于分拣、点胶、涂胶、测试等场景；轻负载协作机器人多用于 3C 电子、医疗、新零售等行业；中大负载协作机器人以及超大负载协作机器人则多用于装配、搬运、码垛、包装等场景中。目前，轻负载协作机器人凭借较高的性价比以及在 3C、医疗等行业中较高的适用性占据主要市场地位。而近年来，随着锂电、光伏、仓储物流等行业的快速扩张，中大负载协作机器人的需求开始逐渐提升，“大负载”成为行业重点发展方向之一。（3 3）按轴数分类）按轴数分类 根据轴数划分，协作机器人可以分为四轴协作机器人、六轴协作机器人以及七轴协作机器人。四轴协作机器人在具备协作机器人高精度、轻便、安全可靠、操作简便等优点的同时，还具有一定成本优势，被广泛应用与轻量级工业制造的生产环节以及医学检测、化学分析、样品处理等环节。六轴协作机器人最为常用，其运动方式类似于人类手臂的运动，被广泛应用于各个行业中。机器人的自由度与其轴数相关，六轴协作机器人已经具备完整的自由度，能够到达空间中的任意点，具有较好的通用性。相对于六轴协作机器人而言，七轴协作机器人增加了“腕关节”，能够允许机器人躲避某些特定的目标，同时能够改变末端执行器的位置，使末端执行器能够更稳定地到达特定位置，从而提高协作机器人的整体灵活性。此外，冗余自由度不仅能改善协作机器人运动轨迹规划问题，还能够通过力矩分配使薄弱环节承受合理的力矩，提高协作机器人稳定性。2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 11/165 图表图表 1 1 协作机器人按轴数分类协作机器人按轴数分类 类别类别 图示图示 四轴协作机器人四轴协作机器人 四轴协作 SCARA 机器人 四轴桌面协作机器人 六轴及以上协作机器人六轴及以上协作机器人 六轴协作机器人 七轴协作机器人 资料来源：企业官网，GGII 整理 第二节第二节 新产品新产品&新趋势新趋势 一、一、大负载协作机器人大负载协作机器人已成潮流已成潮流 近年来，机器人的技术发展呈现出“工业协作化”、“协作工业化”的趋势，应用的共融性增强。协作机器人与传统工业机器人之间的关系，已从找“绝对差异”发展到“强化比较优势”。一般情况下，由于协作机器人刚度偏弱，故而必须在增大负载和扩大臂展之间权衡。然而，随着技术的迭代，协作机器人的负载范围逐渐扩大，由最早的 5kg 逐渐扩大到 30kg，更高的负载意味着客户能够有更多的选择。另一方面，协作机器人负载变大的同时，协作机器人也在探寻更多的应用场景。虽然目前低中负载场景中协作机器人的应用相较于前几年已经获得了高速增长，但是也遇到了 SCARA 机器人与工业小六轴机器人的激烈竞争，因此通过 2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 12/165 大负载协作机器人扩充新场景成为了部分协作厂商的新策略。2022 年 6 月，时隔四年之后，全球协作机器人龙头企业优傲机器人再次发布新品 UR20。在发布会上，优傲机器人特别强调工业协作机器人(Industrial Cobot)的概念，蕴含的判断是未来协作机器人的增长点仍然在工业领域，随着协作机器人性能工业化的进一步增强，协作机器人对于部分传统工业机器人的替代效应将会进一步增强。2022 年以来，中国各家协作机器人厂商均开始推出大负载协作机器人产品，负载基本都在 20kg 以上，同时，协作机器人在焊接领域的应用关注度明显上升。图表图表 2 2 主要协作机器人厂商及大负载产品主要协作机器人厂商及大负载产品 企业名称企业名称 产品系列产品系列 负载（负载（k kg g）中科新松中科新松 GCR20-1100、GCR25-1800 20、25 大族机器人大族机器人 S20、S25 20、25 遨遨博智能博智能 AUBO-i20 20 艾利特艾利特机器人机器人 CS520H、CS620、CS625 20、20、25 珞石机器人珞石机器人 CR20 20 越疆机器人越疆机器人 CR20A 20 法奥意威法奥意威 FR20 20 发那科发那科 CRX-20iA/L、CRX-25iA 20、25 优傲机器人优傲机器人 UR20 20 资料来源：公开资料，GGII 整理 二、二、新能源行业新能源行业有望成为协作机器人新的增长极有望成为协作机器人新的增长极 过去很长时间，协作机器人在锂电行业的应用更多集中在数码锂电池领域，并且鲜有大批量导入案例，在动力及储能锂电池领域一直没有找到较为确定的应用场景。