原創(chuàng) | 文BFT機(jī)器人

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摘要

工業(yè)機(jī)器人智能化發(fā)展趨勢(shì):

1）“5G+大數(shù)據(jù)+A”成為工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的重要方向，5G上云為工業(yè)機(jī)器人提供高速網(wǎng)絡(luò)支持，大數(shù)據(jù)與AI加速提升機(jī)器算力與智能化水平

2）人機(jī)協(xié)作水平不斷提升，充分釋放機(jī)器人與人協(xié)作的效率優(yōu)勢(shì);

3）智能化、模塊化發(fā)展方向使得機(jī)器人將從預(yù)編程、示教再現(xiàn)控制、直接控制、遙操作等被操縱作業(yè)模式，逐漸向自主學(xué)習(xí)、自主作業(yè)方向發(fā)展。

服務(wù)機(jī)器人國(guó)產(chǎn)化替代逐步深入:

1）諧波減速器方面，目前國(guó)內(nèi)諧波減速器龍頭企業(yè)綠的諧波開(kāi)始國(guó)產(chǎn)替代，在自主品牌機(jī)器人方面滲透率超60%，為國(guó)產(chǎn)第一品牌。

2）A芯片領(lǐng)域發(fā)展較快，自主芯片領(lǐng)域中芯國(guó)際、華虹集團(tuán)、華潤(rùn)微電子等本士晶圓制造商都可以滿足生產(chǎn)需求，受限還比較小

埃斯頓-國(guó)產(chǎn)機(jī)器人引導(dǎo)者，多項(xiàng)技術(shù)接近國(guó)際領(lǐng)先水平：

埃斯頓成功培育三大核心業(yè)務(wù):工業(yè)自動(dòng)化系列產(chǎn)品、工業(yè)機(jī)器人系列產(chǎn)品、工業(yè)數(shù)字化系列產(chǎn)品，產(chǎn)品線包括全系列交流伺服系統(tǒng)，變頻器，PLC，觸摸屏，視覺(jué)產(chǎn)品和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。

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2.1 工業(yè)機(jī)器人及服務(wù)機(jī)器人定義及分類

• 工業(yè)機(jī)器人主要由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成，主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有3-6個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，其中腕部通常有1-3個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度:驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，核心為減速器以及伺服電機(jī)，用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作:控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號(hào)，并進(jìn)行控制。

  
  

  
  

• 關(guān)于工業(yè)機(jī)器人的分類，國(guó)際上沒(méi)有指定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，可按負(fù)載重量、控制方式、自由度、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域等劃分。按照結(jié)構(gòu)形態(tài)分為多關(guān)節(jié)機(jī)器人、直角坐標(biāo)機(jī)器人、SCARA機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人，而按照應(yīng)用分類的結(jié)果如下圖。

• 根據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)對(duì)服務(wù)機(jī)器人的定義，服務(wù)機(jī)器人是一種半自主或全自主工作的機(jī)器人，它能完成有益于人類健康的服務(wù)工作，但不包括從事生產(chǎn)的設(shè)備。服務(wù)機(jī)器人可分為個(gè)人(家庭服務(wù)機(jī)器人和專業(yè)服務(wù)機(jī)器人兩大種類。個(gè)人(家庭)服務(wù)機(jī)器人包括家政機(jī)器人、休閑娛樂(lè)機(jī)器人以及助老助殘機(jī)器人，而專業(yè)機(jī)器人則包括物流機(jī)器人、防護(hù)機(jī)器人、場(chǎng)地機(jī)器人、商業(yè)服務(wù)機(jī)器人和醫(yī)療機(jī)器人。

  
  

  
  

• 服務(wù)機(jī)器人的主要功能包括導(dǎo)航定位、運(yùn)動(dòng)控制和人機(jī)交互，涉及的主要技術(shù)分別為SLAM(定位和地圖創(chuàng)建)、液壓控制/電機(jī)控制、人工智能技術(shù)。

