工业机器人市场前景广阔多动力推进产业发展

2023-05-31 09:16

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一、推陈出新，工业机器人不断走向多元和成熟

工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能。按照发展阶段，可以将工业机器人划分为初代工业机器人、第二代工业机器人和现代工业机器人。

第一阶段：初代工业机器人，20世纪50-60年代。1954年，美国发明家乔治·德沃对其可以存储工厂中移动零件逐步数字指令的设备申请了一项专利，标志着第一台可编程机器人的诞生。1958年，乔治·德沃联合创立了世界上第一家机器人公司Unimation，该公司于1959年制造出第一台工业机器人Unimate，并在1961年将该机器人投入通用汽车工厂生产。1962年，美国机械与铸造公司制造出世界上第一台圆柱坐标型工业机器人，命名为Verstran。三年后，MIT首次向人们演示了具有视觉传感器的机器人系统，成为机器人发展第一二阶段的重大过渡性事件。

第二阶段：第二代工业机器人，20世纪70-90年代。该阶段机器人在初代机器人的基础上进一步添加视觉、力觉、触觉等感觉系统，许多现在仍广泛使用的工业机器人均在这一阶段被发明。1973年，德国库卡公司将其使用的Unimate机器人研发改造成其第一台产业机器人Famulus，这是世界上第一台机电驱动的六轴机器人。1975年，Olivetti公司开发出直角坐标机器人“西格玛”，它被应用于组装领域。1978年，美国Unimation公司推出通用工业机器人PUMA应用于通用汽车装配线，这标志着工业机器人技术已经完全成熟。1978年SCARA机器人于日本山梨大学，该机器人的特性特别适合于装配工作。1992年，瑞士Demaurex公司出售其第一台应用于包装领域的Delta机器人给罗兰公司用于生产，目前Delta机器人广泛应用于包装工业、医疗和制药行业等。

第三阶段：现代工业机器人，21世纪初至今。该阶段工业机器人开始向智能化特点靠拢。2002年，由美国波士顿公司和日本公司共同申请了第一件智能机器人专利“机械狗”。2010年日本发那科公司推出“学习控制机器人R-2000iB”，该机器人无需任何复杂操作，只需操作人员启动其动作程序其就能自动进行循环学习。2011年2月14日，在美国佛罗里达州的肯尼迪航天中心，美国宇航局的Robonaut机器人搭乘航天飞机进入太空探索，成为首个进入太空的仿人型机器人。2014年ABB推出双7轴臂协作机器人YuMi，第二年川崎推出双腕平面关节型机器人duAro。在科技日新月异发展的当下，工业机器人仍在高速创新，为生产制造提供更加有力的支持。

资料来源：观研天下数据中心整理

根据观研报告网发布的《中国工业机器人行业发展现状分析与投资前景研究报告（2023-2030年）》显示，作为最早投入使用的机器人，工业机器人诞生的目的就是为了满足提高生产效率的要求。随着智能制造概念的普及和推广，工业机器人在以汽车制造、金属机械制造、电子制造为代表的各大工业领域得到了广泛的应用，并衍生出直角坐标型、并联型、SCARA、多关节型和协作型机器人等细分种类以更好满足制造业需求。

工业机器人种类及特点

机器人图片	机器人类型	结构特征	性能特征	应用领域
	直角坐标型机器人	在X、Y、Z轴上进行线性运动，被限制在框架内，框架一般为线性滑轨和滚珠丝杠	成本较低、负载较大，但活动空间、精确度、速度有限	常用于产品取放，喷涂，切割等场景
	并联型机器人	手臂具有并行棱柱或旋转关节的机器人	无累积误差，精度较高，驱动装置可置于定平台上，故运动部分重量轻，动态响应好	适用于高刚度、高精度或者大载荷而无须很大工作空间的领域
	SCARA机器人	有固定基座，机械手臂固定在Z轴，同时在XY平面旋转运动，可附加xy轴关节，末端线性驱动器有一个额外的θ轴	工作空间相当于圆柱体一部分，可在高速运行同时保持高精度定位，但负载一般较小	精密测量、非接触式检测，蚀刻、切割和铣削操作
	多关节机器人	有固定基座、4-6轴的关节，一般采用球坐标定位，手臂末端工具（EOAT）可针对不同场景选择	可在任意平面以任意角度加工，加成3D激光器、机器视觉可实现精确可重复检测、加工	喷涂、钻孔、切割、取放、物料搬运、组装、包装等
	协作型机器人	轻量化，更易于控制；表面和关节光滑且平整，无尖锐的转角或者易夹伤操作人员的缝隙；尺寸可缩小，易于安装	可感知周围的环境，并根据环境的变化改变自身的动作行为；具有敏感的力反馈特性；更容易进行编程与调试	可用于自动化重复的、不符合人体工程学的任务，例如取放重型零件、机器进给和最终组装、抛光及质量检查
	Delta机器人（轻负载并联机器人）	三组平行的手臂和旋转式或线性驱动器，末端执行器在X、Y、Z轴上移动但不会旋转	手臂惯性很小，移动速度很快，可以360度旋转	主要用于轻负载的取放，其他用途包括3D打印、手术和装配等