新能源领域对于协作机器人的需求有望迎来新契机。根据 GGII 调研，随着锂电池新技术新工艺的持续推进，叠加降本增效的需求日益凸显，2023 年开始有部分头部锂电池厂商开始尝试导入协作机器人，目前尚处于产品测试阶段，如协作机器人能真正满足锂电池厂商的应用需求，后续的大批量导入应用将成为可能。届时，新能源行业有望成为协作机器人新的增长极。2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 13/165 第二章第二章 协作机器人产业链分析协作机器人产业链分析 图表图表 3 3 协作机器人产业链协作机器人产业链 资料来源：高工机器人产业研究所（GGII）整理 第一节第一节 上游零部件上游零部件 协作机器人作为新一代机器人，其三大核心零部件（控制器、减速器、伺服系统）与传统工业机器人有一定的差异。以电机为例，传统的工业机器人使用交流伺服系统，而协作机器人一般采用无框电机，永磁定子、转子分体设计；由于协作机器人的走线和执行机构的穿气管都在内部，所以要求电机、减速器、驱动器等都要放在一个大中空的结构内，编码器、驱动器、减速器、电机、制动器等都需采用集成式设计。经过数年的发展，协作机器人产业链日趋完善，尤其是中国市场，从减速器、电机到控制系统，国产厂商的参与度逐年提升。同时，受益于国产协作机器人的进步，国产核心零部件的进口替代进程加快。机电一体化逐渐成为零部件企业未来发力方向，国内外主要企业纷纷开发一体化模块，如日本哈默纳科提出了“整体运动控制”，将谐波减速器与电机、传感器等组合，提供高附加值模块化产品；科尔摩根发布 RGM 机器人关节模组，探索提供机器人关节解决方案。目前，国产厂商如泰科伺服、大族机器人、来福谐波、同川精密、零差云控、精谷智能等已实现模块化关节的供应。模块化关节模组，可以理解为一体化的解决方案，可以大大缩短供应链环节，降低本体企业研发成本，并可提升产品易用性及灵活性。2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 14/165 从目前来看，采用外购模块化关节模组的厂商比例正在逐年提升，协作机器人厂商更多会专注于自身核心的技术领域，如控制算法、安全模块、应用技术等。可以说，协作机器人领域产业链分工正在逐渐细分。同时，人形机器人的兴起也为上游核心零部件带来新的机遇，其中的旋转关节模组与协作机器人用关节模组重叠度较高，差异点在于对于各部件的技术细节要求不一样，前期对于定制化开发的能力要求较高，截至目前已经有部分厂商开始切入人形机器人产业链。图表图表 4 4 上游零部件主要代表企业上游零部件主要代表企业 资料来源：公开资料，高工机器人产业研究所（GGII）整理 一、一、减速器减速器 减速器分为 RV 减速器、行星减速器和谐波减速器。其中，协作机器人大多数使用谐波减速器，少数会用到 RV 减速器。谐波传动技术突破了机械传动采用刚性构件的模式，使用了一个柔性构件来实现机械传动，其工作原理通常采用波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出形式，当波发生器装入柔轮内圆时，迫使柔轮产生弹性变形而呈椭圆状，使其长轴处柔轮齿轮插入刚轮的轮齿槽内，成为 2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 15/165 完全啮合状态；而其短轴处两轮轮齿完全不接触，处于脱开状态，当波发生器连续转动时，迫使柔轮不断产生变形并产生了错齿运动，从而实现波发生器与柔轮的运动传递。图表图表 5 5 谐波减速器产品结构谐波减速器产品结构 资料来源：公开资料，高工机器人产业研究所（GGII）整理 目前谐波减速器技术突破了以传统 Willis 定理为基础的渐开线齿轮设计理论，以“P”型齿数学模型、3D 仿真软件、误差修正方法、动态补偿方法、寿命预测模型为基础，建立全新齿形设计理论体系。