  
  

1）導(dǎo)航定位技術(shù)使服務(wù)機(jī)器人能夠感知周圍環(huán)境，并自主規(guī)劃路徑進(jìn)行移動(dòng)，目前的掃地機(jī)器人、送餐機(jī)器人、配送機(jī)器人等的核心就是導(dǎo)航定位技術(shù)。

2）運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)則賦予了服務(wù)機(jī)器人按需求進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的能力，核心技術(shù)包括控制傳感器、伺服舵機(jī)、減速器等，舵機(jī)機(jī)器人就是以運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)為核心的服務(wù)機(jī)器人。

3）人工智能技術(shù)大幅提高了服務(wù)機(jī)器人的智能化程度，不僅使機(jī)器人具備了基本的語(yǔ)言溝通能力、圖像識(shí)別能力,甚至賦予了機(jī)器人情感交流和強(qiáng)大的邏輯計(jì)算能力。

2.2 機(jī)器人行業(yè)發(fā)展歷程

機(jī)器人主要經(jīng)歷了三代發(fā)展歷程，即程序控制機(jī)器人、自適應(yīng)機(jī)器人和智能機(jī)器人。

• 第一代，程序控制機(jī)器人。第一代機(jī)器人完全按照事先裝入到存儲(chǔ)器中的程序步驟進(jìn)行工作，如果任務(wù)或環(huán)境發(fā)生變化，就要重新設(shè)計(jì)程序。這類機(jī)器人主要模擬人的運(yùn)動(dòng)功能，執(zhí)行拿取、搬運(yùn)、包裝、機(jī)械加工等固定工作。

  
  

  
  

• 第二代，自適應(yīng)機(jī)器人。第二代機(jī)器人配備了傳感器，通過(guò)視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等傳感器獲取作業(yè)環(huán)境和操作對(duì)象信息，由計(jì)算機(jī)對(duì)這些信息進(jìn)行處理與分析，對(duì)機(jī)器人發(fā)出動(dòng)作指令。這類機(jī)器人能夠隨環(huán)境變化來(lái)調(diào)整自身行為，可應(yīng)用于焊接裝配、搬運(yùn)等工作。

  
  

  
  

• 第三代，智能機(jī)器人。第三代機(jī)器人具有類人特征，除了運(yùn)動(dòng)和自適應(yīng)調(diào)整功能，還具有感知交互和思維能力，能夠靈活多變地自主處理復(fù)雜問(wèn)題?，F(xiàn)有機(jī)器人僅具有部分智能化功能，真正的智能機(jī)器人尚處于研發(fā)之中。

2.3 機(jī)器人行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)一一工業(yè)機(jī)器人

新興技術(shù)推動(dòng)發(fā)展，人機(jī)協(xié)作或成未來(lái)焦點(diǎn)

“5G+大數(shù)據(jù)+AI”

• 5G:5G的發(fā)展將為工業(yè)機(jī)器人“互聯(lián)”“上云”提供高速網(wǎng)絡(luò)支持。機(jī)器人可以將大量的數(shù)據(jù)和信息處理在云端運(yùn)行，減少本地機(jī)器人的執(zhí)行任務(wù);其次，機(jī)器人與機(jī)器人之間可以互相協(xié)同工作，提高工作效率。目前，工業(yè)機(jī)器人“四大家族”已經(jīng)開(kāi)始布局工業(yè)云平臺(tái)。

  
  

  
  

• 大數(shù)據(jù):大數(shù)據(jù)服務(wù)可監(jiān)測(cè)工業(yè)機(jī)器人的生命健康，分析工業(yè)機(jī)器人的工作效率。

  
  

  
  

• 人工智能:人工智能技術(shù)的發(fā)展將促使工業(yè)機(jī)器人更加“智能”，能完成更加復(fù)雜的工作，例如無(wú)序抓取。

  
  

“人機(jī)協(xié)作”

