工業(yè)機器人行業(yè)發(fā)展概況

　　1954年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機器人的概念，并申請了專利。該專利的要點是借助伺服技術(shù)控制機器人的關(guān)節(jié)，利用人手對機器人進(jìn)行動作示教，機器人能實現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機器人�，F(xiàn)有的機器人差不多都采用這種控制方式。

　　1959年UNIMATION公司的第一臺工業(yè)機器人在美國誕生，開創(chuàng)了機器人發(fā)展的新紀(jì)元。其機械結(jié)構(gòu)也成為行業(yè)的模板。其后，UNIMATION公司被瑞士STAUBLI收購，并利用STAUBLI的技術(shù)優(yōu)勢，進(jìn)一步得以改良發(fā)展。日本第一臺機器人由KAWASAKI從UNIMATION進(jìn)口，并由kawasaki模仿改進(jìn)在國內(nèi)推廣。

　　工業(yè)機器人是指應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的多自由度機器人。工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈主要由上游核心零部件、中游工業(yè)機器人本體組裝以及下游系統(tǒng)集成構(gòu)成。其中控制器、伺服系統(tǒng)及精密減速機是機器人最重要的核心零部件。

　　工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)對中國至關(guān)重要，整個產(chǎn)業(yè)鏈上中下游市場空間高達(dá)千億元，應(yīng)用范圍遍及制造業(yè)各個細(xì)分領(lǐng)域，對中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、推動其他產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展有重要意義。

　　在工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈中，技術(shù)上的核心和難點就集中在了上游生產(chǎn)商，即核心零部件的生產(chǎn)，成本和利潤也集中在了這一領(lǐng)域，核心零部件的成本占到了整個機器人本體的70%以上，所以誰掌握了核心零部件的生產(chǎn)技術(shù)和能力，就占領(lǐng)了機器人產(chǎn)業(yè)的最高點，擁有很高的定價權(quán)。

　　目前在我國的工業(yè)機器人市場中，上游核心零部件的供應(yīng)基本被國外廠商所占據(jù)，國內(nèi)廠商大多集中在中游的機器人本體組裝和下游的系統(tǒng)集成，承擔(dān)系統(tǒng)二次開發(fā)、定制部件和售后服務(wù)等附加值低的工作，使得國內(nèi)機器人市場的巨大潛力帶來的產(chǎn)業(yè)紅利被國外產(chǎn)商占據(jù)。

　　國外工業(yè)機器人巨頭本身就是核心部件的提供商，因此他們在零部件成本上擁有先天的成本優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢，另外他們往往能以巨大的采購量和簽署排他性協(xié)議獲得比較優(yōu)惠的采購價格，而國內(nèi)的中小企業(yè)在進(jìn)口核心零部件時，往往要以高出國外廠商近3倍的價格購買減速器，以近2倍的價格購買伺服電機。

　　工業(yè)機器人成本構(gòu)成及產(chǎn)業(yè)鏈毛利率，資料來源：公開資料、智研咨詢整理

　　隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，特別是汽車及汽車零部件制造業(yè)和摩托車行業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)機器人的裝配量將會穩(wěn)固上升。此外，我國的建筑業(yè)、采礦業(yè)、鐵路和公共建設(shè)、水力工程建設(shè)和工程機械、建筑機械市場的擴(kuò)大也將對工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)起到推動作用。

　　建筑工程機械的結(jié)構(gòu)件多為焊接件，為提高焊接質(zhì)量和效率，滿足市場的需求，目前許多工程機械廠商紛紛要求采用機器人進(jìn)行焊接。

　　工業(yè)機器人行業(yè)現(xiàn)狀與趨勢

　　自2009年以來，全球工業(yè)機器人年銷量逐年增長。2017年全球工業(yè)機器人存貨為194.6萬臺，預(yù)計2018年達(dá)到232.7萬臺。2017年全球工業(yè)機器人銷量將高達(dá)28.5萬臺。國際機器人聯(lián)合會還預(yù)測，未來三年內(nèi)全球工業(yè)機器人年銷量將保持近15%的增長速率。

　　工業(yè)機器人四大家族：

　　1.日本發(fā)那科（Fanuc)

　　FANUC是日本一家專門研究數(shù)控系統(tǒng)的公司，成立于1956年。是世界上最大的專業(yè)數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家，占據(jù)了全球70%的市場份額。FANUC于1959年首先推出了電液步進(jìn)電機，在后來的若干年中逐步發(fā)展并完善了以硬件為主的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。

　　自1974年，F(xiàn)ANUC首臺機器人問世以來，F(xiàn)ANUC致力于機器人技術(shù)上的領(lǐng)先與創(chuàng)新，是世界上唯一一家由機器人來做機器人的公司，是世界上唯一提供集成視覺系統(tǒng)的機器人企業(yè)，是世界上唯一一家既提供智能機器人又提供智能機器的公司。