在抗磨新材料、润滑新技术、轴承优化、齿廓修形、独特材料处理等领域发展迅速。在振动噪声抑制方面，通过啮合刚度、啮合阻尼、摩擦系数、侧隙参数的敏感性分析，分析振动噪声产生机制，从而优化参数。此外，提升了减速器的额定寿命，同时在传动误差、背向间隙、空程误差、传动效率、噪声、壳体最高温度等关键性能指标上达到国际一流水平。协作机器人产品结构特殊性，减速器需中空设计。由于协作机器人的走线和执行机构的穿气管以及线束都在结构内部，所以要求减速器、电机、驱动器核心零部件等都要放在一个大中空的结构里。由于协作机器人产品负载 3-20kg 左右，其使用的机器人用减速器一般为谐波减速器，根据其市场销量来看，市面上以六轴协作机器人为主，少量是 7 轴协作机器人。GGII 数据显示，2022 年中国六轴及以上协作机器人减速器需求量为 11.7 万台，预计到 2027 年需求量将超过 45 万台。2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 16/165 图表图表 6 6 2012016 6-2022027 7 年中国六轴及以上协作机器人年中国六轴及以上协作机器人减速减速器器需求量及预测需求量及预测(单位单位:万台，万台，%)%)数据来源：高工机器人产业研究所（GGII）二、二、无框无框电机电机 无框电机是一种新型力矩电机，专为需求体积小、质量轻、惯量低、结构紧凑、功率高的应用场合而设计，其适配性强，在机器人关节、医疗机器人、传感器万向节、无人机推进和制导系统以及其他应用领域具有广阔的应用前景。图表图表 7 7 无框电机产品无框电机产品 资料来源：公开资料，高工机器人产业研究所（GGII）整理 目前无框电机的代表性产品有美国科尔摩根的 TBM 无框力矩电机、Parker 公司的 K 系列无框伺服电机、Aerotech 公司 S-series 高性能无框力矩电机、德国的 TQ Robodrive 的无框电机以及 Alliedmotion 公司的无框力矩电机等。国内无框电机代表公司主要有步科电气、杭州三相、大族电机、伟创电气、易尔泰、常州运控、合泰电机、三瑞智能等。1.38 2.53 3.79 4.92 5.96 11.17 11.70 45.20 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%051015202530354045502016201720182019202020212022 2023E 2024F 2025F 2026F 2027F六轴及以上协作机器人用减速器需求量（万台）销量同比增长（%）CAGRCAGR3030%2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 17/165 同时如来福谐波、绿的谐波、同川精密等减速器厂商亦开始自研无框电机，旨在打造一体化关节模组产品。人形机器人的兴起，入局无框电机领域的厂商持续增加，其中不乏人形机器人主机厂商，如小米、宇树、智元科技等。三、工控机三、工控机 工控机（IPC）即工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。比如：PLC、IPC、CNC 数控、控制卡、触摸屏等都属于工控机范畴。在机器人控制方面，工控机可以通过控制算法、运动控制卡、I/O 模块等实现机器人的精准控制。工控机可以运行各种控制软件，如机器人操作系统、机器人控制软件、机器视觉软件等，可以实现机器人的自主控制、协同控制和远程控制等功能。工控机还可以通过网络连接实现机器人的远程控制和监控。在工业应用中，机器人需要进行大量的数据采集和传输，工控机可以通过高速的数据采集卡和通讯接口实现数据的实时采集和传输。同时，工控机还可以实现机器人的故障诊断和维护，提高机器人的运行效率和稳定性。图表图表 8 8 工控机产品工控机产品 资料来源：公开资料，高工机器人产业研究所（GGII）整理 目前国际工控机品牌主要有德国西门子、日本康泰克、德国倍福、奥地利贝加莱、日本欧姆龙等。近几年来，国产工控机亦有明显的进步，代表厂商有台系的研华和凌华，大陆系厂商有研祥、华北工控、康士达、稳信智能、恒邦新创、源控电子等。