• 2021年，協(xié)作機(jī)器人賽道成為焦點(diǎn)，融資不斷。節(jié)卡、艾利特、越疆科技、珞石、大族等企業(yè)都獲得了過(guò)億融資。

  
  

  
  

• 協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景不斷更新，不僅可以應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，還可以應(yīng)用于商用服務(wù)領(lǐng)域，協(xié)作人工執(zhí)行更加復(fù)雜的任務(wù)。

  
  

行業(yè)應(yīng)用橫向拓寬，國(guó)產(chǎn)化進(jìn)度有望加速

“行業(yè)應(yīng)用”

• 目前工業(yè)機(jī)器主要用于電氣電子設(shè)備和器材和汽車制造業(yè)，而這些行業(yè)對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的整體要求更高，因此市場(chǎng)主要被國(guó)際廠商占領(lǐng)。而要求相對(duì)較低的一般工業(yè)企業(yè)也有應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的需求。

  
  

  
  

• AGV、ACR小車可以廣泛應(yīng)用于物流業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、各類制造業(yè)等。而目前仍有一半得到企業(yè)未使用智能物流倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備，截止2020年，71%的企業(yè)未使用AGV設(shè)備。
  

“國(guó)產(chǎn)化”

• 中小企業(yè)是中國(guó)工業(yè)機(jī)器人開(kāi)拓的重點(diǎn)。一方面，在一半工業(yè)領(lǐng)域中，中小企業(yè)數(shù)量眾多，但中小企業(yè)的需求容易被國(guó)際廠商所忽略:另一方面，中小企業(yè)的要求也相對(duì)較低，中國(guó)廠商的技術(shù)和產(chǎn)品可以滿足中小企業(yè)的要求，而且中國(guó)廠商的產(chǎn)品在價(jià)格上也更有優(yōu)勢(shì)。協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景不斷更新，不僅可以應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，還可以應(yīng)用于商用服務(wù)領(lǐng)域，協(xié)作人工執(zhí)行更加復(fù)雜的任務(wù)。

  
  

  
  

• 國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人龍頭企業(yè)也在開(kāi)拓海外市場(chǎng)，包括設(shè)立研發(fā)中心，收并購(gòu)海外企業(yè)，和海外公司進(jìn)行戰(zhàn)略合作，產(chǎn)品出口等。

根據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)相應(yīng)內(nèi)容報(bào)告，未來(lái)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展仍有以下趨勢(shì):

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)高度集中，國(guó)際巨頭的引領(lǐng)和帶動(dòng)作用明顯

• 工業(yè)機(jī)器人巨頭企業(yè)主要集中在日本、美國(guó)、德國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，如日本發(fā)那科(FANUC)、安川電機(jī)(Yaskawa)、川崎重工(KawasakiHeavy)，德國(guó)庫(kù)卡公司(KUKA)，瑞ABB公司等。

  
  

它們?cè)诠I(yè)機(jī)器人領(lǐng)域有著長(zhǎng)期深入的技術(shù)積累，以及緊跟時(shí)代的創(chuàng)新能力，逐漸形成了各具特色的技術(shù)創(chuàng)新路線和產(chǎn)品，并構(gòu)建了核心競(jìng)爭(zhēng)力。德國(guó)工業(yè)機(jī)器人的研究和應(yīng)用在世界上處于領(lǐng)先地位，韓國(guó)也在不斷發(fā)力。

國(guó)內(nèi)企業(yè)接力科研院所，逐漸成為我國(guó)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新的主力

• 我國(guó)在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的研究主體早期主要集中在高校和科研院所，如哈爾濱工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等，但隨著我國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，尤其是2013年躍居全球首位以來(lái)，越來(lái)越多的企業(yè)參與其中，以下游的系統(tǒng)集成作為切入點(diǎn)，不斷提升技術(shù)創(chuàng)新能力，逐步開(kāi)展中上游的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，取得了不俗的成績(jī)，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的市場(chǎng)份額也在不斷擴(kuò)大。

