前言
工業(yè)機器人行業(yè)研究報告:細分領(lǐng)域龍頭初現(xiàn),國產(chǎn)替換確定性強
1.全面進入工業(yè)化后期条获,機器換人是大勢所趨
1.1 疫情不改行業(yè)復(fù)蘇,制造業(yè)景氣度持續(xù)回升
我國工業(yè)機器人產(chǎn)量自 2019 年 10 月走出 2018 年 9 月以來的低迷負增長階段蒋歌,期間雖在 2020 年初受到新冠疫情影響罪焰,但不改行 業(yè)整體復(fù)蘇態(tài)勢,行業(yè)自 2019 年 10 月以來风承,產(chǎn)量同比增速屢創(chuàng)新高暴喂,2021 年 3 月工業(yè)機器人產(chǎn)量為 3.3 萬臺,同比增長 80.8%家漂。
全球銷量方面哑辐,2018 年四季度以來,工業(yè)機器人行業(yè)受下游汽車和 3C 行業(yè)不景 氣影響較大且恼,對 2019 年工業(yè)機器人產(chǎn)銷量造成一定的影響妹髓,銷量同比下滑 11.61%,但隨著持續(xù)的自動化趨勢及技術(shù)改進捉寻,2020-2022 年均增長率能夠保持 在 11.97%姜筋,2022 年全球工業(yè)機器人銷量有望達到 59.3 萬臺。
從下游需求來看硼洁,全球范圍內(nèi)制造業(yè)投資保持復(fù)蘇態(tài)勢伯板,從全球主要國家制造業(yè) PMI 指數(shù)來看,4 月英國制造業(yè) PMI 達到創(chuàng) 26 年內(nèi)新高的 60.9欢策;美國 PMI 自去 年 3 月以來連續(xù) 14 個月處于 50 以上吆寨。國內(nèi)方面,我國制造業(yè) PMI 自 2020 年 3 月以來持續(xù)維持在榮枯線之上踩寇,2021 年 3 月制造業(yè)固定資產(chǎn)投資額累計同比回 升至 29.8%啄清。從工業(yè)機器人應(yīng)用占比最大的汽車制造業(yè)和 3C 行業(yè)固定資產(chǎn)投資 增速來看,汽車制造業(yè)固定資產(chǎn)投資方面俺孙,受益于各地出臺相繼出臺的汽車消費 促進政策辣卒,汽車制造業(yè)固定資產(chǎn)投資累計增速降幅持續(xù)收窄,2021 年 3 月為 -3.3%睛榄;3C 制造業(yè)去年 4 月以來固定資產(chǎn)投資穩(wěn)步復(fù)蘇荣茫,到 3 月累計同比提升 40.4%。整體來看场靴,下游制造業(yè)應(yīng)用端景氣度保持持續(xù)回升態(tài)勢啡莉。
1.2 人口紅利逐漸消退,機器換人是確定趨勢
利好政策頻出旨剥,國家大力支持工業(yè)機器人發(fā)展咧欣。我國已連續(xù)多年成為全球工業(yè)機 器人最大市場,工業(yè)機器人作為實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的終端設(shè)備,在制造升級中扮演 著至關(guān)重要的角色颖喧。政府多次出臺政策大力支持我國工業(yè)機器人行業(yè)發(fā)展,國務(wù) 院提出的《中國制造 2025》明確了制造升級的發(fā)展方向顾惹,工業(yè)機器人是重中之重铅坚。隨著中國智造升級的產(chǎn)業(yè)政策和下游行業(yè)的需求增長,預(yù)計到 2025 年我國制造 業(yè)重點領(lǐng)域?qū)⑷鎸崿F(xiàn)智能化厉亥,其中關(guān)鍵崗位將由機器人替代兰斑。同時,隨著工業(yè) 機器人的價格下降藏趁、性能提升修暑、應(yīng)用領(lǐng)域擴大,工業(yè)機器人行業(yè)將繼續(xù)保持較快 增長的勢頭谎雷。2020 年 5 月奥唯,兩會再次提出要扶持工業(yè)機器人核心零部件產(chǎn)業(yè)發(fā) 展,看好未來國內(nèi)工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈加速閉環(huán)楚榕。