　　2008年6月，F(xiàn)ANUC成為世界上第一個裝機量突破20萬臺機器人的廠家；2011年，F(xiàn)ANUC全球機器人裝機量已超25萬臺，市場份額穩(wěn)居第一。

　　2.瑞士ABB（Asea Brown Boveri）

　　ABB是一家瑞士-瑞典的跨國公司，集團(tuán)總部位于瑞士蘇黎世。1988年創(chuàng)立于歐洲，1994年進(jìn)入中國，1995年成立ABB中國有限公司。2005年起，ABB機器人的生產(chǎn)、研發(fā)、工程中心都開始轉(zhuǎn)移到中國，目前，中國已經(jīng)成為ABB全球第一大市場。

　　ABB集團(tuán)業(yè)務(wù)遍布全球100多個國家，擁有14.5萬名員工，2014年全球銷售收入約400億美元，在華銷售收入約58億美元。ABB在中國擁有研發(fā)、制造、銷售和工程服務(wù)等全方位的業(yè)務(wù)活動，員工1.9萬名。在中國大陸設(shè)有38個子公司和100多個辦事處。

　　ABB機器人產(chǎn)品和解決方案已廣泛應(yīng)用于汽車制造、食品飲料、計算機和消費電子等眾多行業(yè)的焊接、裝配、搬運、噴涂、精加工、包裝和碼垛等不同作業(yè)環(huán)節(jié)。

　　3，日本安川電機（YASKAWA）

　　安川電機創(chuàng)立于1915年，總部位于日本福岡縣北九州市。1999年4月，安川電機（中國）有限公司在上海注冊成立，注冊資金3110萬美金，公司位于上海市黃河路21號鴻祥大廈12樓。2012年7月，安川電機海外首個機器人生產(chǎn)基地落戶常州武進(jìn)高新區(qū)，該基地將用最新的設(shè)備生產(chǎn)用于汽車相關(guān)制造的溶解用機器人。

　　項目總投資約3億元，設(shè)計產(chǎn)能12000臺套機器人/年(含控制系統(tǒng))，年銷售6億元人民幣。基地已于2013年6月投入生產(chǎn)。安川電機2015年重磅推出了“輔助脊髄損傷患者步行的機器人”ReWalk，為脊髄損傷患者帶來了福音。

　　ReWalk作為外骨骼狀機器人，不采用力傳感器和肌電傳感器，而是采用通過可以定位穿戴者的身體重心進(jìn)行步行的獨創(chuàng)性計算程序算法，從而實現(xiàn)步行自然化和穿戴簡便化，在歐美已實現(xiàn)商品化，可幫助因為脊髄損傷造成的下肢麻痹患者實現(xiàn)站立和步行。

　　患者在指定醫(yī)院接受使用訓(xùn)練（基礎(chǔ)訓(xùn)練20小時，應(yīng)用訓(xùn)練最低20小時）后，便可在日常生活中使用。

　　4.德國庫卡（kuka）

　　庫卡（KUKA）是世界工業(yè)機器人和自動控制系統(tǒng)領(lǐng)域的頂尖制造商，總部位于德國奧格斯堡。KUKA機器人公司在全球擁有20多個子公司，其中大部分是銷售和服務(wù)中心。KUKA在全球的運營點有：美國，墨西哥，巴西，日本，韓國，臺灣，印度和歐洲各國。

　　庫卡機器人（上海）有限公司是德國庫卡公司設(shè)在中國的全資子公司，成立于2000年，是庫卡公司在德國以外設(shè)立的第一家，也是唯一一家海外工廠。庫卡機器人（上海）有限公司位于上海市。庫卡機器人的品牌代言人是乒乓球運動員蒂姆波爾。

　　2015年，庫卡推出首款輕型工業(yè)機器人LBRiiwa，LBRiiwa是一款具有突破性構(gòu)造的7軸機器人手臂，其極高的靈敏度、靈活度、精確度和安全性的產(chǎn)品特征，使它特別適用于柔性、靈活度和精準(zhǔn)度要求較高的行業(yè)（如電子、醫(yī)藥、精密儀器等），可滿足更多工業(yè)生產(chǎn)中的操作需要。

　　中國工業(yè)機器人行業(yè)現(xiàn)狀分析

　　中國的工業(yè)機器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機器人操作機的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人；其中有130多臺套噴漆機器人在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。

　　但總的來看，中國的工業(yè)機器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如：可靠性低于國外產(chǎn)品；機器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距。