  
  

  
  

• 在日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求推動(dòng)下，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新的主力逐漸從高校和科研院所轉(zhuǎn)移到企業(yè)。沈陽(yáng)新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司、廣州數(shù)控設(shè)備有限公司、南京埃斯頓自動(dòng)化股份有限公司、安徽埃夫特智能裝備股份有限公司、上海新時(shí)達(dá)電器股份有限公司、廣東拓斯達(dá)科技股份有限公司、哈爾濱博實(shí)自動(dòng)化股份有限公司、上海沃迪自動(dòng)化裝備股份有限公司是我國(guó)工業(yè)機(jī)器人代表性的企業(yè)。

  
  

工業(yè)機(jī)器人正在向智能化、模塊化方向發(fā)展

• 工業(yè)機(jī)器人智能化，即讓機(jī)器人有感覺(jué)、有知覺(jué)，能夠迅速、準(zhǔn)確地檢測(cè)及判斷各種復(fù)雜的信息。隨著執(zhí)行與控制自主學(xué)習(xí)與智能發(fā)育等技術(shù)進(jìn)步，機(jī)器人將從預(yù)編程、示教再現(xiàn)控制、直接控制、遙操作等被操縱作業(yè)模式，逐漸向自主學(xué)習(xí)、自主作業(yè)方向發(fā)展。

  
  

  
  

• 短期，雖然服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)整體仍然處于發(fā)展早期階段，但市場(chǎng)剛需是持續(xù)存在的，同時(shí)服務(wù)機(jī)器人的形態(tài)及服務(wù)場(chǎng)景是豐富多樣 的。從目前各公司的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，以點(diǎn)切入再逐步將業(yè)務(wù)擴(kuò)展成面是較為可靠的發(fā)展路徑。機(jī)器人很難在現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)通用性，針 對(duì)具體垂直領(lǐng)域需求將業(yè)務(wù)做深才能真正實(shí)現(xiàn)價(jià)值。

  
  

  
  

• 長(zhǎng)期，服務(wù)機(jī)器人的價(jià)值除替代人和協(xié)助人完成工作，還可在未來(lái)與其他終端設(shè)備互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。以人工智能云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等為代表的技術(shù)將帶動(dòng)服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)向智能化、創(chuàng)新化、數(shù)字化方向迅速邁進(jìn)。機(jī)器人未來(lái)有望成為場(chǎng)景數(shù)據(jù)的入口和連接者，成為實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)景數(shù)字化和云端協(xié)同一體化的重要環(huán)節(jié)。

  
  

2.4 機(jī)器人發(fā)展中外對(duì)比:工業(yè)機(jī)器人外資品牌占據(jù)主要市場(chǎng)份額

目前我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)外資品牌占據(jù)主要市場(chǎng)份額。根據(jù)MIR DATABANK數(shù)據(jù)，2021年一季度，F(xiàn)ANUC、ABB、安川、愛(ài)普生和KUKA合計(jì)占比超五成，國(guó)產(chǎn)龍頭以埃斯頓、眾為興、匯川技術(shù)等為代表，起步時(shí)間較早，已具備一定規(guī)模和技術(shù)實(shí)力。

據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)，2021年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量占全球銷量的比重為52.88%，預(yù)計(jì)2022年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量占全球銷量的比重將提升至56.19%。

受到技術(shù)和人才因素影響，當(dāng)前中國(guó)的機(jī)器人市場(chǎng)依舊由外資品牌占主導(dǎo)地位，但是中國(guó)自主品牌工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)份額逐步提升，并逐步出現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代的趨勢(shì)。

近年來(lái)，隨著我國(guó)在機(jī)器人領(lǐng)域的快速發(fā)展，我國(guó)自主品牌工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)份額也在逐步提升，與外資品牌機(jī)器人的差距在逐步縮小。2019年，自主品牌工業(yè)機(jī)器人在市場(chǎng)總銷量中的比重為31.25%，比上年提高3.37個(gè)百分點(diǎn)。