2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 18/165 第二节第二节 中游本体中游本体 作为协作机器人产业链的核心环节，协作机器人本体集各项软硬件技术于一身，可谓产业链的中心，向上承接和倒逼各类核心零部件技术的持续进步，向下不断在细分领域拓展应用场景，扩大应用的边界。同时，还在易用性、安全性、高柔性层面持续迭代优化，以满足更多复杂场景的需求，协作机器人本体技术的提升已经有目共睹。从协作机器人本体厂商属性来看，国产厂商持续巩固在中国市场的主导地位，2022 年国产厂商在国内协作机器人的市场份额接近 85%，同时，新兴协作机器人厂商已成为市场的中坚力量，这与传统工业机器人领域形成较大的反差。出口方面，越来越多的协作机器人厂商布局海外市场，寻求新的业务增长点。国内协作机器人厂商在各细分行业全面开花，横跨工业与商业服务领域，下游细分行业渗透率持续上升，以 3C、汽车零部件为代表的工业领域竞争日趋激烈；同时，以智慧零售、理疗按摩、医疗为代表的商业服务领域，入局者持续增加，已进入快速起量的成长通道。图表图表 9 9 协作机器人本体代表厂商协作机器人本体代表厂商 资料来源：公开资料，高工机器人产业研究所（GGII）整理 2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 19/165 图表图表 1010 协作机器人成本结构（单位：万元，协作机器人成本结构（单位：万元，%）数据来源：高工机器人产业研究所（GGII）国内协作机器人本体均价逐年下降。GGII 数据显示，2022 年中国市场协作机器人产品均价为 11.04 万元，基本与上一年持平。随着资本的介入，协作机器人厂商竞争日趋激烈，同时，协作机器人产业链日趋完善，在很大程度上推动了机器人成本的降低。GGII 认为，内卷化加剧将最先的反映在机器人产品价格上，一方面是供应链成本的持续优化，另一方面是市场竞争的加剧，未来几年协作机器人均价或将加速下行。图表图表 1111 2012016 6-2022024 4 年中国协作机器人均价及预测（单位：万元）年中国协作机器人均价及预测（单位：万元）数据来源：高工机器人产业研究所（GGII）（注*上述数据不包含四轴协作机器人价格）36%22%21%3%9%9%减速器伺服系统控制器编码器壳体其他15.6514.9014.2113.0511.6210.9511.0410.29.40.002.004.006.008.0010.0012.0014.0016.0018.0020162017201820192020202120222023E2024F 2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 20/165 第三节第三节 下游集成应用下游集成应用 下游集成应用，按领域可以分为工业和服务业两大类。其中：工业领域，工业领域，协作机器人系统集成企业与传统工业机器人系统集成商重叠度越来越高，面向的群体均为各个制造业的细分领域。从系统集成企业类型来看，本土系统集成商数量占据企业数量 95%左右，但普遍规模较小，绝大多数厂商的年产值并不高。从应用领域分布来看，各系统集成商一般专注一个或多个行业领域，协作机器人作为后来者，集成商渠道的开拓大部分会在传统工业机器人集成商渠道的基础上开展，小部分属于代理商（或贸易商）属性。从长远来看，协作机器人的落地应用更多还是需要依靠各行业的系统集成商去完成，未来几年，协作机器人厂商的竞争也会或多或少的体现在渠道的竞争上，这一点与传统工业机器人十分相似。从协作机器人应用分布看，工业领域占比在 70%左右，可以说短期内工业领域依然是协作机器人的主要战场。按工艺应用领域来看，中国工业机器人主要应用在焊接、喷涂、装配、包装、搬运上下料、抛光打磨等领域。