中国工业机器人市场研究报告.pdf

20222022中国工业机器人市场研究中国工业机器人市场研究报告报告亿欧智库 https:/ reserved to EqualOcean Intelligence,May 2022 前言前言2机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。自“十三五”以来，我国机器人产业蓬勃发展，尤其是工业机器人。2021年，中国工业机器人销量为25.6万台，同比增长48.8%，已经连续8年成为全球最大的工业机器人消费国。目前，关于工业机器人的报告多以机械结构进行分类，本报告将以应用领域作为分类维度，聚焦市场研究，重点从行业概况、产业链、细分市场、重点玩家、未来发展多个方面来展现目前工业机器人应用落地情况，希望能为广大从业者和各方关注人士提供有益的帮助。本报告核心观点u 政策环境扶持产业发展，劳动市场催化使用需求，技术创新推动产品优化。据亿欧智库测算，预计2025年中国工业机器人销量将突破45万台。u 工业机器人的核心零部件是控制器、伺服系统和减速器，其成本占比高达60%，其中用于工业机器人的国产控制器和伺服系统与国际产品差距不大，国内厂商已经开始普遍使用国产产品，但减速器（尤其是RV减速器）由于传动精度等差距还主要依赖进口。u 在采购工业机器人之前，企业需要权衡工业机器人、人工和传统设备的优劣势。和人工作业相比，工业机器人适用于对标准化要求高、批量大、品类少的生产；和传统设备相比，工业机器人适用于对柔性化有一定要求的生产。u 工业机器人目前主要面临五大市场痛点：全自动化方案缺失、高效但不智能、复杂工艺不盈利、使用需要专业人士和特殊需求难满足。u 从应用来看，搬运作业/上下料和焊接是应用最多的两种工业机器人，占比分别为55%和25%，其次是装配（10%）、加工（5%）和喷涂（3%）。不同类别的工业机器人市场特征不同，和人工以及传统机器相比优势也不同，但总的来说，工业机器人的优势在于可以提高效率、提高良品率和降低成本。u 未来，自主移动机器人（AMR）和协作机器人或将成为新的主流赛道；中国工业机器人企业在核心零部件、核心技术、工艺软件包等领域的持续深耕也将逐渐抢占外资市场，“从小入手、慢慢渗透、曲线救国”。但我国仍旧面临着核心零部件和核心技术依赖进口、行业深入不足导致的工艺软件包不成熟、规模经济不成型、相关的行业标准缺乏、专业人才匮乏等困境。nMwOzRpOqMtQsNqRqMrQpN9P9R6MoMqQpNsQjMqQoQfQqQsP7NoMoNxNrNsQvPpOoQ中国工业机器人概况中国工业机器人产业链中国工业机器人应用研究中国工业机器人重点企业2341目录CO N T E N T S中国工业机器人未来发展5 一、中国工业机器人概况一、中国工业机器人概况 1.1 1.1 工业机器人定义及分类工业机器人定义及分类 机器人定义与分类：机器人部署进度导致行业分类标准存在差异机器人定义与分类：机器人部署进度导致行业分类标准存在差异u机器人（Robot）是具有一定自主性的可编程机械系统，可以在其环境中运动并完成一些规定任务。u中国于2021年正式实施的新国标与国际机器人分类标准出现明显差异，国际标准中工业机器人对应的分类为服务机器人，服务机器人进一步细分为个人/家庭使用和专业/商业使用；在新国标中工业机器人、家用服务机器人、公共服务机器人处于同一维度，同时增加特种机器人和其他应用机器人两个大类。这样的分类与我国机器人企业的现有产品的研发和落地情况较为符合，有助于对产业更精准的划分。6工业机器人家用服务机器人公共服务机器人特种机器人其他应用机器人资料来源：国家机器人标准化总体组，国际标准化组织工业机器人服务机器人国际标准：国际标准化组织（ISO）于2021年发布的ISO 8373:2021号标准，机器人被分为工业机器人、服务机器人和医疗机器人三个大类，工业机器人是工业自动化中应用到的如机械臂、码垛机等负责工业生产的机械系统，而服务机器人是服务人类或设备的机器人，医疗机器人是专用于医疗的机器人。中国标准：我国在1997年、2013年和2020年也制定过三版机器人分类标准，本次2020年新标准将将机器人分为工业机器人、家用服务机器人、公共服务机器人、特种机器人和其他应用机器人。亿欧智库：国际标准化组织与最新版中国国标对机器人分类对比医疗机器人 工业机器人：中国新国标更符合国内应用场景的标准中国新国标更符合国内应用场景的标准u世界机器人联合会（IFR）根据机械结构将工业机器人分为五类，而新版中国机器人分类维度共有五种：编程控制、运动方式、使用空间、机械结构和应用领域。