我國制造業(yè)人口紅利優(yōu)勢逐步消退商贾。中國制造業(yè)過去的成長方式主要依靠從業(yè)人 口基數(shù)大帶來的低成本優(yōu)勢,而從 1994 年開始到 2019 年吨拗,中國人口出生率從 17.8‰跌至 10.48‰满哪,低于 2018 年全球粗出生率的 18.17‰。而出生率的下降直 接導(dǎo)致制造業(yè)從業(yè)人員工資的增長劝篷。我國制造業(yè)城 鎮(zhèn)單位就業(yè)人員平均工資從 2010 年的 30916 元上漲到 2019 年的 78147 元哨鸭,年 均復(fù)合增速達到 10.85%;從勞動力人口結(jié)構(gòu)分布來看娇妓,我國 15-64 歲人口占總 人口比例不斷下降像鸡,到 2019 年僅為 70.65%,可以看出目前我國人口成本不斷提 升哈恰,適齡勞動力人口占比不斷走低坟桅,我國人口紅利優(yōu)勢正在逐漸消退。
價格差距逐漸縮小蕊蝗,機器換人具有較高性價比仅乓。從工業(yè)機器人價格方面來看,1996 年到 2019 年間蓬戚,我國工業(yè)機器人進口均價已經(jīng)由 4.76 萬美元/臺下降到 1.63 萬 美元/臺夸楣,工業(yè)機器人價格不斷下降與制造業(yè)工人工資不斷上升之間形成的剪刀差 正在不斷縮小,考慮到工業(yè)機器人代替人工所帶來的效率和安全性等方面的提升如麦,目前機器換人已經(jīng)具有了較高性價比忱确。
疫情推動制造業(yè)自動化升級需求。我國首部機器人產(chǎn)業(yè)藍皮書《中國機器人產(chǎn)業(yè) 發(fā)展報告(2019)》主編石勝君先生近期接受采訪時談到,疫情過后唐耿,更多行業(yè) 也將加速推向“少人化犹蝇、無人化、智能化”囤嗡;而在人民網(wǎng)“金臺圓桌”人民戰(zhàn) 疫·企業(yè)對策共商會上昵斤,萬博新經(jīng)濟研究院院長滕泰先生同樣也表示,疫情結(jié)束 后缤滑,企業(yè)會越來越多的采用自動化困邪、機器人、人工智能等現(xiàn)代的管理方法瓤危。本次 COVID-19 疫情中业馒,制造業(yè)龍頭企業(yè)自動化水平較高,在復(fù)工中展示出較大優(yōu) 勢么鸿,疫情短期影響過去之后蛾趣,勢必會促進機器人自動化的進一步應(yīng)用滲透,會在 較長時期內(nèi)促進制造業(yè)自動化率提升爽冕。整體而言宾娜,機器換人長期趨勢不會改變。
1.3 全面進入工業(yè)化后期扇售,對標日本前塔,該階段工業(yè)機器人發(fā)展迅速
我國全面進入工業(yè)化發(fā)展后期階段。2019 年我國人均 GDP 為 70891.78 元承冰,約 為 10141.89 美元华弓,處于錢納里模型中的工業(yè)化后期階段;三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為 7.1%∶ 38.6%∶54.3%困乒,滿足 A<10%寂屏、I<S,處于錢納里模型中的后工業(yè)化階段娜搂;2019 年第一產(chǎn)業(yè)就業(yè)比重為 25.1%迁霎,符合錢納里模型中的工業(yè)化后期標準;我國城鎮(zhèn) 化率為 60.60%百宇,處于錢納里模型中的工業(yè)化后期階段考廉。綜合判斷,我國工業(yè)化 尚未完成水搀,當(dāng)前雖全面符合工業(yè)化后期標準涛帐,但整個“十四五”期間也將仍處于 工業(yè)化發(fā)展后期階段。
借鑒日本發(fā)展經(jīng)驗沟智,我國工業(yè)機器人發(fā)展前景仍較廣闊
雖然我國是全球工業(yè)機器人銷量第一大國梯匠,但保有密度仍較低贱避。雖然我國 2019 年工業(yè)機器人銷量達到了 14.05 萬臺,占據(jù)全球銷量的 37.67%扶绒,繼續(xù)保持全球 工業(yè)機器人供應(yīng)第一大國的位置疙汁。但從世界主要國家工業(yè)機器人人均保有密度來 看,作為目前全球工業(yè)機器人保有量密度最高的新加坡已經(jīng)達到了 918 臺/萬人幅之, 相比之下语哺,2019 年我國工業(yè)機器人保有密度雖較去年提升 47 臺/萬人,達到 187 臺/萬人瞒帜,但仍遠低于韓國(855)假棉、日本(364)踢漏、德國(346)等較發(fā)達國家征绸,未 來國內(nèi)工業(yè)機器人仍有巨大的增量空間。
