工業(yè)機器人：繼汽車電子、人工智能之后的新風(fēng)口

前言

工業(yè)機器人是一種面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器裝置，其主要功能是通過自動控制來執(zhí)行各種任務(wù)，從而替代人類進行單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時間作業(yè)。這種機器人依賴于自身的動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能。工業(yè)機器人由三個基本部分組成：主體、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。主體包括臂部、腕部和手部，有的機器人還配備有行走機構(gòu)。驅(qū)動系統(tǒng)通過接收指令來驅(qū)動機器人行走和工作，而控制系統(tǒng)則負責(zé)發(fā)出指令并監(jiān)控機器人的運行狀態(tài)。工業(yè)機器人可以接受人類的指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運行。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)進行自主決策和行動。

自1962 年，年首臺工業(yè)機器人由美國公司Unimate制成，并在通用汽車初步實踐以來，工業(yè)機器人就逐漸開始工廠提高生產(chǎn)效率、提升產(chǎn)品品質(zhì)、降低生產(chǎn)成本的重要手段之一。1967 年，日本開始引進美國的工業(yè)機器人技術(shù)，通過不斷的研發(fā)和創(chuàng)新，于1980 年成為世界工業(yè)機器人的產(chǎn)銷量第一。進入20 世紀(jì)90 年代，德國和韓國制造業(yè)的強勁表現(xiàn)進一步推動了工業(yè)機器人的發(fā)展。這兩個國家在制造業(yè)上的投入和創(chuàng)新，使得工業(yè)機器人技術(shù)得到了更廣泛的應(yīng)用和推廣。特別是在汽車、電子等行業(yè)中，工業(yè)機器人的使用大大提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。到了21 世紀(jì)初，中國作為“世界工廠”，在政策推動和工廠需求的雙重因素下，工業(yè)機器人的市場迅速擴大，成為全球最大的工業(yè)機器人市場。中國制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，尤其是在汽車、電子、機械等領(lǐng)域，對工業(yè)機器人的需求日益增長。同時，中國政府也出臺了一系列政策，鼓勵工業(yè)機器人的研發(fā)和應(yīng)用，為這一領(lǐng)域的發(fā)展提供了有力支持。

2019-2021年我國工業(yè)機器人產(chǎn)量

而目前，隨著近期人工智能技術(shù)的高速發(fā)展、工業(yè)國家人口老齡化等等原因的影響，工業(yè)機器人有望在繼汽車電子、人工智能之后迎來一波長久的市場增長期。根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028 年全球及中國工業(yè)機器人行業(yè)深度調(diào)查及投融資戰(zhàn)略研究報告》顯示，全球工業(yè)機器人市場的市場規(guī)模由2018 年的1094 億元增至2022 年的1312 億元，年均復(fù)合增長率為4.65%。中商產(chǎn)業(yè)研究院分析師預(yù)測，2023 年全球工業(yè)機器人市場規(guī)模將達到1420 億元，2024 年將達到1544 億元。

1 全球工業(yè)機器人概況

對于工業(yè)機器人來說，亞太地區(qū)是其最主要的使用地區(qū)，預(yù)期未來還將繼續(xù)主導(dǎo)，預(yù)計今年（2024 年）收入將超過250.8 億美元，其中中國、日本和韓國將共同推動這個市場；歐洲是全球僅次于亞太的重要市場，主要由汽車工業(yè)和德國（德國已經(jīng)是全球第五大工業(yè)機器人國家）來推動；此外，由于延續(xù)“將所有的制造和運營保留在內(nèi)部”的政策，以及持續(xù)的生產(chǎn)自動化模式，讓北美的工業(yè)機器人產(chǎn)值穩(wěn)居全球第三，預(yù)計今年可達61.9億美元。

對此，分析機構(gòu)表示：“自全球大規(guī)模疫情以來，為工業(yè)機器人的運用提供了一個強有力的佐證案例，從而確保各地區(qū)持續(xù)使用的勢頭。雖然在2020 年，全球?qū)I(yè)機器人的投資減少，但我們認(rèn)為，從2021 年開始，市場工業(yè)機器人的需求將大幅上升。”

