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工業機器人被譽為“制造業皇冠上的明珠”，作為現代工業發展的重要基礎，工業機器人已成為衡量一個國家制造水平和科技水平的重要標志。
工業機器人也是推動產業轉型升級，加快制造強國建設的重要切入點，工業機器人作為先進制造業的關鍵支撐裝備，主要經濟體如美國、日本、歐盟等紛紛將發展機器人產業上升為國家戰略，并以此作為保持或重獲制造業競爭優勢的重要手段。
機器人是中國重點發展十大領域之一。在政策層面，“十二五”期間提出長期設想和總規劃，“十三五”期間提出工業機器人產業鏈關鍵技術的突破，“十四五”期間逐步進入落地應用的密集催化期，提出具體應用場景規劃。
工業機器人相關政策密集出臺
●2015年，國務院《中國制造2025》提出推動機器人標準化、模塊化發展，擴大行業市場應用，實現關鍵零部件和相關技術突破。
●2016年機器人產業發展被寫入“十三五”規劃而后中央及地方密集出臺相關政策政策覆蓋全產業鏈環節、零部件性能、產業目標等全方面，助力我國機器人全產業鏈快速崛起，逐漸減少我國與發達國家之間的差距。
●2021年底，工信部、國家發改委、科技部等15部門聯合印發了《“十四五”機器人產業發展規劃》，明確提出:力爭到2025年，我國成為全球機器人技術創新策源地、高端制造集聚地和集成應用新高地，機器人產業營業收入年均增長超過20%，制造業機器人密度實現翻番。
●2023年1月，工信部等17部門印發《“機器人+”應用行動實施方案》，指出:到2025年，制造業機器人密度較2020年實現翻番，服務機器人、特種機器人行業應用深度和廣度顯著提升，聚焦10大應用重點領域，突破100種以上機器人創新應用技術及解決方案，推廣200個以上具有較高技術水平、創新應用模式和顯著應用成效的機器人典型應用場景。
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全球機器人產業格局
工業機器人起源于美國，盛于日本。自 20 世紀 50 年代末世界上第一臺機器人誕生以來，工業發達國家已經建立起完善的工業機器人產業體系，掌握了核心技術與產品應用，并形成了工業機器人四大家族(瑞士 ABB、德國庫卡、日本發那科、日本安川)。
美國是工業機器人的誕生地，基礎雄厚，技術先進，近年來主要聚焦于特種機器人: 日本以“工業機器人王國”著稱，全球市占率維持在 60%左右的水平；歐系以德國為主角，在人機交互、機器視覺、機器互聯等領域領先全球；韓國起步略晚，目前保持著工業機器人使用密度世界第一的水平。發展得最成功的是日本，依托在數控系統、伺服電機等方面的優勢，日本已成為長期領跑工業機器人技術研究與應用市場的國家。日本發那科作為工業機器人全球總龍頭，過去二十年收入最高增長 1.8 倍，凈利潤增長 3.4 倍，股價最大漲幅 5.6 倍，并長期享受估值溢價，超額收益明顯，目前市值超過 2700 億元人民幣。
中國工業機器人市場發展迅猛，尤其是隨著工業自動化進程的加快以及智能制造的深入，機器人應用市場應用領域不斷拓展。中國自 2013 年以來一直是全球工業機器人的最大市場，年裝機量超過排名其后的日本、美國、韓國、德國之和。中國工業機器人產業鏈愈發成熟，但外資占比超過 60%，整機及三大核心零部件均被以日系為主的國外企業壟斷。
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機器人的分類
根據機器人應用環境的不同，國際機器人聯盟 (IFR) 將機器人分為工業機器人和服務機器人兩類。其中，工業機器人主要指應用于生產過程與環境的機器人，包括人機協作機器人、工業移動機器人等；而服務機器人則指用于非制造業、服務于人類的各種機器人，主要包括家用服務機器人和公共服務機器人。
目前來看，國內在自然災害應對和公共安全事件方面對特種機器人有著相對突出的需求，因此中國電子協會根據我國實際情況將機器人劃分為工業機器人、服務機器人、特種機器人三類。
1) 工業機器人: 指面向工業領域的多關節機械手或多自由度機器人，在工業生產加工過程中代替人類來自動控制執行某些單調、頻繁和重復的長時間作業。主要包括焊接機器人、搬運機器人、碼垛機器人、包裝機器人、噴涂機器人、切割機器人和凈室機器人等。
2) 服務機器人: 指在非結構環境下為人類提供必要服務的多種高技術集成的先進機器人，主要包括家用服務機器人、醫療服務機器人和公共服務機器人。其中，公共服務機器人指在除醫學領域外的農業、金融、物流、教育等公共場合為人類提供一般性服務的機器人。
3) 特種機器人: 指代替人類從事高危環境和特殊工況的機器人，主要包括軍事應用機器人、極限作業機器人和應急救援機器人。
圖/機器人種類劃分? ?