u亿欧智库认为，应用领域的分类维度能够良好地反映工业机器人在国内的发展与商业化落地情况。因此，本报告将根据工业机器人的应用领域进行深入研究。7焊接机器人喷涂机器人加工机器人装配机器人洁净机器人工业机器人资料来源：国家机器人标准化总体组，亿欧智库整理 最新版的国标GB/T 39405-2020和JB/T 8430-2014从五个维度对机器人进行分类。应用领域使用空间运动方式机械结构编程控制国标GB/T39405-2020中的分类维度搬运作业/上下料机器人其他工业机器人亿欧智库：工业机器人按应用领域分类（GB/T39405-2020、JB/T 8430-2014）1.2 1.2 中国工业机器人发展环境中国工业机器人发展环境 政策环境：围绕智能制造，政策环境：围绕智能制造，“十四五十四五”产业规划设产业规划设“20%20%”年增速目标年增速目标9u 自2016年机器人产业发展首次被写入“十三五”规划以来，近五年，中央及地方密集出台机器人相关政策。其中工业机器人的发展多是围绕“智能制造”、“制造业转型升级”等关键词展开。u 2021年12月的“十四五”机器人产业发展规划立足机器人产业高质量发展，从技术、规模、应用、生态等角度提出了发展目标。到2025年，机器人产业营业收入年均增速超过20%。资料来源：中国政府网，国务院、工信部、科技部等，亿欧智库整理亿欧智库：2016-2021年中国工业机器人相关政策3月 十三五规划加快构建智能穿戴设备、高级机器人、智能汽车等新兴智能终端产业体系和政策环境。3月机器人产业发展规划（2016-2020）重点发展弧焊机器人、真空（洁净）机器人、全自主编程智能工业机器人、人机协作机器人、双臂机器人、重载AGV等六种标志性工业机器人产品。9月智能制造发展规划（2016-2020）研发高档数控机床与工业机器人、智能传感与控制装备、智能检测与装配装备等关键技术装备。12月关于促进机器人产业健康发展的通知推动机器人产业理性发展，强化技术创新能力，加快创新科技成果转化。机器人发展方针首次提及，中央及地方政策密集出台4月国务院关于推进供给侧结构性改革加快制造业转型升级工作情况的报告培育创建新材料、机器人等制造业创新中心，启动国家制造业创新中心网络化布局的顶层设计。9月 国务院办公厅关于进一步激发民间有效投资活力促进经济持续健康发展的指导意见鼓励民营企业进入“互联网”、大数据和工业机器人等产业链长、带动效应显著的行业领域。11月增强制造业核心竞争力三年行动计划（2018-2020年）重点发展智能机器人、现代农业机械、新材料、制造业智能化、重大技术装备等九大重点领域。11月国务院关于深化“互联网 先进制造业”发展工业互联网的指导意见围绕数控机床、工业机器人、大型动力装备等关键领域，实现智能控制、智能传感、工业级芯片与网络通信模块的集成创新。3月 十四五规划推动机器人、先进轨道交通装备、先进电力装备、工程机械、高端数控机床、医药及医疗设备等产业创新发展。4月“十四五”智能制造发展规划研发智能焊接机器人、智能移动机器人、半导体（洁净）机器人等工业机器人。12月“十四五”机器人产业发展规划到2025年我国成为全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地。“十四五”期间，将推动一批机器人核心技术和高端产品取得突破，整机综合指标达到国际先进水平，关键零部件性能和可靠性达到国际同类产品水平；机器人产业营业收入年均增速超过20%。“十四五”工业机器人具体产业规划出台注：蓝色色块为提到了“工业”机器人的政策10月产业结构调整指导目录重点鼓励发展人机协作机器人、双臂机器人、弧焊机器人、重载 AGV、专用检测与装配机器人集成系统等产品，以满足我国量大面广制造业转型升级的需求。10月制造业设计能力提升专项行动计划（2019-2022年）在高档数控机床和机器人领域，重点突破系统开发平台和伺服机构设计，多功能工业机器人、服务机器人、特种机器人设计等。政策持续关注制造业转型升级福建、江苏、黑龙江、辽宁、山西、河北等省级行政区纷纷制定符合地区产业发展进程的政策，促进智能机器人、伺服电机、控制技术等发展。20162017201920212018 政策环境：智能制造降本提效明显，两化融合赋能企业数字化转型政策环境：智能制造降本提效明显，两化融合赋能企业数字化转型u 2015年，工信部曾启动智能制造试点示范专项行动。