2 工業(yè)機器人核心部件產(chǎn)業(yè)分析

對于工業(yè)機器人來說，其核心構(gòu)成部分包括減速器、伺服電機、控制器和機器人本體。從成本構(gòu)成角度來看，工業(yè)機器人的主要成本來自于其三大核心部件：減速器、伺服電機和控制器，它們分別占據(jù)了機器人總成本的35%、20%和15%，三者合計成本大約占據(jù)了機器人總成本的70%。

作為世界上最大的工業(yè)國家，工業(yè)機器人對我國實現(xiàn)制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級至關(guān)重要。我國從“七五”科技攻關(guān)開始，工業(yè)機器人正式被列入國家級的科技計劃，也已經(jīng)有了20余年的發(fā)展歷史，但我國依舊面臨工業(yè)機器人技術(shù)起步晚、基礎(chǔ)薄弱、自主品牌市占率低等問題。目前，國內(nèi)智能制造正處于蓬勃發(fā)展的階段，特別是在疫情之后，我國正在迎接挑戰(zhàn)，制造業(yè)正在復(fù)蘇。工業(yè)機器人作為這一進程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其需求進一步擴大。與此同時，AI、云計算等先進技術(shù)與工業(yè)機器人的深度融合，為工業(yè)機器人開辟了新的應(yīng)用場景和發(fā)展方向。這種技術(shù)融合不僅提升了工業(yè)機器人的智能化水平，還拓展了其在各個行業(yè)中的應(yīng)用范圍。隨著這些技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)機器人市場的潛力將進一步釋放，為制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級提供有力支持。

在減速器領(lǐng)域，隨著智能制造和高端裝備領(lǐng)域的迅猛進步，特別是工業(yè)機器人和高端數(shù)控機床的廣泛應(yīng)用，諧波減速器和RV減速器已經(jīng)嶄露頭角，成為高精密傳動領(lǐng)域的核心組件。據(jù)權(quán)威數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2022 年中國減速器行業(yè)的市場規(guī)模達到了1321億元，同比增長5.01%。展望未來，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和市場的持續(xù)擴大，預(yù)計今年，這一市場規(guī)模將進一步增長至1447 億元，展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿褪袌銮熬啊?/p>

在企業(yè)競爭格局方面，中國RV 減速器市場呈現(xiàn)出較高的集中度。其中，納博特斯克以顯著優(yōu)勢占據(jù)市場主導(dǎo)地位，擁有53%的市場占有率。緊隨其后的是國內(nèi)企業(yè)雙環(huán)傳動，以14%的市場占有率位列第二。日本住友、飛馬傳動、中大力德、南通振康、智同、秦川機床等企業(yè)則分別位列第三至第八位，共同構(gòu)成了RV減速器市場的主要競爭力量；而在諧波減速器市場，哈默納科以其強大的品牌實力和技術(shù)優(yōu)勢，占據(jù)最大的市場份額，達到了38%。緊隨其后的是國產(chǎn)企業(yè)綠的諧波，其市場份額為26%，展現(xiàn)出了國內(nèi)品牌在諧波減速器領(lǐng)域的強勁勢頭。值得注意的是，隨著國內(nèi)企業(yè)的不斷技術(shù)創(chuàng)新和品質(zhì)提升，國產(chǎn)品牌在市場占有率上正逐步實現(xiàn)突破，與海外品牌在減速比、輸出轉(zhuǎn)速、傳動精度等方面的差距也在逐漸縮小。這種競爭格局的變化不僅推動了行業(yè)的發(fā)展，也為國內(nèi)企業(yè)提供了更廣闊的發(fā)展空間和機遇。