　　2013-2017年中國工業(yè)機器人銷量實現(xiàn)高速增長，銷量連續(xù)多年位居世界各國之首。 中國自2013年開始成為全球工業(yè)機器人最大市場，2016年銷量約為8.7萬臺，占全球比重為30%，接近于歐洲和北美銷量之和。國內(nèi)制造業(yè)“機器換人”需求旺盛，預(yù)計工業(yè)機器人銷量仍將保持快速增長。

　　數(shù)據(jù)顯示，2017-2020年，中國工業(yè)機器人銷量將從11.5萬臺增至21萬臺，年均增速約為25%，占全球比重將從33%提升至40%。隨著我國制造業(yè)升級改造的趨勢越發(fā)明顯，機器換人的潮流為工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)提供充足的市場空間。2017年，中國工業(yè)機器人銷量增至13.8萬臺，連續(xù)五年成為全球工業(yè)機器人銷量冠軍。

　　國際機器人聯(lián)合會預(yù)測，到2020年我國工業(yè)機器人銷量將超過21萬臺。中國已連續(xù)5年成為全球工業(yè)機器人的最大消費市場，我國工業(yè)機器人市場正在迚入加速成長階段，國際機器人聯(lián)合會預(yù)測我國未來工業(yè)機器人銷量會維持20%左右的增速。

　　根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，2017年我國工業(yè)機器人產(chǎn)量為13.8萬臺，國產(chǎn)品牌銷量占比約為32.8%，假設(shè)到2020年國產(chǎn)品牌產(chǎn)量占比達(dá)到50%，則2020年產(chǎn)量約為20萬臺。由此我們可以計算出2017-2020年工業(yè)機器人產(chǎn)量CAGR為15.12%，測算得2018/2019/2020工業(yè)機器人產(chǎn)量分別為15.09/17.37/20萬臺。《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中指出，2020年國內(nèi)工業(yè)機器人密度目標(biāo)達(dá)到150臺/萬名工人。

　　2016年我國工業(yè)機器人密度為68臺/萬人，根據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2016年我國工業(yè)機器人產(chǎn)量約為7.24萬臺，則根據(jù)密度目標(biāo)估算得2020年產(chǎn)量約為15.97萬臺，由此計算出2017-2020年工業(yè)機器人產(chǎn)量CAGR為6.8%，測算得2018/2019/2020年我國工業(yè)機器人產(chǎn)量分別為14.00/14.95/15.97萬臺。

　　以2018-2020年中國工業(yè)機器人產(chǎn)量15/17/20萬臺為基準(zhǔn)，以每臺工業(yè)機器人15萬元均價估算，2020年市場空間達(dá)300億元。

　　但在中國工業(yè)機器人13.8萬的銷量中，外資品牌占據(jù)了絕大部分的市場份額，國內(nèi)自主品牌機器人在銷量上有所增加，但所占份額仍然較少。

　　1.外資機器人推動市場高速發(fā)展

　　據(jù)CRIA與IFR初步統(tǒng)計，2017年中國工業(yè)機器人市場銷量繼續(xù)增長，全年累計銷售14.1萬臺，同比增長58.1%，增速創(chuàng)歷時新高。其中，國產(chǎn)機器人銷售3.78萬臺，同比增長29.8%；外資機器人銷售10.3萬臺，同比增速71.9%。

　　與上年相比，國產(chǎn)工業(yè)機器人銷售增速基本穩(wěn)定，外資品牌銷售增速明顯加快增速。外資機器人在市場總銷量中的比重為73.2%，比上年提高5.9個百分點。

　　2.多關(guān)節(jié)機器人首次成為國產(chǎn)機器人的主力機型

　　從機械結(jié)構(gòu)看，2017年多關(guān)節(jié)機器人在中國市場中的銷量位居各類型機械人雄踞首位，全年銷售9.1萬余臺，同比增長66.6%，與上年相比增速也明顯加快；其中國產(chǎn)多關(guān)節(jié)機器人銷售形勢喜人，銷量首次超越坐標(biāo)型機器人，成為首要機型，全年累計銷售1.6萬臺，同比增幅達(dá)到35.5%。

　　但由于外資多關(guān)節(jié)機器人銷售加速，，國產(chǎn)多關(guān)節(jié)機器人在同類型機器人市場中的比重由2016年的21.5%回落至17.5%。

　　坐標(biāo)機器人銷售總量超過2.12萬臺，銷量同比增長15.4%，增速較上年加快。SCARA機器人在各類機型中增速最高，銷量成倍增長。并聯(lián)機器人銷量自2013年來首次同比下降，降幅為3%。