至2018年，专项行动实施4年来，先后遴选确定了共305个智能制造试点示范项目，其中工业互联网创新应用项目28个，试点示范的行业和区域逐步扩大，目前已覆盖92个行业，在企业提质增效、降本减耗、提高核心竞争力等方面发挥了积极作用。u 另一方面，工信部提出的“两化融合”（信息化和工业化融合）也将促进工业产业的数字化和智能化，从而推进工业机器人的应用和发展。根据国家工业信息安全发展研究中心数据，2020年我国工业信息化和工业化融合率达55.9%，较2019年提高0.8个百分点。运营成本生产效率能源利用率产品研制周期产品不良率37.6%16.1%-21.2%-30.8%-25.6%亿欧智库：智能制造试点示范项目降本提效明显亿欧智库：2020年工业产业两化融合发展水平（%）55.962.160.458.956.356.255.655.554.754.351.3医药交通设备工业纺织石化电子轻工机械食品冶金建材数据来源：工信部，亿欧智库整理10 劳动供给：劳动力人数不足，未来劳动密集型产业形势将更加严峻劳动供给：劳动力人数不足，未来劳动密集型产业形势将更加严峻u根据国家统计局数据，2021年，中国劳动力人口数量占人口比重为62.5%，中国劳动年龄人口的数量和比重自2012年起连续9年出现双降。u按照16-59岁的劳动人口计算，目前国内的劳动力为1963年到2006年出生的人口，而我国的人口自然增长率和出生率在这期间总体呈现下滑趋势，分别下降了约21.3个千分点和24.8个千分点。即使2015年我国推行“全面二孩”政策，人口自然增长率和出生率在2016年小幅反弹之后又转头向下。可以预料，未来我国出生人口的下降将导致劳动力总量的下降。1143.67.5-10010203040501970194919601990198020002010202133.50.4亿欧智库：1949-2021年中国人口自然增长率和出生率（）出生率自然增长率9.39.49.29.29.19.19.09.09.08.98.868.769.267.66766.365.664.964.36463.3562.55860626466687020112012201320142015201620172018201920202021劳动力人口（亿人）劳动力人口占比（%）亿欧智库：2011-2021年中国16-59岁（含）劳动力人数及占总人口比重数据来源：中国国家统计局，亿欧整理亿欧智库：2000-2021中国60岁以上和65岁以上人口占比（%）12.014.518.98.39.714.25101520201020052015202165岁以上人口占比60岁以上人口占比 -30.0%-20.0%-10.0%0.0%10.0%20.0%30.0%2011201220132014201520162017201820192020同比：采矿业同比：制造业同比：电力、燃气及水的生产和供应业同比：建筑业劳动供给：劳动力成本提升，提效降费推动工业机器人落地劳动供给：劳动力成本提升，提效降费推动工业机器人落地u2020年，全国就业人员平均工资达97,379元/年，同比增长7.6%。其中，第二产业（采矿业，制造业，电力、燃气及水的生产和供应，建筑业）的平均工资水平增速近十年来基本为正。我国就业人员平均工资的逐年走高意味着企业用人成本的增加，相应的企业利润也将有所下滑。如何提高效率和降低用人成本将是企业面临的两大问题。12数据来源：中国国家统计局，亿欧智库整理41,799 46,769 51,483 56,360 62,029 67,569 74,318 82,413 90,501 97,379 14.4 11.9 10.1 9.5 10.1 8.9 10.0 10.9 9.8 7.6 2011201220132014201520162017201820192020全国城镇就业人员平均工资（元/年）同比（%）亿欧智库：2011-2020年全国城镇就业人员平均工资及同比增速亿欧智库：2011-2020年第二产业全国城镇就业人员同比增速（%）1.3 1.3 我国工业机器人商业落地我国工业机器人商业落地 工业机器人产量中国占比连年增长，连续八年成为最大消费国工业机器人产量中国占比连年增长，连续八年成为最大消费国14u 据国家统计局数据，2021年中国工业机器人产量达36.6万台，同比增长54.4%。