在伺服電機領(lǐng)域，其被譽為工業(yè)機器人的“心臟”，在自動控制系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它負責(zé)執(zhí)行控制命令，驅(qū)動工業(yè)機器人的各個關(guān)節(jié)進行精確的動作。近年來，隨著智能制造和工業(yè)自動化的快速發(fā)展，中國伺服電機市場規(guī)模呈現(xiàn)出持續(xù)增長的態(tài)勢。據(jù)統(tǒng)計，2022年中國伺服電機市場規(guī)模已達到181億元，同比增長7.1%，并預(yù)計到2024年，這一市場規(guī)模將進一步擴大至223億元。我國在伺服電機領(lǐng)域起步晚、基礎(chǔ)弱，盡管困難重重，目前主要以國外品牌為主導(dǎo)，外資品牌的市場份額占比高達65%。但值得注意的是，國產(chǎn)品牌匯川技術(shù)在伺服電機領(lǐng)域取得了顯著進展，其在市場份額排名第一，占率達到15.9%，展現(xiàn)出強勁的競爭力和良好的發(fā)展勢頭。此外，其他外資品牌如安川、臺達、松下及三菱等也占據(jù)了相當(dāng)?shù)氖袌龇蓊~，分別為11.9%、8.9%、8.8% 和8.3%。

伺服電機競爭格局

在工業(yè)機器人控制器領(lǐng)域，控制器的功能是負責(zé)控制整個機器人按照設(shè)定好的程序運行，其主要任務(wù)是接收來自視覺、力覺等傳感器的檢測信號，驅(qū)動伺服電機，從而實現(xiàn)控制機器人在工作空間中的位置、姿態(tài)、速度。據(jù)智研咨詢測算，2019 年我國工業(yè)機器人控制器市場規(guī)模為15.32 億元，同比增長23.6%;2020 年我國工業(yè)機器人控制器市場規(guī)模為19.02 億元，同比增長24.2%。

為確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的研發(fā)往往由機器人本體制造商主導(dǎo)并自主研發(fā)。因此，在市場份額的分布上，工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的市場份額與機器人本體的市場份額呈現(xiàn)出高度的一致性。根據(jù)市場份額的數(shù)據(jù)，發(fā)那科、庫卡、ABB、安川等知名機器人制造商在控制系統(tǒng)市場同樣占據(jù)了前四名的位置，顯示了其在整個工業(yè)機器人領(lǐng)域的綜合實力和市場影響力。

對于本土企業(yè)來說，為了突破外資品牌的圍堵，運控一體化成為了一個必要的趨勢和選擇。通過整合機器人本體與控制系統(tǒng)，本土企業(yè)可以更加深入地理解并滿足用戶的需求，從而提供更加貼合實際應(yīng)用的解決方案。目前，一些具有代表性的企業(yè)如廣州數(shù)控、埃斯頓等，已經(jīng)開始著手研制運動控制一體化產(chǎn)品。這些企業(yè)的共同特點是擁有扎實的數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)，通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和積累，逐步推出了適用于工業(yè)機器人的專用運動控制產(chǎn)品，并已經(jīng)開始在行業(yè)內(nèi)部進行推廣和應(yīng)用。

不僅如此，國內(nèi)還涌現(xiàn)出了一批專注于運動控制產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)，如固高科技等。這些企業(yè)的服務(wù)對象主要聚焦于小型工業(yè)機器人廠商，通過提供高性能、可靠穩(wěn)定的控制系統(tǒng)平臺，助力這些廠商提升產(chǎn)品質(zhì)量和市場競爭力。通過與工業(yè)機器人集成商緊密合作，這些企業(yè)不僅能夠深入了解市場需求，還能夠根據(jù)實際應(yīng)用場景進行定制化開發(fā)，為用戶提供更加完善的解決方案。

最后，我們來看看機器人本體制造領(lǐng)域的情況。除了最關(guān)鍵的三大關(guān)鍵零部件，本體制作負責(zé)將各種零部件組裝和集成，最終生產(chǎn)出能夠執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)的工業(yè)機器人，這自然也是工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)中主要的一環(huán)。目前，我國工業(yè)機器人高端市場仍然被外資品牌所占據(jù)，其中“四大家族”（發(fā)那科、庫卡、ABB、安川）尤為突出。這些外資品牌在技術(shù)、品質(zhì)和服務(wù)等方面具有較強的競爭力，因此在市場上占據(jù)了較大份額。不過，隨著國產(chǎn)工業(yè)機器人技術(shù)的不斷提升和市場需求的增長，國產(chǎn)機器人在市場上的表現(xiàn)也越來越出色。根據(jù)MIRDATABANK的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2020 年“四大家族”在我國工業(yè)機器人出貨量中的占比達到了36%，雖然相比之前有所下降，但仍然占據(jù)重要地位。相比之下，國產(chǎn)龍頭埃斯頓的市場份額為3%，雖然相對較低，但已經(jīng)是前十名中唯一一家本土品牌，顯示出國產(chǎn)工業(yè)機器人在市場上的逐漸崛起。從2015 年到2020 年，國產(chǎn)機器人本體市場占有率由18.6% 提高至28.6%，呈現(xiàn)出穩(wěn)步增長的趨勢。這一成績的取得，離不開國內(nèi)機器人企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和市場開拓，也反映了國內(nèi)制造業(yè)對工業(yè)機器人的需求日益增長。從本體結(jié)構(gòu)上來看，我國工業(yè)機器人銷量第一、二位分別為坐標(biāo)機器人和關(guān)節(jié)機器人，總占比達到80%。這兩種機器人具有結(jié)構(gòu)簡單、精度高、可靠性好等特點，因此在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