按功能劃分，工業機器人可分為包裝、上下料、噴涂、搬運、焊接、潔凈室、碼垛、裝配等，其中以搬運與上下料/焊接與釬焊裝配與拆卸為主。
圖/工業機器人功能類型劃分
按機械結構劃分，工業機器人可分為多關節機器人、平面多關節 (SCARA) 機器人、并聯機器人直角坐標機器人、圓柱坐標機器人以及協作機器人。多關節型機器人在全球和中國均占 60%以上的市場份額，幾乎可應用于所有工業領域，以焊接、裝配和搬運領域應用最多，其中汽車制造業是多關節工業機器人增長的主要需求驅動力。
圖/工業機器人機械機構類型劃分
從應用場景來看，工業機器人在汽車、電子產品、金屬制品、塑料及化工產品等行業的應用較為廣泛。
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工業機器人產業鏈
工業機器人及成套設備的上游包括控制器、伺服系統、減速機等零部件領域；中游為整機制造行業；下游則是系統集成環節，以自動化設備生產商 (即系統集成商) 為主，涵蓋焊接、機械加工、裝配、搬運、分揀、噴涂等生產領域；終端客戶包括汽車、電子、金屬、塑料、食品、生化等行業。工業機器人本體是機器人產業發展的基礎，而下游機器人系統集成則是工業機器人工程化和大規模應用的關鍵。
圖/工業機器人上中下游產業鏈? ?來源/野村東方國際證券
1) 產業鏈上游主要為伺服系統、減速器、控制器等核心零部件和齒輪、渦輪、蝸桿等關鍵零部件子行業。減速器、伺服系統 (包括伺服電機和伺服驅動) 及控制器是工業機器人的三大核心零部件，直接決定工業機器人的性能.可靠性和負荷能力，對機器人整機起著至關重要的作用。
2) 產業鏈中游是工業機器人整機制造，工業機器人整機制造的技術主要體現于: 整機結構設計和加工工藝，重點解決機械防護、精度補償、機械剛度優化等機械問題；結合機械本體開發機器人專用運動學、動力學控制算法實現機器人整機的各項性能指標；針對行業和應用場景，開發機器人編程環境和工藝包，以滿足機器人相關功能需求。
3) 產業鏈下游主要面向終端用戶及市場應用，包括系統集成、銷售代理、本地合作、工業機器人租賃、工業機器人培訓等第三方服務，主要依據客戶的需求進行自動化設備的研發設計與生產制造等業務。
工業機器人最核心的三個零部件分別是伺服電機、減速機、控制器（包括運動控制），是工業機器人核心技術壁壘所在。
控制器、伺服系統 (包括伺服驅動和伺服電機)、減速器等核心零部件占機器人整機產品成本的 70%左右。其中，減速器占整機成本約 36%，伺服占約24%，控制器占約 12%，而本體和其他部分占整機成本的比例分別為 15%和13%。這些核心零部件的生產目前主要被外資品牌壟斷，核心零部件國產化率較低是制約中國工業機器人行業發展的主要瓶頸。
圖/工業機器人產業鏈及主要配套廠商?