图表图表 1212 20202 21 1-2022023 3 年年中国工业机器人中国工业机器人应用应用细分领域细分领域需求需求变化变化及预测及预测 应用工艺应用工艺 细分工艺细分工艺 2022021 1 年机器人年机器人需求量升降情况需求量升降情况 2022022 2 年机器人年机器人需求量升降情况需求量升降情况 2022023 3 年机器人需求年机器人需求量升降情况（量升降情况（E E）搬运搬运/上下料上下料 金属铸件搬运 注塑搬运 冲压/锻造/弯曲处理 机床上下料 机床其他工序操作 测量/检查/测试处理 码垛 包装/拣选/放置搬运 物料搬运 焊接焊接 弧焊 点焊 激光焊 2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 21/165 锡焊 其他焊接 喷涂喷涂 喷漆和搪瓷 涂胶 其他喷涂 加工加工/处理处理 激光切割 水射流切割 抛光打磨/去毛刺 其他 装配装配/拆卸拆卸 固定/压装 组装/插拔 拆卸 其他装配 其他其他 FPD 洁净室 半导体洁净室 其他洁净室 数据来源：高工机器人产业研究所（GGII）GGII 数据显示，2022 年中国工业机器人应用市场中，用于搬运码垛、焊接、喷涂、装配及抛光打磨等操作的机器人占比将近 95%左右，其中搬运码垛机器人的占比最高，占据一半以上的份额。近两年，新能源汽车行业的爆发，带动了汽车整车及零部件、汽车电子等对搬运/上下料的应用，同时新能源行业(包括光伏、锂电)的高速增长，同样促进了对搬运和装配机器人的需求。2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 22/165 图表图表 1313 2012015 5-2022022 2 年工业机器人应用领域分布（单位：年工业机器人应用领域分布（单位：%）数据来源：高工机器人产业研究所（GGII）服务领域，服务领域，因为其面向的客户群体与工业领域差异较大，故而该领域的集成应用与工业领域有较大的不同。相对来说，服务领域的应用更加强调安全性的范畴，同时也会更多的应用人工智能技术，如通过引导式编程，捕捉与模仿记录下技师动作，可以完成泡茶、泡咖啡、制作奶茶、调制鸡尾酒等任务，甚至可以通过语言、行为学习与模仿钢琴家、指挥家动作完成乐曲演奏、乐队指挥的工作，还能进行医疗辅助、辅助按摩等操作。人工智能大模型的发展为机器人的智能化提供了强大助力，尤其在服务领域，机器人领域与大模型结合的机会点更多，比如一般的复合机器人，具备手+脚的能力，通过大模型能力的加持，可以很好地提升机器人的交互能力和感知能力。长远来看，服务领域或将是协作机器人的大未来，尤其是家用场景，落地的时间点主要取决于大模型这种能力是否可以让协作机器人更加智能，能够与人进行无缝交互。0%20%40%60%80%100%20152016201720182019202020212022焊接搬运/上下料喷涂抛光打磨装配其他 2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 23/165 第四节第四节 周边配套产品周边配套产品 应用场景复杂化对协作机器人提出了更高的要求，需要更深入的系统技术研发，在硬件、软件、算法、系统等方面构建起灵活、易用、安全的协作机器人生态体系。随着协作机器人智能化研发不断深入，人工智能技术在协作机器人领域的进一步融合应用，协作机器人将集成先进的机器人技术和算法技术，以及丰富的传感器和高度柔性化的末端执行器等，更加智能化地完成各项复杂的任务。图表图表 1414 协作机器人周边配套产品列表协作机器人周边配套产品列表 资料来源：公开资料，高工机器人产业研究所（GGII）整理 一一、力传感器、力传感器 传感器集机械、光、电于一身，能精确衡量压力、温度、浓度、速度等，同时又受制于芯片、材料、软件的发展瓶颈。它的原理透明，但工艺却非常复杂，传感器功能的不同，本质上是软硬件的区别，产品大小、反馈速度、实现精度都会有较大的区别。传感器能够为机器人提供必要的信息，以正确执行相关操作。随着协作机器人的下游应用场景被开拓，协作机器人需要的传感器类型也越来越多：二维视觉传感器、三维视觉传感器、力扭矩传感器、碰撞检测传感器、安全传感器、六维力传感器等。力传感器（Force sensor）是将力的量值转换为相关电信号的器件。力是引起物质运动变化的直接原因。力传感器能检测张力、拉力、压力、重量、扭矩、内应力和应变等力学量。具体的器件有金属应变片、压力传感器等，在动力设备、工程机械、各类工作母机和工业自动化系统中，成为不可缺少的核心部件。