3 國內(nèi)工業(yè)機器人市場的風(fēng)險

首先，工業(yè)機器人本體制造和系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)對電子電器元器件和核心零部件的依賴是一個重要的風(fēng)險隱患。這些關(guān)鍵部件的質(zhì)量和供應(yīng)穩(wěn)定性直接影響到工業(yè)機器人的性能和交貨期。隨著潛在市場需求的增加，對電子電器元器件和核心零部件的需求也將大幅上升，但如果產(chǎn)能無法有效匹配，就可能出現(xiàn)供應(yīng)短缺的問題。另外，控制器關(guān)鍵原材料供貨緊張以及國際上的不可抗力因素也為工業(yè)機器人行業(yè)的發(fā)展帶來了不確定性。這些因素可能導(dǎo)致原材料價格上漲、供應(yīng)鏈中斷或交貨期延長，進而影響到工業(yè)機器人的生產(chǎn)成本和交貨時間。

其次，雖然國內(nèi)工業(yè)機器人企業(yè)在近年來的快速發(fā)展確實令人矚目，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)數(shù)量也在不斷增加，但是以“四大家族”為主的國外企業(yè)也在積極擴充國內(nèi)產(chǎn)能和銷售渠道，加劇了市場競爭。如何挑戰(zhàn)國外企業(yè)原本的強大地位，這對我國工業(yè)機器人企業(yè)來說至關(guān)重要，未來繼續(xù)研發(fā)新技術(shù)、新產(chǎn)品，提高自主化率，降低對外部技術(shù)的依賴，將會成為我國工業(yè)機器人企業(yè)能否突出重圍的關(guān)鍵之一。

最后，下游市場波動的風(fēng)險也需要相關(guān)從業(yè)人員和企業(yè)警惕，汽車及零部件行業(yè)、金屬加工行業(yè)、3C 電子行業(yè)等，是工業(yè)機器人的主要下游應(yīng)用領(lǐng)域，這些行業(yè)的波動對工業(yè)機器人的裝機需求具有顯著影響。以汽車行業(yè)為例，2022 年上半年受到新冠肺炎疫情的沖擊，汽車行業(yè)遭受了嚴(yán)重的供應(yīng)鏈中斷和生產(chǎn)延遲。這不僅影響了新能源汽車主機廠的回款周期，還導(dǎo)致了芯片短缺和動力電池價格上漲，進一步增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本；同時，消費端的消費動能不足也導(dǎo)致了汽車需求的下降，進而影響了汽車的生產(chǎn)和銷售。這些因素在短期內(nèi)對工業(yè)機器人行業(yè)產(chǎn)生了不利影響，因為汽車行業(yè)是工業(yè)機器人的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一，汽車產(chǎn)量的下降直接導(dǎo)致了工業(yè)機器人的需求減少。然而，從長期來看，隨著疫情的逐步控制和經(jīng)濟的復(fù)蘇，以及新能源汽車市場的快速發(fā)展，汽車行業(yè)對工業(yè)機器人的需求有望恢復(fù)增長。但是，其隱藏的風(fēng)險暗流依然需要企業(yè)時刻注意，特別是國內(nèi)市占率還不理想的企業(yè)來說。

（本文來源于《EEPW》2024.3）