资料来源：观研天下数据中心整理

二、人口红利逐渐消退，机器人代工需求逐步显

我国人口老龄化程度加深，企业用工成本增加。国家统计局数据显示，2022年年末我国总人口为141175万人，比上年末减少85万人，自1962年后首次出现人口负增长。据国家卫健委测算，预计“十四五”时期，我国60岁及以上老年人口总量将突破3亿，占比将超过20%，进入中度老龄化阶段。2035年左右，60岁及以上老年人口将突破4亿，在总人口中的占比将超过30%，进入重度老龄化阶段。随着老龄化程度的不断加深，我国劳动力人口占总人口比重逐渐降低，适龄劳动人口的数量也在不断下降。同时伴随着制造业工人工资不断提高，各企业用人成本大大增加，出于提效降费需求，机器人代工将成为长期稳定趋势。

数据来源：国家统计局，观研天下数据中心整理

因用人成本的提高“机器换人”的经济性变得越来越明显。虽然受到疫情及原材料涨价影响，机器人零部件产品价格有所提高，但长期来看，随着科技的进步和工业机器人技术的普及，未来工业机器人的价格会呈不断下降趋势。美国纽约资产管理公司方舟投资（ARKInvest）预测，工业机器人成本到2025年将下降50%-60%。对于企业来说，同样的效益下,机器人投资回本的年限逐年缩短。从2019年至2021年，机器人费用摊销与人工成本进一步拉大，制造业人员平均工资则从32元左右提高到38元左右，而工业机器人小时成本费用从约19元降低至约11元。机器代人降本效果十分显著。

三、多项政策助力机器人产业发展，多领域深化“机器人+”应用

近年来，国家先后出台多项政策，聚焦技术创新、具体应用，鼓励帮扶机器人产业发展，助力中国机器人产业从“做大”到“做强”，在国内推进进口替代，并在海外扩大市场份额。“十四五”规划提出，我国计划2025年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，机器人产业营收年增速超过20%；2035年产业综合实力达到国际领先水平。工信部印发《“机器人+”应用行动实施方案》，提出了到2025年，我国制造业机器人密度较2020年翻番，假设机器人更换周期为十年，工业机器人密度基数不变，根据国家统计局公开数据测算，工业机器人密度将在2025年达到约495台/万人。此外，方案还提出要聚焦10大重点应用领域，突破100种以上机器人创新应用技术及解决方案，推广200个以上应用场景，打造一批应用标杆企业等目标，为产业发展提供动力。政策层面上加大财税金融支持、营造良好市场环境，为机器人产业的不断增长提供保障。机器人产业近年来的增长态势将在长期中保持。

工业机器人行业相关政策

发布日期	发布单位	文件名称	主要内容
2023年1月	工信部等	《“机器人+”应用行动实施方案》	分类施策拓展机器人应用深度和广度，培育机器人发展和应用生态，增强自主品牌机器人市场竞争力，推进我国机器人产业自立自强。
2022年6月	国务院	《广州南沙深化面向世界的粤港澳全面合作总体方案》	培育发展高新技术产业。推进专业化机器人创新中心建设，大力发展工业机器人和服务机器人，推进无人机、无人艇等无人系统产业发展。
2021年12月	工信部	《“十四五”智能制造发展规划》	到2025年，规模以上制造业企业大部分实现数字化网络化，重点行业骨干企业初步应用智能化；到2035年，规模以上制造业企业全面普及数字化网络化，重点行业骨干企业基本实现智能化。
2021年12月	工信部、发改委等	《“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。到2035年，我国机器人产业综合实力达到国际领先水平，机器人成为经济发展、人民生活、社会治理的重要组成。
2020年9月	发改委等	《关于扩大战略性新兴产业投资培育壮大新增长点增长极的指导意见》	加快高端装备制造产业补短板。重点支持工业机器人、建筑、医疗等特种机器人、高端仪器仪表、轨道交通装备、高档五轴数控机床、节能异步牵引电动机、高端医疗装备和制药装备、航空航天装备、海洋工程装备及高技术船舶等高端装备生产，实施智能制造、智能建造试点示范。