我國工業(yè)機器人目前發(fā)展背景與當(dāng)初日本極為相似:人工成本急劇上升俄占、產(chǎn)業(yè)結(jié) 構(gòu)升級管怠、國家專項政策支持。按照錢納里工業(yè)化模型缸榄,日本在 1970 年左右進入 工業(yè)化后期階段渤弛。該階段作為智能化、自動化生產(chǎn)代表設(shè)備之一的工業(yè)機器人產(chǎn) 品進入需求爆發(fā)增長期甚带。其機器人保有量在 1970-1980 年間年均復(fù)合增長率超過 50%她肯。
1.4 下游應(yīng)用領(lǐng)域結(jié)構(gòu)升級仍有空間
工業(yè)機器人下游應(yīng)用領(lǐng)域中,汽車和 3C 領(lǐng)域占比最高鹰贵。2019 年汽車與 3C 行業(yè)合計占比超過 50%以上晴氨,其中汽車制造業(yè)是工業(yè)機器人應(yīng) 用最廣泛、最成熟碉输、數(shù)量最多的工藝領(lǐng)域籽前,占比達到 28.15%。3C 行業(yè)由于產(chǎn)品 制造對生產(chǎn)效率和精度要求較高敷钾,而工業(yè)機器人的特點符合其高精度枝哄、高柔性的 要求,其下游應(yīng)用占比達到 23.59%絮增,位列第二位德籍。
新能源汽車、5G 手機加速滲透菜缭,工業(yè)機器人需求有望回暖篡氯。過去幾年,受限于 傳統(tǒng)燃油汽車和 3C 行業(yè)增速放緩斗退,市場對工業(yè)機器人需求呈現(xiàn)疲軟態(tài)勢即耕,不過 隨著各國相繼推出新能源汽車發(fā)展規(guī)劃以及 5G 商用牌照陸續(xù)發(fā)放,新能源汽車 和 5G 手機的加速滲透將支撐工業(yè)機器人需求的持續(xù)回暖。
無線耳機滲透率仍較低克导,未來 3C 行業(yè)占比有望再次提升符貌。自 2016 年蘋果推出 Airpods 無線耳機以來,全球無線耳機出貨量始終保持三位數(shù)增長態(tài)勢肪斗,2020 年 全球無線耳機出貨量為 2.7 億套钾排,同比增長 105.4%。我們認為共螺,目前無線耳機 的滲透率仍較低该肴,隨著未來技術(shù)愈發(fā)成熟以及價格逐漸降低,無線耳機出貨量持 續(xù)增加將帶動 3C 行業(yè)對工業(yè)機器人新的需求藐不,成為工業(yè)機器人新的增長點匀哄。
縱向?qū)Ρ龋瑧?yīng)用領(lǐng)域結(jié)構(gòu)升級值得關(guān)注雏蛮。通過與 2018 年下游應(yīng)用結(jié)構(gòu)占比進行 對比涎嚼,我們可以發(fā)現(xiàn),雖然 2019 年汽車和 3C 兩大領(lǐng)域仍然占據(jù)第一挑秉、二位法梯,但 對比 2018 年,2019 年兩大領(lǐng)域應(yīng)用占比分別下降 9.29%犀概、2.69%立哑,而在未分類 領(lǐng)域應(yīng)用占比上漲 9.45 個百分點,說明目前全球工業(yè)機器人下游應(yīng)用領(lǐng)域出現(xiàn)逐 步擴散趨勢姻灶,未來工業(yè)機器人應(yīng)用領(lǐng)域結(jié)構(gòu)升級值得關(guān)注铛绰。
2.工業(yè)機器人細分行業(yè)分析
目前工業(yè)機器人可分為多關(guān)節(jié)機器人、協(xié)作機器人能眠、Delta 機器人和 SCARA 機 器人四大類嫁潦。從國內(nèi)工業(yè)機器市場銷量來看,2020 年銷量占比最高的是 6 軸多關(guān)節(jié)機器人糖窃, 市場銷量約為 10.78 萬臺近殖,占比約為 62.88%,其次分別為 SCARA 機器人烦优、協(xié) 作機器人和 Delta 機器人菱砚,分別占比 29.49%、4.38%和 3.24%萤掷。
2.1 多關(guān)節(jié)機器人