自2016年国家统计局开始统计工业机器人产量以来，中国工业机器人的产量一直呈现正增长趋势。另一方面，2021年中国工业机器人销量为25.6万台，同比增长48.8%。据“十四五”机器人产业发展规划，我国已经连续8年成为全球最大的工业机器人消费国。u 由于2021年的高基数和2022年国内疫情反复无常，亿欧预测2022年工业机器人的产量仅为8%，销量增速仅为10%，2025年中国工业机器人销量将突破45万台。13.1 14.8 18.7 23.7 36.6 39.5 80.5%12.7%26.6%26.8%54.4%8.0%0.0%10.0%20.0%30.0%40.0%50.0%60.0%70.0%80.0%90.0%0.05.010.015.020.025.030.035.040.045.0201720182019202020212022E中国工业机器人产量（万台）增速数据来源：中国机器人产业联盟、IFR、中国国家统计局、专家访谈，亿欧智库推算和整理亿欧智库：2017-2021年中国工业机器人产量及增速亿欧智库：2017-2025年中国工业机器人销量及增速14.113.514.417.225.628.233.839.945.958.10%-4.3%6.7%19.4%48.8%10.0%20.0%18.0%15.0%-10.00%0.00%10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%70.00%0.05.010.015.020.025.030.035.040.045.050.0201720182019202020212022E2023E2024E2025E中国工业机器人销量（万台）增速 工业机器人新设数量全球第一工业机器人新设数量全球第一，密度仍有较大发展空间，密度仍有较大发展空间15u 尽管遭受了疫情的冲击，2020年，全球新增工业机器人约38.4万台，同比增长0.5%。这主要是归功于中国市场的强劲增长，2020年，中国工业机器人新增数量位列全球第一，新增16.8万台，远超第二名的日本（3.9万台）。u 另一方面，2020年，世界工业机器人密度为126台/万名工人，较2015年的66台/万名工人实现了翻倍，其中中国工业机器人密度为246台/万名工人，位列全球第九，约为世界平均水平的两倍。另一方面，中国机器人的密度和新加坡、日本、德国等国家仍有差距，未来仍有较大发展空间。932 605 390 371 289 275 255 248 246 246 224 221 209 205 203 194 183 181 176 175 162 韩国新加坡日本德国瑞典中国香港美国中国台湾中国丹麦意大利比利时&卢森堡挪威澳大利亚西班牙法国斯洛文尼亚瑞士加拿大斯洛伐克捷克数据来源：IFR，亿欧智库整理0.20.30.30.30.30.30.30.50.50.70.92.23.13.916.8英国加拿大泰国印度墨西哥西班牙新加坡法国中国台湾意大利德国韩国美国日本中国亿欧智库：2020年全球工业机器人新增部署量（万台）TOP15亿欧智库：2020年全球工业机器人密度（台/万名工人）世界平均：126 电气电子设备和器材、汽车行业应用广泛电气电子设备和器材、汽车行业应用广泛16u 目前，工业机器人的应用领域包括家电制造业、汽车制造业、金属加工和机械制造业、塑料和化学产品制造业、食品制造业等。其中，家电行业应用占比逐年走高，从2018年的24.88%增长至28.5%，而汽车行业应用占比逐渐降低，从2018年的29.9%降低至2020年的20.9%。u 就中国而言，2020年，电气电子设备和器材制造连续第五年成为中国市场的首要应用行业，2020年销量接近6.4万台，同比增长50.2%，占中国市场总销量的37.0%，其次是汽车制造业，占比为16.2%，但已经连续三年下滑。这主要是由于汽车、3C等领域的产量大、产品标准化程度高、制造装配流水线，因此十分适合使用工业机器人进行重复的作业。但随着其他行业开始向自动化、智能化转型，亿欧预计未来中国工业机器人其他应用领域将逐渐增加。28.5%23.3%24.9%22.5%22.5%19.2%20.9%26.7%29.9%10.7%12.0%10.4%9.4%7.9%8.1%5.0%4.7%4.7%3.1%2.9%2.8%202020192018家电未分类汽车金属和机械其他塑料和化学产品食品亿欧智库：2018-2020全球工业机器人应用领域数据来源：IFR、中国机器人产业联盟，亿欧智库整理37.0%29.4%29.8%16.2%22.9%25.5%46.8%47.7%44.7%202020192018电气电子设备和器材制造业汽车制造业其他亿欧智库：2018-2020中国工业机器人应用领域其他包括金属加工业（含机械设备制造业）、塑料及化工用品制造业和食品制造业。