經過 30 多年的發展，中國的工業機器人產業鏈已日趨完善。在核心零部件方面，精密減速機、伺服系統和控制系統都涌現出了一些龍頭企業，在機器人本體方面，也已研發出了噴涂、點焊、弧焊、碼垛等類型的工業機器人。
中國工業機器人產業鏈
●上游
在上游主要零部件，包括機器人精密減速機、伺服電機、質量傳感器等方面，國內公司近年來發展勢頭不錯，其中:
減速器方面，主要有綠的諧波、南通振康、中大力德、中技克美等。伺服系統方面，有埃斯頓、英威騰、匯川技術、新時達、華中數控等。控制系統方面，有埃斯頓、埃夫特、匯川技術、新時達、固高科技、華中數控等。
傳感器方面，有宏發股份、歌爾聲學、美新半導體等。
●中游
機器人產業鏈中游主要是機器人整機。這方面的國內知名公司主要包括:埃斯頓、匯川技術、埃夫特、博實股份、新時達、拓斯達、機器人、廣州數控等。
●下游
下游集成系統環節中，有新時達、克來機電、拓斯達、哈工智能、埃夫特、機器人、匯川技術等。
圖/中國工業機器人產業鏈? ??來源/野村東方國際證券
目前，中國工業機器人行業在高端應用領域 (諸如汽車制造、3C 電子等)的需求仍主要依賴進口，而在對制造成本敏感的中低端應用領域 (諸如化工、金屬制造等)，國產化需求已達 60-70%。與零部件相比，機器人本體的技術難度相對較低，但高端應用市場依舊被“四大家族”壟斷。
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工業機器人四大家族
自20 世紀 50 年代末世界上第一臺機器人誕生以來，工業發達國家已經建立起完善的工業機器人產業體系，掌握了核心技術與產品應用，并形成了工業機器人四大家族(瑞士ABB、德國庫卡、日本發那科、日本安川)。
FANUC發那科
前身是富士通公司的自動化部門“富士通數控”，1956年研制出日本第一臺數控系統；1975年進入工業機器人市場。
發那科的工業機器人以其高速度、高精度和靈活性而著稱，廣泛應用于汽車制造、電子制造、食品加工等領域。
主營業務
機器人、工廠自動化（包括數控系統、伺服系統、激 光器）、服務及數控機床四大板塊。
發那科的數控系統及伺服系統，機器人和機床三大板塊業務具有很高的相關性，使得發那科成為世界上唯一一家由機器人來做機器人的公司，唯一提供集成視覺系統的機器人企業，唯一既提供智能機器人又提供智能機床的公司。
優勢
1)工藝控制更加便捷、同類型機器人底座尺寸更小擁有獨特的手臂設計。
2)精度非常高。多功能六軸小型機器人的重復定位精度可以達到土0.02mm。
3)獨特的刀片補償功能。數控機床精加工的刀片補償功能算法應用在機器人上。
ABB
ABB集團是全500強企業之一，總位于瑞蘇整世，由兩個具有百年歷史的國際性企業瑞典的阿西亞公司 （ASEA) 和瑞士的布的勃法瑞司（ BBC Brown Boverd ）在198年合并而成。
ABB是電力和自動化技術領域的全球領先廠商，致力于幫助電力、公共事業和工業客戶提高業績，同時降低對環境的不良影響。
ABB集團擁有廣泛的產品和服務范圍，包括電力系統、電力傳輸和配電設備、工業自動化、機器人與離散自動化技術等。集團業務遍布全球100多個國家。
產品矩陣
多關節機器人：ABB完整的六軸關節型機器人產品組合為物料搬運、機器上下料、點焊、弧焊、切割、裝配、測試、檢測、涂膠、研磨和拋光應用提供解決方案。
協作機器人：易于安裝、編程、操作與擴展，應用范圍較廣。
并聯機器人：廣泛應用于揀選、搬運和包裝等應用。占地空間小，卻能提供高度靈活性。
SCARA：能夠滿足對快速、精準、可靠的物料搬運、機器上下料、拾取與放置以及小部件組裝和測試的需求。
AMR：自主移動機器人，屬于協作機器人，可以在工業環境中安全移動，與員工和卡車共同作業。