多關(guān)節(jié)機器人一般指擁有 6 個旋轉(zhuǎn)軸的關(guān)節(jié)機械手臂理促,其優(yōu)勢在于類似于人手擁 有很高的自由度,適合于幾乎任何軌跡或角度的工作焊轴。通過搭配不同的末端執(zhí)行 器控栓,多關(guān)節(jié)機器人可適用于裝貨亭郑、卸貨、噴漆辽乎、表面處理媳谁、測試、測量友酱、弧焊晴音、 點焊、包裝缔杉、裝配锤躁、切屑機床、固定或详、特種裝配操作系羞、鍛造、鑄造等大量應(yīng)用場 景鸭叙。
受限于傳統(tǒng)汽車需求見頂觉啊,多關(guān)節(jié)機器人增長放緩拣宏。從 6 軸多關(guān)節(jié)機器人出貨量 來看沈贝,由于多關(guān)節(jié)機器人多應(yīng)用于汽車制造業(yè),近年來隨著汽車制造業(yè)固定資產(chǎn) 投資逐漸放緩勋乾,行業(yè)對上游多關(guān)節(jié)機器人需求也逐漸放緩宋下。未來新能源汽車占比 的不斷提升有望重新帶動多關(guān)節(jié)機器人市場需求的提升。
>20kg 多關(guān)節(jié)機器人由外資品牌主導(dǎo)帕侦,小負載競爭格局較為激烈岖酸。2020 年我國 20 公斤以上 6 軸機器人市場份額為 44421 臺,其中份額前五位的發(fā)那科磷砌、安川币遮、庫卡、川崎粒删、ABB 均位外資品牌躏印, 合計占據(jù)市場份額約 70%,該領(lǐng)域中屁诬,國產(chǎn)龍頭埃斯頓僅占據(jù) 6.9%的市場份額笋俭。而在小負載(≤20kg)領(lǐng)域,競爭格局相對分散给惠,競爭較為激烈沦恩,行業(yè) CR5 為 50.8%,該領(lǐng)域中拌喳,內(nèi)資品牌能夠占據(jù)一定的市場份額拒惯。
2.2 協(xié)作機器人
協(xié)作機器人(Collaborative robot)指被設(shè)計成可以在協(xié)作區(qū)域內(nèi)與人直接進行交 互的機器人饺饭。與傳統(tǒng)機器人不同,協(xié)作機器人具有很強的獨立性职车,機器人和人之間可以互換砰奕,在生產(chǎn)過程中靈活性非常高。不過其缺點也很明顯提鸟,在與人協(xié)作過程中军援,未來保護人的安全,對機器人控制能力和防碰撞能力都提出較高要求称勋,因此協(xié)作機器人運行速度普遍只有傳統(tǒng)機器人的 1/3-1/2胸哥。此外,為了減少機器人運 動時的動能赡鲜,其設(shè)計結(jié)構(gòu)一般較為簡單空厌、重量較輕,這就導(dǎo)致其負載一般只能在 10kg 以下银酬,應(yīng)用場景受到限制嘲更。
協(xié)作機器人出貨量快速增長,遨博揩瞪、優(yōu)傲占據(jù)市場 2/3赋朦。協(xié)作機器人市場規(guī)模從2016 年的 1714 臺快速增長到 2020 年的 7514 臺,年復(fù)合增速達到 44.70%慕怀,預(yù) 計到 2022 年线盔,我國協(xié)作機器人市場規(guī)模有望增長到 9426 臺。從市場結(jié)構(gòu)來看阐祭, 行業(yè)內(nèi)兩大領(lǐng)導(dǎo)者遨博和優(yōu)傲分別占據(jù) 33.3%和 30%柄童,合計占據(jù)我國協(xié)作機器人 市場份額的 2/3。
2.3 Delta 機器人
并聯(lián)機器人是指手臂含有閉環(huán)結(jié)構(gòu)桿件的機器人搬挡,由動平臺免趋、靜平臺和至少兩個 獨立的運動支鏈構(gòu)成,行業(yè)內(nèi)通常將具有 3 個空間自由度和 1 個轉(zhuǎn)動自由度的并 聯(lián)機器人叫做 Delta 機器人术拇,從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上來看蔬透,Delta 機器人占據(jù)并聯(lián)機器人市 場份額的 60%-70%。與傳統(tǒng)串聯(lián)機器人結(jié)構(gòu)不同耻债,并聯(lián)機器人其中一個軸的運 動不會改變另一個軸的坐標原點政辕。