近两年新增工业机器人相关企业迅速增长，和工业相辅相成近两年新增工业机器人相关企业迅速增长，和工业相辅相成17u 据天眼查数据，截至2022年3月2日，中国工业机器人相关企业数量超过11.4万家。除了2014年，2012年至2019年，中国工业机器人新增企业增速一直处于低位，直到2020年疫情爆发，近两年工业机器人新增企业数量增长显著。u 从地域分布来看，江苏、广东、山东三大省份相关企业数量最多，而这三个省份正好是第二产业增加值省份TOP3。因此可能是第二产业的需求催生了工业机器人产业，也可能是产业集群促进产业的衍生。0.10.20.30.40.50.60.80.92.44.632.2%89.8%26.6%35.5%30.2%24.2%17.0%157.5%93.0%00.20.40.60.811.21.41.61.80.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.02012201320142015201620172018201920202021工业机器人新增相关企业（万家）同比增速数据来源：天眼查，亿欧智库整理亿欧智库：2012-2021中国工业机器人新增相关企业数量及同比增速亿欧智库：2012-2021中国工业机器人相关企业特征地域分布TOP3（单位：万家）成立时间注册资本19.8%55.9%24.3%1000万元人民币2.4万1.9万1.2万41.3%41.4%17.4%5年 融资金额年复合增长率达融资金额年复合增长率达49.4%49.4%，物流和协作备受青睐，物流和协作备受青睐18u 据亿欧数据，2021年，中国工业机器人融资金额达182.0亿元，同比增长37.0%，2016-2021年年复合增长率达49.4%。另一方面，2016-2021年，中国工业机器人的融资数量先增后降，体现出投资方对于工业机器人领域的投资逐渐聚焦头部企业。u 就2021年融资金额最高的TOP10工业机器人企业公司来看，物流机器人、协作机器人是更受青睐的领域。尤其是箱式仓储机器人研发商海柔创新2021年完成了B+、C、D轮三轮融资，融资总金额超2亿美元。24.4 57.9 62.0 72.8 132.8 182.0 30.0 831181049068123292016201720182019202020212022年1-4月融资金额（亿元）融资数量（件）亿欧智库：2016-2022年4月中国工业机器人融资金额和数量事件公司细分领域融资轮次融资金额2021.09/2021.05/2021.03海柔创新箱式仓储机器人研发商D轮/C轮/B+轮D轮、C轮共超2亿美元，B+轮亿元人民币2021.09/2021.04梅卡曼德AI+3D+智能工业机器人解决方案提供商C+轮/C轮C+轮近10亿人民币，C轮数亿人名币2021.01思灵机器人协作机器人B轮超1.3亿美元2021.06大族机器人智能协作机器人B1轮3.95亿人名币2021.01越疆科技智能器械臂解决方案商战略融资3.2亿人名币2021.12优艾智合工业移动机器人B系列两轮超3亿人名币2021.11/2021.01节卡机器人协作机器人C+轮/C轮C+轮未披露，C轮超3亿人名币2021.09/2021.04艾利特机器人智能机器人控制系统研发商股权融资/B2轮股权融资1亿人民币，B2轮2亿人名币2021.03/2021.03灵动科技ForwardX视觉导航移动及机器人（AMR）企业Pre-C轮/股权融资Pre-C轮超2.5亿人名币，股权融资未披露2021.05珞石机器人协作机器人C+轮2亿元人民币亿欧智库：2021年中国工业机器人融资金额TOP10的公司数据来源：亿欧数据；注：融资金额TOP10公司根据已披露的具体融资金额排序年复合增长率49.4%二、中国工业机器人产业链二、中国工业机器人产业链 三大技术模块，机械结构以三大技术模块，机械结构以“手臂手臂”为主为主20u 工业机器人主要分为三大模块：传感模块、控制模块和机械模块。其中传感模块负责感知内部和外部的信息，控制模块控制机器人完成各种活动，机械模块接受控制指令实现各种动作。