機器人控制器：以TrueMove.、QuickMove 和 MultiMove 為特色的運動控制技術是機器人在路徑精度、速度和循環時間方面性能的關鍵。集成到傳感器，由通信功能支持并使用強大而靈活的 RAPID 語言可以解決任何任務。
應用設備和附件：提供多元化產品組合。
優勢
1)多機協作能力強，強調機器人本身的整體性，六軸一起聯合運作的精準度很高。
2)運動控制系統算法優異，可以實現循徑精度、運動速度、周期時間、可程序設計等機器人的性能，大幅度提高生產的質量、效率以及可靠性3可提供完整的運動控制系統化集成方案。
?KUKA庫卡
KUKA是一家國際知名的自動化集團公司，營業額高達 33億歐元，擁有約 15,00 名員工，公司總位于德國奧格斯堡，作為智能自動化全球解決方案供應商之一，KUKA為客戶提供站解決方案：包括機器人、工作單元、全自動系統和網絡，服務于汽車、電子、金屬、塑料、消費品、電子商務及零售和醫療保健等市場領域。
2017年被美的收購。
產品矩陣
多關節機器人
KR4 AGILUS : 可使用范圍多，包括地面、天花板或墻壁，由于使用內置的拖鏈系統和來自KUKA的控制技術，可以在狹小空間內實現較高的精度。
KR CYBERTECH : 更為緊湊。由此可以提高集成度并減少干擾輪廓，專門用于搬運應用:大型工件、加工裝配、碼垛和保護氣體焊接。
KR IONTEC: 適用小空間工作，配備了一個防水防塵腕部及多臺帶有保護的電機。
KR 40 PA: 為貨盤碼設計的工業機器人小巧輕盈的貨盤堆垛機器人代表性產品。
KR QUANTEC : 高負載級別，用于眾多細分市場，包括: 汽車、鑄造、醫療。
KR FORTEC ULTRA: 重負載機器人，擅長快速而精確地搬運具有高轉動慣量的大型工件。
協作機器人
IIW :實現人類與機器人之間的直接合作，以完成高靈敏度需求的任務。
Delta
應用在包裝、搬運和安裝等任務時運營成本低，適合例如食品、制藥和電子業等要求嚴苛的產業。
SCARA
KR SCARA: 同時兼具快速和強大功能，而且有效負載高，提供狹小空間內的自動化解決方案。適用于小零件裝配、材料搬運，還是檢測。
控制系統
采用模塊化的硬件結構和以計算機為基礎的開放式軟件架構，可以根據設備和特殊要求進行靈活適配。
優勢
1)二次開發的操作難度降低。工程師上手操作的壁壘較低，在人機界面簡單好用。
2)重負載機器人性能優異。在重載400KG和600KG的機器人中銷量最高。
YASKAWA安川電機
成立于1915年，最初生產電動馬達，1958年研發出直流同服電機；安川電機的工業機器人業務始于1977年，當時公司推出了世界上第一款直流伺服電機驅動的工業機器人。安川電機的工業機器人以其高精度、高速度和高可靠性而著稱，廣泛應用于汽車制造、電子制造、食品加工等領域。安川電機一直致力于技術創新，不斷推出新產品，提高產品性能。目前，安川電機的工業機器人在全球范圍內占據重要地位。
核心領域
安川電機主要生產的伺服和運動控制器都是制造機器人的關鍵零件。安川電機之所以可以掌握核心科技與其有著近百年專業電氣的歷史密不可分，這讓安川電機在開發機器人方面有著獨特優勢。安川電機相繼開發了焊接、裝配、噴涂、搬運等各種各樣的自動化作業機器人，其核心的工業機器人產品包括：點焊和弧焊機器人、油漆和處理機器人、LCD 玻璃板傳輸機器人和半導體芯片傳輸機器人等，是將工業機器人應用到半導體生產領域最早的廠商之一。
優勢
1）穩定性高電機慣量能做到最大化，機器人負載大，穩定性高，在滿負載滿速度運行的過程中不會報警，甚至能夠過載運行，適用于汽車等重負載需求較多的行業。
2）價格優勢明顯，性價比較高的品牌。
編輯：黃飛
工商網監
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