资料来源：观研天下数据中心整理

近年来，中国的新能源汽车、锂电、光伏等战略性新兴产业展现出强劲的发展势头，例如：2022年，全年新能源汽车产量721.9万辆，比上年增长96.3%；全国锂离子电池产量750GWh，同比增长131%；光伏发电并网装机容量达到3.9亿千瓦大关，连续7年稳居全球首位。机器人企业围绕新能源汽车、锂电、光伏的产品生产以及使用维护中的需求，推出创新解决方案，推动了战略性新兴产业机器人安装量快速增长。《“机器人+”应用行动实施方案》指出，要聚焦典型应用场景和用户使用需求，开展从机器人产品研制、技术创新、场景应用到模式推广的系统推进工作。支持一些新兴领域探索开展机器人应用。

机器人行业将在多领域逐步提高渗透率

应用领域	具体应用
制造业	推进智能制造示范工厂建设，打造工业机器人典型应用场景。发展基于工业机器人的智能制造系统，助力制造业数字化转型、智能化变革。
农业	加快农林牧渔业基础设施和生产装备智能化改造，推动机器人与农业种植、养殖、林业、渔业生产深度融合，支撑智慧农业发展。
建筑	推动机器人在多项环节的创新应用。推进建筑机器人拓展应用空间，助力智能建造与新型建筑工业化协同发展。
能源	推广机器人在风电场、光伏电站、水电站、核电站、油气管网、枢纽变电站、重要换流站、主干电网、重要输电通道等能源基础设施场景应用。推进机器人与能源领域深度融合，助力构建现代能源体系。
商贸物流	促进机器人配送、智能信包箱（智能快件箱）等多式联动的即时配送场景普及推广。打造以机器人为重点的智慧物流系统，提升商贸物流数字化水平。
医疗健康	建设机器人应用标准化手术室，研究手术机器人临床应用标准规范。加强机器人在患者院前管理、院内诊疗及院后康复追踪整体病程服务体系中的应用，助力智慧医疗建设。
养老服务	研究制定机器人助老助残技术应用标准规范，推动机器人融入养老服务不同场景和关键领域，提升养老服务智慧化水平。
教育	积极培育机器人校园服务新模式和新形态，深化机器人在教学科研、技能培训、校园安全等场景应用。

资料来源：《“机器人+”应用行动实施方案》、观研天下数据中心整理

四、国产机器人厂商崛起，进口替代成为市场趋势

疫情冲击外资供应链，国产龙头企业迎来机遇。我国工业机器人发展起步较晚，在技术上、规模上都落后于海外厂商，市场份额较小。但随着市场需求不断提高，许多外资企业开始重视中国市场，国内机器人产业也迅速发展。疫情期间，较多外资企业物流、原材料等板块受到影响，导致无法正常交货，且多家外资企业价格有一定提高，造成海外订单回流。国产企业相对价格较低、性价比高，在疫情期间发挥了本土优势，抓住了机会扩张市场份额。国内机器人行业集中度提高。

数据来源：MIR，观研天下数据中心整理

受新能源汽车、光伏、锂电和半导体等领域需求驱动，国产厂商加大布局力度迅速发展。“十四五”规划指出，要提高产业创新能力，加强核心技术攻关。推动国产工业机器人企业增加研发投入，进行技术创新，逐步实现规模化生产，提高市场份额。国内包括埃斯顿、汇川技术、博实股份、埃夫特等多家企业均形成了自身的独特技术优势，以保持在持续的国产替代浪潮下的竞争优势。

工业机器人相关企业产品及核心技术优势

企业	主要产品	核心技术优势
埃斯顿	工业机器人及智能制造系统等。	拥有自主自动化核心部件及运动控制完整解决方案优势、“核心部件+本体+机器人集成应用”全产业链竞争优势。
汇川技术	SCARA机器人、六关节机器人、视觉系统、高精密丝杠、控制系统等整机及零部件解决方案等。	驱动层的高性能矢量控制技术、高性能伺服控制技术、大功率IGCT驱动技术等；②控制层的中大型PLC技术、CNC控制技术、机器人控制技术、高速总线技术等。
博实股份	机器人及成套系统装备等。	智能装备达到高速、高精度、运行稳定，是替代进口的高端装备，适用于对高效、安全生产要求比较高的客户生产环境。在国内产品应用领域，产品、技术处领先水平。
埃夫特	核心零部件产品、整机产品、机器人系统集成解决方案等。	机器人整机正向设计技术、机器人运动控制技术、机器人智能化及系统集成技术等。
景业智能	核工业系列机器人、核工业智能装备、非核专用智能装备等。	核工业系列机器人技术、核工业智能装备技术和数字化工厂三大类自主可控技术。
亿嘉和	操作类机器人、巡检类机器人、消防类机器人等。	传感器采集信息融合、机器人平台与控制、数据处理、人工智能、机器人智能化操作等核心技术，可以针对不同的行业、不同的功能应用，快速整合技术资源，实现新领域的产品开发和设计。