u 目前，多数工业机器人为“机械臂”，和人的手臂相似，包括手部、腕部、臂部、腰部和基座，每个关节都需要共同配合以完成任务。数据来源：工业机器人技术基础，亿欧智库整理末端执行器（手部）：是工业机器人直接进行工作的部分，其作用是直接抓取和放置物件，可以是各种手持器。小臂：连接腰部和手腕，通常由两个臂杆（大臂和小臂）组成，用以带动腕部运动。大臂（立柱）：带动小臂运动，与小臂运动结合，把手腕传递到需要的工作位置。基座（行走结构）：是机器人的支持部分，有固定式和移动式两种，该部件必须具有足够的刚度、强度和稳定性。手腕：连接手部和手臂，其作用是调整或改变手部的姿态，是操作机中结构最复杂的部分。亿欧智库：工业机器人机械结构人机交互系统指令给定装置（示教器）与信息显示装置等控制系统处理器、关节伺服控制器驱动系统液压、气动、电动、机械传动机构机械结构系统手部、腕部、臂部、腰部、基座工作对象机器人-环境交互系统感受系统外部传感器内部传感器传感模块：用于感知内部和外部的信息，包括感受系统和机器人-环境交互系统。控制部分：控制机器人完成各种动作，包括人机交互系统和控制系统机械模块：用于实现各种动作，包括机械结构系统和驱动系统。亿欧智库：工业机器人的模块组成腰部（立柱）：是支撑手臂的部件，其作用是带动臂部运动，与臂部运动结合，把腕部传递到需要的工作位置 上游核心零部件成本占比高，毛利率也高上游核心零部件成本占比高，毛利率也高21u 工业机器人的上游核心零部件主要是减速器、伺服系统和控制器，也是工业机器人核心技术壁垒所在。该三大核心零部件的成本占工业机器人总体成本的60%，其中减速器成本占比最高，达30%，其次是伺服系统（20%）和控制器（10%）。u 就毛利率来看，上游核心零部件的毛利率也更高，其中成本占比最高的减速器的毛利率也最高，达40%，其次是伺服系统（35%）和控制器（25%）。u 由于发达国家工业化起步早且产品更为成熟，国外厂商占据中国工业机器人上游零部件的主要市场份额。28.0%12.0%30.0%20.0%10.0%60.0%中游：机器人本体其他上游：减速器上游：伺服系统上游：控制器亿欧智库：工业机器人平均成本占比数据来源：Ofweek、华恒股份、专家访谈、公司招股说明书、公开资料，亿欧智库整理40%35%25%15%减速器伺服系统控制器本体制造亿欧智库：工业机器人产业链毛利率亿欧智库：工业机器人上游待突破的核心技术谐波减速器已实现技术突破，可实现进口替代，但RV减速器由于传动精度、扭转刚度、稳定性等性能问题，仍然依赖进口。减速器02机器人需要高力矩、高精度、高稳定、强抗干扰的伺服电机和伺服驱动，伺服系统虽然和国际产品有差距，但是用在工业机器人上的伺服系统已经可以满足需求。伺服系统03国产厂商已经解决有无问题，但由于底层软件架构和核心控制算法的不足，国产控制器在稳定性、响应速度、易用性方面与国际主流产品存在差距。控制器01 中国工业机器人产业链图谱中国工业机器人产业链图谱22上游减速器伺服系统控制器中游（本体制造）下游系统集成终端应用汽车3C家电金属加工 产业链上游：伺服系统产业链上游：伺服系统23u 伺服驱动器（Servo Drives），又称“伺服系统”，由物体的位置、方位、状态等输出控制量组成的，能够跟随输入目标或给定量任意变化的自动控制系统。一般情况下，工业机器人的每个关节都会配备一台伺服驱动器。u 伺服系统主要包括伺服电机、伺服控制器和传感装置（例如编码器）。一般情况下，控制指令下达至控制器，控制器驱动伺服电机，而传感装置将实际运动的数据采集并反馈给控制器，以实现闭环控制。目前，高精度的工业机器人多使用伺服电机驱动，很少有工业机器人会使用步进电机，主要是因为步进电机控制精度受到步距角限制，调速范围相对较小。资料来源：专家访谈、工业机器人技术基础、安川官网，亿欧智库整理位置控制调节器速度控制调节器功率驱动位置指令位置检测速度检测实际位置反馈实际速度反馈电机机械传动机构亿欧智库：伺服系统原理伺服电机伺服控制器亿欧智库：日本安川伺服产品一般情况下，伺服电机内带编码器，用来反馈实时数据给控制器。产业链上游：减速器产业链上游：减速器24u 减速器（Reducer）是连接动力源和执行机构的中间机构，具有匹配转速和传递转矩的作用。减速器将电机等高速运转的动力通过输入轴上的小齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的。一般情况下，工业机器人的每个关节都会配备一个减速器，以达到精准控制的目的。