（圖：2017-2019年中國(guó)自主品牌工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)份額變化）

2.4 機(jī)器人發(fā)展中外對(duì)比: 服務(wù)機(jī)器人各核心零部件中外各有優(yōu)勢(shì)

核心零部件一:減速器

• 整體來(lái)看，綠的諧波招股書(shū)數(shù)據(jù)顯示，全球減速器行業(yè)中，諧波減速器行業(yè)龍頭為哈默納科，RV減速器的全球行業(yè)龍頭為納博斯特克。上述兩家公司占據(jù)了全球工業(yè)機(jī)器人減速器約70%的市場(chǎng)份額。

  
  

  
  

• 諧波減速器方面:競(jìng)爭(zhēng)格局相對(duì)穩(wěn)定，在機(jī)器人用諧波減速器領(lǐng)域，哈默納科全球市場(chǎng)占有率超過(guò)80%，目前國(guó)內(nèi)諧波減速器龍頭企業(yè)綠的諧波開(kāi)始國(guó)產(chǎn)替代，在自主品牌機(jī)器人方面滲透率超60%，為國(guó)產(chǎn)第一品牌，目前全球市場(chǎng)份額僅次于哈默納科。

  
  

  
  

• RV減速器方面:壟斷格局明顯，目前大部分市場(chǎng)份額仍然被納博特斯克占據(jù)，國(guó)產(chǎn)RV減速器的整體市占率還不高。近年來(lái)，南通振康、雙環(huán)傳動(dòng)、中大力德和秦川機(jī)床等國(guó)產(chǎn)RV減速器企業(yè)正在逐步崛起。

  
  

核心零部件二:同服系統(tǒng)

我國(guó)伺服系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)起步較晚，隨著制造業(yè)向工業(yè)自動(dòng)化發(fā)r展的趨勢(shì)明顯，同時(shí)人口紅利逐步下降，伺服系統(tǒng)得到了快速發(fā)展。2020年我國(guó)同服系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模為164.38億元預(yù)計(jì)2025年達(dá)到295.38億元。

在市占率方面，日本和歐美國(guó)家企業(yè)占據(jù)了我國(guó)較大的市場(chǎng)份額。日系品牌占據(jù)了超過(guò)50%的市場(chǎng)份額，安川電機(jī)松下電機(jī)、三菱電機(jī)、三洋電機(jī)等品牌壟斷了我國(guó)中小型OEM市場(chǎng)，而在大型伺服市場(chǎng)上，西門子、倫茨、路斯特、倍福、博世力士樂(lè)、施耐德等歐系品牌也掌握著傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。

核心零部件三:電機(jī)控制器

競(jìng)爭(zhēng)格局方面，歐美日廠商占據(jù)了市場(chǎng)絕大多數(shù)份額，日廠商發(fā)那科市場(chǎng)份額最高，達(dá)到18%。國(guó)內(nèi)企業(yè)控制器尚未形成市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，工業(yè)機(jī)器人控制器國(guó)產(chǎn)率不足20%，代表性的企業(yè)有新松機(jī)器人、新時(shí)達(dá)、匯川技術(shù)等。

核心零部件四:芯片

芯片龍頭入局機(jī)器人動(dòng)作頻頻，本土品牌加速布局國(guó)產(chǎn)替代:目前可用于機(jī)器人的芯片方案很多，高端產(chǎn)品還是以國(guó)際品牌為主，但本土品牌已在加速布局國(guó)產(chǎn)替代，尤其在AI芯片領(lǐng)域發(fā)展最快。另外，自主芯片對(duì)制程工藝的要求不高，中芯國(guó)際、華虹集團(tuán)、華潤(rùn)微電子等本土晶圓制造商都可以滿足生產(chǎn)需求，因此受限還比較小

報(bào)告編輯：智能機(jī)器人系統(tǒng)

報(bào)告出品方：天風(fēng)證券

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