力传感器是机器人力感知的关键部件，并广泛应用于医疗、打磨、装配、抓取及人机共融等领域中。其中，在工业机器人应用领域中，一般使用一维力传感器、三维力传感器和六 2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 24/165 维力传感器等三种。而协作机器人则一般使用关节扭矩传感器和六维力传感器。一维力传感器和单轴扭矩传感器市场上已有相对成熟的产品，但缺少为机器人应用做的特殊设计，在易用性、耐用性方面有待提高。三维力传感器、六维力传感器技术门槛较高，过去全球仅有几家公司生产，如 ATI、OPTOFORCE、SCHUNK 等。随着国内入局力传感器领域的厂商越来越多，目前国产相关厂商正逐年增加，如鑫精诚传感器、蓝点触控、坤维科技、神源生智能、海伯森等，均已有相关的产品落地并进入产业化应用。六维力传感器常用于力的作用点随机变化，且对测量精度要求较高的场景，是最适合协作机器人应用的力传感器之一。六维力传感器能够同时测量三个坐标轴方向的力和绕三个坐标轴方向的力矩，并给出最为全面的力觉信息。在算法方面，六维力传感器的内部算法会解耦各方向力和力矩间的干扰，使力的测量更加精确，同时，在获取力矩信息后，六维力传感器还可以利用力矩信息来推算获取受力部件的姿态，监测力矩是否在安全范围内，以避免传感器的过载损坏。GGII 数据显示，2022 年中国力传感器市场规模 17.13 亿元，同比增长 13.22%。预计2023 年市场规模有望突破 20 亿元。其中，2022 年中国六维力/力矩传感器市场规模 2.39 亿元，同比增长 52.04%。GGII 预计，2023 年中国六维力/力矩传感器市场规模有望突破 3 亿元，到 2027 年中国六维力/力矩传感器市场规模将超过 15 亿元，2023-2027 年年复合增长率超过 45%。图表图表 1515 20172017-20272027 年中国六维力年中国六维力/力矩传感器市场规模及预测力矩传感器市场规模及预测(单位单位:亿亿元，元，%)%)数据来源：GGII2023 年中国六维力/力矩传感器市场分析报告 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%0246810121416182017201820192020202120222023E 2024F 2025F 2026F 2027F机器人行业规模（亿元）非机器人行业规模（亿元）同比增长（%）CAGRCAGR45%45%2023 年协作机器人产业发展蓝皮书 25/165 图表图表 1616 不同类型六维力不同类型六维力传感器原理、特点及代表企业传感器原理、特点及代表企业 传感元件类型传感元件类型 原理及特点原理及特点 代表企业代表企业 应变片式应变片式 通常采用的是硅应变片或金属箔，本质是材料本身发生形变进而转化为阻值变化 ATI、鑫精诚传感器、蓝点触控、坤维科技、宇立仪器、神源生智能、海伯森、Sintokogio、Bota Systems AG、SCHUNK、埃力智能、ME-Mesysteme GmbH 等 光学式光学式 通过光纤、光栅反映形变，再转化成力 OnRobot、松果体、华力创等 压电压电/电容式电容式 电容是通过极距的变化导致电压变化，压电则是通过形变改变电荷 Robotiq、Robotous、WACOH-TECH、Kistler 等 资料来源：公开资料，高工机器人产业研究所（GGII）整理 二、二、电动夹爪电动夹爪 夹爪，又称夹持器，是机器人末端执行器的一种产品类型。常见的末端执行器可以分为夹爪和作业工具两类。其中，作业工具主要是针对特定工作场景下机械臂需要搭载的作业设备，例如：喷漆枪、焊接工具等；而夹爪则是根据模仿人手功能研制出的新式设备，主要应用于夹持、运输、放置工件以及操纵物体等场景。工业机器人的运用主要基于模仿人类的运动方式，机械臂模仿人类手臂运动，而夹爪模仿的则是人类手指的运动。从形态上看，夹爪是拥有类似于人手结构的设备，例如：三指夹爪、四指夹爪等，也有平行二指这类偏机械性的结构。在实际应用中，夹爪一般通过末端的连接装置与机械臂末端关节的连接面板相结合，前端夹片或钳口在气压、液压、电驱等动力的驱使下，会对物体