u 目前，用在工业机器人上的减速器主要是RV（Rot-Vector）减速器和谐波减速器。基于高负载能力、传动范围大、精度较为稳定的特性，RV减速器多用于工业机器人的基座、大臂等部位；而谐波减速器的体积小、精度高、传动比高，因此多用于工业机器人的小臂、腕部或手部。RV减速器谐波减速器技术特点通过多级减速实现传动，一般由行星齿轮减速器的前级和摆线针轮减速器的后级组成，组成的零部件较多。通过柔轮的弹性变形传递运动，主要由柔轮、刚轮、波发生器三个核心零部件组成。与RV及其他精密减速器相比，谐波减速器使用的材料、体积及重量大幅度下降。产品性能大体积、高负载能力和高刚度体积小、传动比高、精密度高应用场景一般应用于多关节机器人中机座、大臂、肩部等重负载的位置。主要应用于机器人小臂、腕部或手部。终端领域汽车、运输、港口码头等行业中通常使用配有RV减速器的重负载机器人。3C、半导体、食品、注塑、模具、医疗等行业中通常使用由谐波减速器组成的30kg负载以下的机器人。价格区间5,000-8,000元人民币/台1,000-5,000元人民币/台资料来源：工业机器人技术基础、工控网、绿的谐波、纳博特斯克、公开资料，亿欧智库整理传动减速器减速器精密减速器RV减速器谐波减速器摆线针轮行星减速器精密行星减速器亿欧智库：RV减速器和谐波减速器对比RV减速器谐波减速器亿欧智库：减速器分类控制精度低，仅满足机械设备基本的动力传动需求 产业链上游：控制器产业链上游：控制器25u 工业机器人的控制系统分为硬件和软件，硬件就是日常所说的控制器，软件即控制软件。控制器除了伺服器之外，还有主控计算机，负责下达指令以控制各伺服驱动装置，实现对机器人的工作顺序、位置、运动速度、时间间隔的控制。u 工业机器人的控制方式包括运动控制和力控制。运动控制主要控制功机器人的位置；力控制则控制机器人末端执行器的作用力与力矩，主要用于会与环境接触的加工机器人、装配机器人。u 由于控制器成本较高，多数工业机器人厂商都会选择自研控制器，尤其是大型厂商。亿欧智库：工业机器人控制系统一般构成人机接口装置上位机主控计算机资料来源：工业机器人技术基础、公开资料，亿欧智库整理下位多轴关节伺服控制器第一关节驱动单元第二关节驱动单元第n关节驱动单元第一关节执行单元第二关节执行单元第n关节执行单元第一关节测量单元第二关节测量单元第n关节测量单元IRC5单柜型控制器IRC5单柜型控制器亿欧智库：ABB控制器IRC5系列IRC5 PM面板嵌入型控制器IRC5P喷涂控制器 产业链中游：本体制造产业链中游：本体制造26u 和产业链上游类似，国际厂商，尤其是国际工业机器人“四大家族”（ABB、发那科、安川电机、库卡），占据了工业机器人本体制造的大部分市场。虽然随着内资企业的逐渐崛起，2021年中国内资工业机器人的市占率从2015年的18%增长至2021年的33%，但内资企业还是较难进入汽车整车等大体量的领域，主要是由于这些领域外资进入较早，对行业更深入，工艺软件包更成熟，而且买方出于安全性和效率性考虑不敢轻易更换机器人产品品牌。u 另一方面，就内资工业机器人企业来看，中国工业机器人内资品牌行业集中度CR5为38%，为低集中竞争型市场。亿欧智库认为，未来中国内资工业机器人的市场集中度将逐渐提高，因为好的品牌进入市场收到买方认可后更容易开拓相关市场，更早进入市场也更容易加强对应用行业的理解，优化产品。资料来源：MIR、专家访谈、十四五机器人产业发展规划公开资料，亿欧智库整理18 20 20 22 23 30 33 2015201620172018201920202021亿欧智库：中国内资工业机器人市占率（%）亿欧智库：2020年中国内资工业机器人企业市占率（%）（按工业机器人销售数量）5%6%7%8%9%10%11%11%13%20%图灵华数埃夫特广数控遨博台达卡诺普众为兴汇川埃斯顿TOP5,38%TOP6-10,21%TOP11-20,19%其他,22%TOP10亿欧智库：中国工业机器人本体制造有待突破的核心技术共性技术机器人系统开发技术、机器人模块化与重构技术、机器人操作系统技术、机器人轻量化设计技术、信息感知与导航技术、多任务规划与智能控制技术、人机交互与自主编程技术、机器人云-边-端技术、机器人安全性与可靠性技术、快速标定与精度维护技术、多机器人协同作业技术、机器人自诊断技术等。01前沿技术机器人仿生感知与认知技术、电子皮肤技术、机器人生机电融合技术、人机自然交互技术、情感识别技术、技能学习与发育进化技术、材料结构功能一体化技术、微纳操作技术、软体机器人技术、机器人集群技术等。