　　3.搬運與上下料依然是推動中國機器人市場快速增長的重要領(lǐng)域

　　從應(yīng)用領(lǐng)域看，搬運和上下料依然是中國市場的首要應(yīng)用領(lǐng)域，2017年銷量超過6.3萬臺，同比增長57.5%，增速較上年明顯回升，在總銷量中的與2016年持平。焊接與釬焊機器人銷售3.5萬臺，同比增長56.5%，增速大幅度提高。裝配及拆卸機器人銷售2.8萬臺，同比增長71.2%。

　　此外加工機器人銷量實現(xiàn)成倍增長，但由于基數(shù)較小，對整體推動作用不明顯�？傮w而言，2017年中國市場各結(jié)構(gòu)的機器人銷售均有提高，增長主要由搬運上下料機器人驅(qū)動。

　　預(yù)計2017-2020年國內(nèi)本體市場規(guī)模由272億元增至427億元。工業(yè)機器人種類繁多，根據(jù)應(yīng)用功能和技術(shù)性能的不同，單臺售價差異較大，從十萬元至百萬元不等。以全球工業(yè)機器人均價為參考，假設(shè)每年降價幅度為5%（規(guī)模化生產(chǎn)和技術(shù)進(jìn)步），推算出2017-2020年，中國工業(yè)機器人本體銷售額分別為272億元、315億元、364億元和427億元，年均增速約為18%。

　　工業(yè)機器人的顯著特點

　　1.可編程。 生產(chǎn)自動化的進(jìn)一步發(fā)展是柔性啟動化。工業(yè)機器人可隨其工作環(huán)境變化的需要而再編程，因此它在小批量多品種具有均衡高效率的柔性制造過程中能發(fā)揮很好的功用，是柔性制造系統(tǒng)中的一個重要組成部分。

　　2.擬人化。 工業(yè)機器人在機械結(jié)構(gòu)上有類似人的行走、腰轉(zhuǎn)、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有電腦。此外，智能化工業(yè)機器人還有許多類似人類的“生物傳感器”，如皮膚型接觸傳感器、力傳感器、負(fù)載傳感器、視覺傳感器、聲覺傳感器、語言功能等。傳感器提高了工業(yè)機器人對周圍環(huán)境的自適應(yīng)能力。

　　3.通用性。 除了專門設(shè)計的專用的工業(yè)機器人外，一般工業(yè)機器人在執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)時具有較好的通用性。比如，更換工業(yè)機器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)。

　　4.綜合性。工業(yè)機器技術(shù)涉及的學(xué)科相當(dāng)廣泛，歸納起來是機械學(xué)和微電子學(xué)的結(jié)合-機電一體化技術(shù)。第三代智能機器人不僅具有獲取外部環(huán)境信息的各種傳感器，而且還具有記憶能力、語言理解能力、圖像識別能力、推理判斷能力等人工智能，這些都是微電子技術(shù)的應(yīng)用，特別是計算機技術(shù)的應(yīng)用密切相關(guān)。

　　因此，機器人技術(shù)的發(fā)展必將帶動其他技術(shù)的發(fā)展，機器人技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平也可以驗證一個國家科學(xué)技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展水平。

　　工業(yè)機器人行業(yè)的技術(shù)趨勢

　　目前，工業(yè)機器人技術(shù)正朝著模糊控制、智能化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、高精化、網(wǎng)絡(luò)化及自我完善和修復(fù)能力等方向進(jìn)行研發(fā)。

　　首先，模糊控制是利用模糊數(shù)學(xué)的基本思想和理論的控制方法。對于復(fù)雜的系統(tǒng)，由于變量太多，用傳統(tǒng)控制模型難以正確描述系統(tǒng)的動態(tài)，此時便可以用模糊數(shù)學(xué)來處理這些控制問題。未來機器人的特點在于其具有更高的智能。

　　隨著計算機技術(shù)、模糊控制技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能工程技術(shù)等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)機器人的工作能力將會突破性的提高及發(fā)展。

　　第二、工業(yè)機器人的組件及構(gòu)件實現(xiàn)通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化是降低成本的重要途徑之一。

　　第三、隨著制造業(yè)對機器人要求的提高，開發(fā)高精度工業(yè)機器人是必然的發(fā)展結(jié)果。

　　第四、目前應(yīng)用的機器人大多僅實現(xiàn)了簡單的網(wǎng)絡(luò)通訊和控制，如何使機器人由獨立的系統(tǒng)向群體系統(tǒng)發(fā)展，使遠(yuǎn)距離操作監(jiān)控、維護(hù)及遙控是目前機器人研究中的熱點之一。

　　最后，機器人應(yīng)該具有自我修復(fù)的能力，才能更好地避免因為突發(fā)狀況導(dǎo)致的生產(chǎn)停頓。當(dāng)出現(xiàn)錯誤指令時應(yīng)該自己進(jìn)行報警或調(diào)試;當(dāng)元器件損壞時可以自我進(jìn)行修復(fù)。