并聯(lián)機器人體量較小,常被用于分揀包裝吩猴。2020年 Delta 機器人市場規(guī)模為 5563 臺淹遵,僅占 2020 年全國工業(yè)機器人市場規(guī)模的 3.24%。體量較小主要由于并聯(lián)機器人造價過高负溪,以應(yīng)用最多的 Delta 機器人為 例透揣,其造價普遍在 10 萬元左右济炎,而進口水平關(guān)節(jié)機器人單價在 5 萬元左右,雖 然并聯(lián)機器人在運動速度上優(yōu)勢明顯辐真,但水平關(guān)節(jié)機器人在精度更高的同時须尚,性 價比優(yōu)勢更高,未來并聯(lián)機器人還需要進一步降低生產(chǎn)成本侍咱,憑借較為接近的性 價比刺激下游需求耐床。
2.4 SCARA 機器人
SCARA 機器人(Selective Compliance Assembly Robot Arm,選擇順應(yīng)性裝配 機械手臂)屬于平面關(guān)節(jié)型工業(yè)機器人楔脯,結(jié)構(gòu)包括 3 個相互平行的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和 1 個垂直于平面的移動關(guān)節(jié)撩轰,分別用與對平面上物體的定位和工業(yè)機器人垂直平面 內(nèi)的運動。
市場規(guī)拿镣ⅲ快速增長堪嫂,3C 行業(yè) SCARA 機器人需求大。SCARA 機器人具有負載小姚熊、 速度快的產(chǎn)品特點猖沈,主要被應(yīng)用在 3C 行業(yè)、食品行業(yè)红最、半導(dǎo)體行業(yè)和醫(yī)療行業(yè) 等诲狐,其中 3C 行業(yè)一條電子生產(chǎn)線上所需機器人數(shù)量往往達上百臺以上,其對 SCARA 機器人需求量最大筑卑,占比約為 60%蒜猎。從市場規(guī)模來看肄酬,2016 年以來我國 SCARA 機器人市場規(guī)模從 18779 臺增長到 50574 臺陈售,年符合增速達到 28.10%。預(yù)計到 2022 年显憾,我國 SCARA 市場份額有望達到 58278 臺伦颠。
愛普生、雅馬哈占據(jù)市場半壁江山件塌,匯川為國產(chǎn)龍頭侮杆。目前我國 SCARA 機器人 市場已基本形成由愛普生、雅馬哈兩家外資企業(yè)主導(dǎo)的格局漱凝,2020 年兩家企業(yè)合 計占據(jù)中國市場份額的 50%疮蹦,其中愛普生自 2011 年起一直保持全球 SCARA 機 器人市占率第一名,是全球范圍內(nèi)行業(yè)絕對龍頭茸炒。國內(nèi)企業(yè)由于起步較晚愕乎,從出 貨量上來看國內(nèi)企業(yè)市場規(guī)模較小,其中匯川技術(shù)是內(nèi)資龍頭企業(yè)壁公,2020 年出貨 量達到 3535 臺感论,占比約為 7%绅项。
3.細分領(lǐng)域龍頭初現(xiàn),國產(chǎn)替換確定性強
自 2013 年起比肄,中國已經(jīng)成為全球最大的工業(yè)機器人市場快耿。2015 年至2018年中國的工業(yè)機器人安裝量分別為6.85萬臺、9.65萬臺芳绩、15.62和15.40 萬臺掀亥。工業(yè)機器人本體方面,2019 年國內(nèi)市場中國內(nèi)外的機器人本體市場份額(以 臺數(shù)計算)為 29.7%妥色,較 2015 年的 18.6%有明顯提升铺浇。
3.1 工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈情況
目前工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈主要可分為上游核心零部件、中游本體制造和下游系統(tǒng)集 成三大方面叛始。從成本角度來看祷消,三大零部件是工業(yè)機器人成本占比較大的部分, 尤其是減速器成本占比已經(jīng)超過了本體的比重绣坛,達到 32%约落,另外兩大核心零部件 伺服系統(tǒng)、控制器分別占比工業(yè)機器人成本的 22%和 12%巢的。
