【深度】新机器时代——工业机器人行业发展研究

【深度】新机器时代——工业机器人行业发展研究

ZR-ROBOT子锐机器人维修网讯：机器人按应用不同可分为工业机器人和服务机器人。工业机器人是一种能够通过自动控制对各种作业进行控制的工业用机械，一般由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。

工业机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表，它是集机械、电子、自动控制、计算机、传感器、人工智能、通讯与网络等多学科先进技术于一体的重要的现代制造业自动化装备。工业机器人在工业生产中能代替工人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，例如在机械工业中的冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、零部件加工和简单装配、检测等工序上，以及在核工业、航空航天等部门中，完成有害物质的搬运或工艺操作。

机器人在三种工况下最有发展潜力：人不能干的（如危险工况、太空深海极端环境作业等）、人干不好的（如高精度复杂工艺）和人不愿干的（如单调重复性劳动、重体力劳动等）。发达国家的制造业中，工业机器人广泛应用于不同门类的工业生产中。伴随着自动化技术的不断进步，工业机器人维修，机器人应用也从简单劳动阶段逐渐过渡到人机搭配，人机协调生产阶段。

一、工业机器人行业概述

工业机器人目前已经广泛应用于汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、物流行业等诸多领域。2014年，ABB、发那科、库卡、安川这四大家族机器人业务收入约55亿美元，占了全球工业机器人约50%的市场份额，占中国高达70%的市场份额。纵观四大家族的机器人发展历程，ABB和安川电机最早从事电力电机设备，发那科从事数控系统业务，库卡专注于焊接设备生产，在逐渐掌握了机器人本体和核心零部件的生产技术后，逐渐成为机器人行业的巨头。

工业机器人四大家族

近年来，我国工业机器人行业快速发展，目前已经成为全球工业机器人最重要的市场。随着工业机器人广泛应用于汽车、电子、金属和机械等领域，机器人替代人工生产是未来制造业必然的发展趋势，现阶段，美日欧机器人产业已经进入智能化时代，而中国机器人产业还处于发展孕育期，发展势头迅猛。

我国工业机器人销量与全球工业机器人销量的对比

二、工业机器人产业链概况

工业机器人行业产业链由上游核心零部件、中游工业机器人本体、下游应用端系统集成组成。根据工信部《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》，到2020年，要建立完善的智能制造装备产业体系，产业销售收入超过3万亿元，实现装备的智能化及制造过程的自动化。随着相关政策与资金的逐步落实，将有力促进我国工业机器人产业实现快速发展。

工业机器人产业链国内外公司分布

1、产业链上游零部件

工业机器人的核心零部件主要包括减速器、伺服电机和控制器。机器人的工作过程是由控制器发指令给伺服机构，驱动伺服电机旋转，通过减速器执行指令动作。三大核心零部件中技术门槛最高的是减速器，其次是伺服电机，最后是控制器。从成本角度来看，减速器、伺服电机和控制器的成本占机器人总成本的比例依次降低,它们共同决定了工业机器人的性能、质量和价格。

国内工业机器人零部件市场规模预估

受制于国内基础工业的差距，国内在机器人关键零部件伺服电机、减速器、控制器等方面自主生产能力较弱，需要大量进口，因而削弱了国产机器人的整体成本优势。特别是核心零部件减速器，国内企业购买减速器的价格是国外企业的5倍左右。伺服电机、控制器等关键零部件的购买价格也高于国外同类产品。对国内机器人厂家而言，减速器与伺服电机目前难以突破的核心在于基础工业，如材料、热处理工艺、精加工工艺等。而这些并不是机器人厂商所能决定的，需要国内整个基础工业和加工水平的积累提升。

减速器

减速器是工业机器人生产中最核心的部件，占了一台机器人总成本的35%之多。机器人用减速器主要分为谐波减速器和RV减速器。谐波减速器用于小型机器人或大型机器人的末端轴，其对柔轮材料的抗疲劳强度、加工和热处理要求较高，工艺复杂。日本的哈默纳科(HarmonicDrive)公司在全球谐波减速器市场占有率高达80%。RV减速器适用于重载机器人，相比谐波减速器，RV减速器具有更高的疲劳强度、刚度和寿命。日本纳博特斯克(Nabtesco)公司在RV减速器市场占有全球60%的市场份额。国内还没有能够提供规模化且性能可靠的精密减速机的企业，这导致国内机器人成本较高，精密减速器成为制约国产工业机器人成本降低的第一因素。

伺服电机

机器人用伺服电机要求控制器与伺服之间的总线通讯速度快;伺服的精度高;另外对基础材料有加工要求。伺服电机的主流供应商有日本的松下、安川和欧美的倍福、伦茨等，国内汇川技术等公司也占据一定的市场份额。

控制器

机器人控制系统是机器人的重要组成部分，用于对机器人进行控制，以完成特定的工作任务。相对来讲控制器是三大核心零部件中开发难度最低的，控制器由软件和硬件两部分构成，软件是核心技术(如控制算法、系统构架等)。国内机器人本体厂商大多具备硬件研制技术，而软件方面与国外成熟产品仍有差距。

2、产业链中游机器人本体

工业机器人本体按照机械结构可以分为直角坐标机器人、SCARA机器人、关节型机器人、并联机器人等。

直角坐标机器人的三个轴运动相互独立，结构简单，控制方便，定位精度高，但运动速度低，占地面积较大，密封性差；SCARA机器人也叫水平多关节机器人，具有两个旋转运动轴和一个垂直运动轴，工作范围大，占地面积小，但控制系统相对复杂；并联机器人轻量、速度快，精度误差不会累积，多用于拾取搬运等操作；关节型机器人可以实现多方向的自由运动，工作空间大，但控制涉及复杂耦合问题，是最通用也最复杂的一类机器人，一般设计为六轴或四轴，通过六个轴或者四个轴的耦合运动来完成某项指令功能；柔性机器人也称人机交互机器人，是从机器人设计角度，使机器人避免隔离，能够与人交互完成某项工作。

并联机器人

关节型机器人

在机器人本体制造领域，ABB、发那科、库卡、安川四大家族占据我国70%的市场份额，特别是相对高端的多关节机器人和SCARA机器人，90%以上的市场份额均被外资品牌占据，ABB机器人维修，而相对简单的直角坐标机器人国产品牌占比相对较高。

不同本体机器人的全球销售情况

3、产业链下游系统集成

机器人系统集成是指在机器人本体上加装夹具及其他配套系统以完成特定的使用功能。目前我国众多企业集中在机器人系统集成这一块。