02 产业链中游：本体制造产业链中游：本体制造27加工协作焊接洁净装配喷涂搬运作业/上下料仓储物流 产业链下游：系统集成产业链下游：系统集成28u 系统集成是指将在机器人本体上物理加装，并将机器人系统和终端应用客户的系统打通，以实现机器人正常作业。工业机器人系统集成商负责给客户提供解决方案，并负责工业机器人的应用的二次开发和自动化配套设备的集成，是实现工业机器人应用的最终环节。u 系统集成主要分为三种模式：日本模式、欧洲模式和美国模式，我国的模式则是从“欧+美并行”转向“日+美并行”模式。主要原因是一方面早期进入市场的系统集成商已经形成了系统的服务模式，对应用行业也更了解和深入，而机器人厂商缺乏专业团队去负责系统集成；另一方面，应用方出于技术保密的考量也更希望由三方来提供系统集成服务。资料来源：专家访谈、公开资料，亿欧智库整理亿欧智库：工业机器人系统集成的主要模式本体制造和集成完全分离本体制造商负责制造本体日本模式子公司或其他公司负责系统集成，并完成交钥匙工程本体制造和集成聚合本体制造商负责制造本体欧洲模式本体制造商负责系统集成采购和成套设计相结合进口之后再自行设计、制造配套的外围设备，并提供包含系统集成的解决方案特点本体制造系统集成美国国内基本不生产中低端的工业机器人，而是配套进口美国模式中国“欧+美”：少数国内本体制造商负责“本体制造+系统集成”，但此类本体制造商基本上只聚焦大体量的行业；系统集成商代理国际厂商的工业机器人产品，并为用户提供解决方案。“日+美”：多数国内本体制造商仅负责“本体制造”；系统集成商负责系统集成，同时还代理国际厂商的工业机器人产品，并为用户提供解决方案。三、中国工业机器人应用研究三、中国工业机器人应用研究 中国工业体系大类完整，工艺作业能由机器人代为完成中国工业体系大类完整，工艺作业能由机器人代为完成30u 根据目前实施的国民经济行业分类（GB/T 4754-2017），我国行业可分为20个门类，97个大类，473中类，1,381个小类。其中工业共有41个大类，207个中类，666个小类，是世界上唯一拥有联合国产业分类中所列全部工业大类和软件信息大类的国家。u 工业所涉及的工艺繁多，包括物料的搬运和码垛、喷涂、焊接、加工等。从材料和零部件的入库到生产再到最终产品出库，每项作业在一定程度上都可以实现机器人替代人工进行部分或全部作业。亿欧智库：国民经济行业分类（GB/T 4754-2017）中的工业3个门类B、采矿业；C、制造业；D、电力、热力、燃气及水生产和供应业41个大类例如：06、煤炭开采和洗选业；13、农副食品加工业；44、电力、热力生产和供应业等207个中类例如：061、烟煤和无烟煤开采洗选；131、谷物磨制；441、电力生产等666个小类例如：0711、陆地石油开采；1311、稻谷加工；4411、火力发电等亿欧智库：工业生产涉及到的工艺过程搬运上下料码垛喷涂焊接加工锻造铸造冲压组装注塑洁净测量检查资料来源：国家统计局、公开资料，亿欧智库整理 工业机器人的适用场景和市场痛点工业机器人的适用场景和市场痛点31资料来源：专家访谈，亿欧智库整理亿欧智库：工业机器人适用的场景对于一些占地面积大、不柔性化的生产设备，使用工业机器人第一可以减少工作空间，第二还能提高生产线的柔性化。例如数控机床只能加工几个面，但是六轴机械臂可以通过移动更多的位置加工更多的面。柔性化与人相比，工业机器人不够“智能”，不能够处理复杂的或者定义模糊的场景，因此更适用于对产品标准化要求高的产线，例如汽车、3C产线。同时，生产的批量较大、生产的品类较少、对技艺的精准度和平稳度要求较高的产品生产更适合使用工业机器人。标准化与人相比与传统设备相比工业机器人亿欧智库：工业机器人的市场痛点01全自动化方案缺失目前，工业本体厂商只负责卖标准产品给终端客户，而产线自动化改造需要系统集成商设计方案。假如系统集成商没有做过此类产线，则需要时间和成本，拖延产线改造时间，提高了产线改造的成本。有些系统集成商考虑成本问题，可能会拒绝该需求。02030405高效但不智能工业机器人虽然是机器人，但是主要是提供重复性、大批量、标准的服务，因此对于所处理的材料和半成品也有一定规格标准化的要求。另一方面，由于工业机器人不够智能，对于模糊范围的处理只能依据程序作业，例如当屏幕有微小磕碰，机器人可能判定无法作业，但若人工判定则是可以继续加工并售卖。即使机器视觉的发展能