市占率方面确铛,全球工業(yè)機器人市場主要被四大家族(瑞士 ABB、德國庫卡嘴符、日本 發(fā)那科巨揪、日本安川)占據(jù),四家企業(yè)合計占據(jù)全球 50%以上蒿荤、國內(nèi) 60%左右的份 額涂嫡。從產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)來看,四大家族在上游零部件和中游機器人本體制造環(huán)節(jié)占據(jù)主導(dǎo)地位禾绊,而國內(nèi)企業(yè)由于自主核心技術(shù)較少抬泛、機器人技術(shù)水平較低、產(chǎn)品主要 面向低端產(chǎn)品焕数。不過隨著近年來國產(chǎn)機器人自主化率不斷提升纱昧,雖然外資仍然占 有優(yōu)勢地位,但國產(chǎn)企業(yè)將憑借成本和服務(wù)優(yōu)勢逐漸向核心零部件領(lǐng)域發(fā)展堡赔,目 前國內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)一批具有較強實力的核心零部件企業(yè)识脆。
從盈利能力角度來看,工業(yè)機器人上游零部件善已、中游本體和下游集成領(lǐng)域的盈利 能力具有一定差異灼捂。其中處于中游本體領(lǐng)域的企業(yè)毛利率、凈利率水平相對較低雕拼, 零部件和集成領(lǐng)域憑借其較高的工藝要求和客戶資源優(yōu)勢盈利能力較強纵东。
3.2 上游核心零部件
3.2.1 核心零部件一:減速器
目前應(yīng)用于機器人領(lǐng)域的減速機主要分為諧波減速器粘招、RV 減速器兩種。在關(guān)節(jié) 型機器人中偎球,由于 RV 減速器具有更高的剛度和回轉(zhuǎn)精度洒扎,一般被放置在機座、 大臂衰絮、肩部等重負載的位置驹播,而將諧波減速器放置在小臂、腕部或手部增珠。
全球減速器市場中諧波減速器行業(yè)龍頭為哈默納科谓虽,RV 減速器的行業(yè)龍頭為納 博特斯克,目前在精密機器人減速器市場中弓并,上述兩家公司憑借雄厚的資本實力 和長期的技術(shù)積累笤簸,占據(jù)了全球工業(yè)機器人減速器市場 75%左右的份額。國產(chǎn)減 速器龍頭為綠的諧波远丸,雖然其較早地完成了工業(yè)機器人諧波減速器技術(shù)研發(fā)并實 現(xiàn)規(guī)呐驺担化生產(chǎn),實現(xiàn)了對進口產(chǎn)品的替代喜毅,但分析其減速器產(chǎn)品出口均價我們可 以發(fā)現(xiàn)姑享,公司銷售給境外的諧波減速器平均價格低于銷售給境內(nèi)的客戶,主要原 因是銷往境外的產(chǎn)品主要是Universal Robots購買的小型諧波減速器苇皂。
3.2.2 核心零部件二:伺服系統(tǒng)
伺服系統(tǒng)是指以物體的位置罪褒、方位、狀態(tài)等控制量組成的仰铃,能夠跟隨任意變化的輸入目標或給定量的自動控制系統(tǒng)婿着,主要包括驅(qū)動器和電機兩部分。伺服系統(tǒng)可按照控制命令的要求幸海,對功率進行放大祟身、變換與調(diào)控等處理,通過驅(qū)動裝置對電機輸出力矩物独、速度和位置的控制量,最終形成的機械位移能準確地執(zhí)行輸入指令 要求氯葬。
2018 年交流伺服系統(tǒng)市場規(guī)模 69.42 億 元挡篓,同比增速 3.93%;其中帚称,用于工業(yè)機器人領(lǐng)域的交流伺服系統(tǒng)市場規(guī)模為 21.50 億元官研,占比 30.97%。隨著伺服系統(tǒng)將在交流伺服市場規(guī)模比重中逐漸上 升闯睹,到 2023年戏羽,機器人用伺服系統(tǒng)市場占比有望提升至40%以上担神,市場規(guī)模達到 41 億元。
國產(chǎn)工業(yè)機器人用伺服系統(tǒng)市場占比為 22.34%始花,絕大部分市場份額仍由外資占 據(jù)入驮。2018 年以日本松下、安川茴辈、三菱等為代表的日系品牌占據(jù)國內(nèi)伺服系統(tǒng)全 部市場份額的 47%左右抚送,西門子、博世力士樂绎噩、貝加萊(B&R)等歐美系品牌主要 把握高端市場帕卦。國產(chǎn)品牌在技術(shù)儲備、產(chǎn)品性能缨诱、質(zhì)量上與國外品牌存在較大差 距漫从。但近年來伺服系統(tǒng)的本土化生產(chǎn)速度不斷加快,匯川技術(shù)纳倒、埃斯頓掠袒、雷賽智 能等國產(chǎn)品牌快速發(fā)展,市場份額占比穩(wěn)步提升你义。
3.2.3 核心零部件三:控制器
控制器包括硬件和軟件兩部分:硬件部分主要是工業(yè)控制板卡夹勾,包括一些主控單元、信號處理部分等電路况既;軟件部分主要是控制算法这溅、二次開發(fā)等。雖然控制器成本與技術(shù)門檻相對較低棒仍,但目前大部分中國控制器企業(yè)只生產(chǎn)通用控制器悲靴,成熟的機器人廠商為了保證機器人的穩(wěn)定性一般自行開發(fā)控制器,因此專注于工業(yè)機器人控制器領(lǐng)域的企業(yè)數(shù)量較少莫其,所以控制器的市場份額基本跟機器人本體保 持一致癞尚。
控制器主要有 PLC 控制、PC-Based 控制和專用控制乱陡,分別占比約 30%浇揩、32%和 38%, 工業(yè)機器人主要使用 PC-Based 控制器和專用控制兩種憨颠。其中 PC-Based 控制器科 提供地城函數(shù)路進行靈活的二次開發(fā)和編程胳徽,可以實現(xiàn)更為復(fù)雜的運動控制。
目前國產(chǎn)控制器已經(jīng)可以滿足基本要求爽彤,但在控制系統(tǒng)的研發(fā)方面仍與國外企業(yè) 有一定的差距养盗,國產(chǎn)控制系統(tǒng)憑借較高性價比在低端領(lǐng)域占有一定優(yōu)勢。未來隨著工業(yè)機器人智能化和柔性化發(fā)展的要求,控制器逐漸向標準化和開放化發(fā)展必痢, 國產(chǎn)控制系統(tǒng)將迎來發(fā)展機會
3.3 中游工業(yè)機器人本體
工業(yè)機器人本體生產(chǎn)商負責(zé)工業(yè)機器人本體的組裝和集成拱矫,即機座和執(zhí)行機構(gòu),包括手臂涤朴、腕部等牌聋,部分機器人本體還包括行走結(jié)構(gòu)。按機械結(jié)構(gòu)分成揍,工業(yè)機器 人可以分為直角坐標機器人目溶、SCARA 機器人、關(guān)節(jié)型機器人冻款、圓柱坐標機器人 等咕隶。我國工業(yè)機器人銷量結(jié)構(gòu)以坐標機器人和關(guān)節(jié)機器人為主,占比達到 80%筝赶。
內(nèi)資品牌機器人銷售占比不斷上升倚辟。2015 年到 2019 年國產(chǎn)機器人本體的內(nèi)資市 場份額由18.6%提升至30.3%,2020年內(nèi)資占比略有下降為28.6%舰桑。目前內(nèi)資工業(yè) 機器人本體制造仍主要集中在中低端市場早假,高端應(yīng)用市場仍然被發(fā)那科、庫卡弧岳、 ABB凳忙、安川四家企業(yè)占據(jù)。
高端市場被“四大家族”壟斷禽炬,埃斯頓進入全球前十涧卵。2020 年“四大家族”合計共占據(jù)市場份額的 36%,分別為發(fā)那科(14%)腹尖、ABB(8%)柳恐、安川(8%)、庫卡(6%)热幔。國產(chǎn)龍頭埃斯頓市場份額為 3%乐设,排名第八位,是前十名中唯一一家內(nèi)資品牌绎巨。
3.4 下游工業(yè)機器人集成領(lǐng)域
工業(yè)機器人企業(yè)主要集中在系統(tǒng)集成領(lǐng)域近尚。系統(tǒng)集成和應(yīng)用,該階段主要根據(jù) 不同的應(yīng)用場景和用途對工業(yè)機器人本體的基礎(chǔ)上進行有針對性地系統(tǒng)集成和軟 件二次開發(fā)认烁,將機器人本體和附屬設(shè)備進行系統(tǒng)集成肿男,使其擁有特定的工作能力。
2019 年中國工業(yè)機器人系統(tǒng)集成市場規(guī)模為 1857億元来鸟,其中80%的市場份額被本土工業(yè)機器人系統(tǒng)集成商占據(jù),較2018年提 升了兩個百分點。我們認為甲祖,隨著 5G 技術(shù)帶動 3C 行業(yè)的再次提速劈产,系統(tǒng)集成需 求也有望持續(xù)提升,到 2022 年工業(yè)機器人系統(tǒng)集成市場規(guī)模有望突破 2000 億 元鞍伟。
截至 2020 年 6 月卡涮,MIRDATABANK 數(shù)據(jù)庫共收錄 9456 家工業(yè)機器人系統(tǒng)集成商。其中長三角地區(qū)秀吧、珠三角地區(qū)為兩大集聚區(qū)域皱耗,兩地區(qū)廠商合計占比超過 70%。其中 30%集中在廣東省醒腹,41.4%集中在江浙滬地區(qū)极棵,5.1%集中在京津冀地區(qū),與全國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)園分布情況高度吻合漆暑。
國內(nèi)系統(tǒng)集成商數(shù)量多嗤详、規(guī)模小,且集中在中低端領(lǐng)域瓷炮。目前我國工業(yè)機器人系統(tǒng)集成商主要以內(nèi)資為主葱色,2019 年內(nèi)資品牌共占據(jù)國內(nèi)約 80%的市場份額,企 業(yè)規(guī)模普遍較小娘香,主要服務(wù)于中低端市場苍狰,外資工業(yè)機器人系統(tǒng)集成商主要集中 在高端工藝段和中端工藝段,如焊接烘绽、裝配淋昭、鉚接和檢測等系統(tǒng)集成領(lǐng)域。隨著 國產(chǎn)市場競爭越來越激烈诀姚,疫情過后大概率會迎來行業(yè)洗牌响牛,預(yù)計未來本土繼承 企業(yè)數(shù)量將逐步減少。
下游電子和汽車為主要行業(yè)赫段,份額增速呈現(xiàn)下滑態(tài)勢呀打。2019 年電子和汽車整車 行業(yè)是工業(yè)機器人系統(tǒng)集成下游行業(yè)中市場份額最大的兩個行業(yè),合計占比約為 39%糯笙。從下游細分行業(yè)增長情況來看贬丛,2019 年,除電子和汽車整車兩大應(yīng)用領(lǐng)域 增長出現(xiàn)下滑外夯铡,其余行業(yè)均有所提升坊秉,其中提升最大的行業(yè)為金屬加工行業(yè)。
4.工業(yè)機器人未來發(fā)展展望
編程方式將從手工示教過渡為離線編程闷墅。在當(dāng)前的機器人應(yīng)用中前忿,手工示教仍然 主宰著整個機器人焊接領(lǐng)域贡按,示教器是進行機器人手動操縱、程序編寫扁奢、參數(shù)配置及監(jiān)控用的手持裝置惫吝,也是最常見的機器人控制裝置。但傳統(tǒng)手工示教缺乏外部信息傳感逻袭,靈活性較差每镀,需要操作人員花費大量時間進行,而且編程過程中需 要機器人停止工作肢俄,因此編程效率較差克矿。與示教編程相比,離線編程可以減少機 器人工作時間憎兽,結(jié)合 CAD 技術(shù)達到簡化編程的效果冷离。
智能制造為工業(yè)機器人發(fā)展注入動力。近年來我國先后出臺了多項政策唇兑,為智能 制造發(fā)展提供了有力的政策保障酒朵,作為我中長期全面提升制造業(yè)競爭實力的核心 引擎,發(fā)改委等部門自 2015 年起啟動智能制造試點示范項目扎附,旨在鼓勵智能制造 單元蔫耽、智能產(chǎn)線及智能工廠建設(shè)。從示范項目成果來看留夜,智能制造行業(yè)發(fā)展對工 業(yè)機器人匙铡、變頻、伺服碍粥、PLC鳖眼、DCS 等行業(yè)具有直接拉動效應(yīng)。
人機協(xié)作成為工業(yè)機器人發(fā)展方向嚼摩。傳統(tǒng)的工業(yè)機器人在作業(yè)時需與人類保持安 全距離钦讳,以免人類受到傷害。目前人機協(xié)作的安全控制方案基本可分為基于外部 監(jiān)控的外部控制系統(tǒng)方案和給予機器人本體設(shè)計的內(nèi)部控制系統(tǒng)方案兩種枕面,包括安裝激光距離傳感器和機器人本體輕量化等具體方法栖挣,未來隨著機器人穩(wěn)定性和 智能水平的不斷提高,人機協(xié)作可以將人類的認知判斷與機器人的高效結(jié)合在一 起贮祥,是工業(yè)機器人的重要發(fā)展方向夫次。
(工業(yè)機器人教學(xué))
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