工業機器人：繼汽車電子、人工智能之后的新風口

前言

工業機器人是一種面向工業領域的多關節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行各種任務，從而替代人類進行單調、頻繁和重復的長時間作業。這種機器人依賴于自身的動力和控制能力來實現各種功能。工業機器人由三個基本部分組成：主體、驅動系統和控制系統。主體包括臂部、腕部和手部，有的機器人還配備有行走機構。驅動系統通過接收指令來驅動機器人行走和工作，而控制系統則負責發出指令并監控機器人的運行狀態。工業機器人可以接受人類的指揮，也可以按照預先編排的程序運行。隨著人工智能技術的發展，現代的工業機器人還可以根據人工智能技術制定的原則綱領進行自主決策和行動。

自1962 年，年首臺工業機器人由美國公司Unimate制成，并在通用汽車初步實踐以來，工業機器人就逐漸開始工廠提高生產效率、提升產品品質、降低生產成本的重要手段之一。1967 年，日本開始引進美國的工業機器人技術，通過不斷的研發和創新，于1980 年成為世界工業機器人的產銷量第一。進入20 世紀90 年代，德國和韓國制造業的強勁表現進一步推動了工業機器人的發展。這兩個國家在制造業上的投入和創新，使得工業機器人技術得到了更廣泛的應用和推廣。特別是在汽車、電子等行業中，工業機器人的使用大大提高了生產效率和產品質量。到了21 世紀初，中國作為“世界工廠”，在政策推動和工廠需求的雙重因素下，工業機器人的市場迅速擴大，成為全球最大的工業機器人市場。中國制造業的蓬勃發展，尤其是在汽車、電子、機械等領域，對工業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，鼓勵工業機器人的研發和應用，為這一領域的發展提供了有力支持。

2019-2021年我國工業機器人產量

而目前，隨著近期人工智能技術的高速發展、工業國家人口老齡化等等原因的影響，工業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。根據中商產業研究院發布的《2023-2028 年全球及中國工業機器人行業深度調查及投融資戰略研究報告》顯示，全球工業機器人市場的市場規模由2018 年的1094 億元增至2022 年的1312 億元，年均復合增長率為4.65%。中商產業研究院分析師預測，2023 年全球工業機器人市場規模將達到1420 億元，2024 年將達到1544 億元。

1 全球工業機器人概況

對于工業機器人來說，亞太地區是其最主要的使用地區，預期未來還將繼續主導，預計今年（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，主要由汽車工業和德國（德國已經是全球第五大工業機器人國家）來推動；此外，由于延續“將所有的制造和運營保留在內部”的政策，以及持續的生產自動化模式，讓北美的工業機器人產值穩居全球第三，預計今年可達61.9億美元。

對此，分析機構表示：“自全球大規模疫情以來，為工業機器人的運用提供了一個強有力的佐證案例，從而確保各地區持續使用的勢頭。雖然在2020 年，全球對工業機器人的投資減少，但我們認為，從2021 年開始，市場工業機器人的需求將大幅上升?！?/p>

2 工業機器人核心部件產業分析

對于工業機器人來說，其核心構成部分包括減速器、伺服電機、控制器和機器人本體。從成本構成角度來看，工業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，它們分別占據了機器人總成本的35%、20%和15%，三者合計成本大約占據了機器人總成本的70%。

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

在減速器領域，隨著智能制造和高端裝備領域的迅猛進步，特別是工業機器人和高端數控機床的廣泛應用，諧波減速器和RV減速器已經嶄露頭角，成為高精密傳動領域的核心組件。據權威數據統計，2022 年中國減速器行業的市場規模達到了1321億元，同比增長5.01%。展望未來，隨著技術的不斷創新和市場的持續擴大，預計今年，這一市場規模將進一步增長至1447 億元，展現出巨大的發展潛力和市場前景。

在企業競爭格局方面，中國RV 減速器市場呈現出較高的集中度。其中，納博特斯克以顯著優勢占據市場主導地位，擁有53%的市場占有率。緊隨其后的是國內企業雙環傳動，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、秦川機床等企業則分別位列第三至第八位，共同構成了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優勢，占據最大的市場份額，達到了38%。緊隨其后的是國產企業綠的諧波，其市場份額為26%，展現出了國內品牌在諧波減速器領域的強勁勢頭。值得注意的是，隨著國內企業的不斷技術創新和品質提升，國產品牌在市場占有率上正逐步實現突破，與海外品牌在減速比、輸出轉速、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的發展，也為國內企業提供了更廣闊的發展空間和機遇。

在伺服電機領域，其被譽為工業機器人的“心臟”，在自動控制系統中發揮著至關重要的作用，它負責執行控制命令，驅動工業機器人的各個關節進行精確的動作。近年來，隨著智能制造和工業自動化的快速發展，中國伺服電機市場規模呈現出持續增長的態勢。據統計，2022年中國伺服電機市場規模已達到181億元，同比增長7.1%，并預計到2024年，這一市場規模將進一步擴大至223億元。我國在伺服電機領域起步晚、基礎弱，盡管困難重重，目前主要以國外品牌為主導，外資品牌的市場份額占比高達65%。但值得注意的是，國產品牌匯川技術在伺服電機領域取得了顯著進展，其在市場份額排名第一，占率達到15.9%，展現出強勁的競爭力和良好的發展勢頭。此外，其他外資品牌如安川、臺達、松下及三菱等也占據了相當的市場份額，分別為11.9%、8.9%、8.8% 和8.3%。

伺服電機競爭格局

在工業機器人控制器領域，控制器的功能是負責控制整個機器人按照設定好的程序運行，其主要任務是接收來自視覺、力覺等傳感器的檢測信號，驅動伺服電機，從而實現控制機器人在工作空間中的位置、姿態、速度。據智研咨詢測算，2019 年我國工業機器人控制器市場規模為15.32 億元，同比增長23.6%;2020 年我國工業機器人控制器市場規模為19.02 億元，同比增長24.2%。

為確保系統的穩定性和可靠性，工業機器人控制系統的研發往往由機器人本體制造商主導并自主研發。因此，在市場份額的分布上，工業機器人控制系統的市場份額與機器人本體的市場份額呈現出高度的一致性。根據市場份額的數據，發那科、庫卡、ABB、安川等知名機器人制造商在控制系統市場同樣占據了前四名的位置，顯示了其在整個工業機器人領域的綜合實力和市場影響力。

對于本土企業來說，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，本土企業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用的解決方案。目前，一些具有代表性的企業如廣州數控、埃斯頓等，已經開始著手研制運動控制一體化產品。這些企業的共同特點是擁有扎實的數控技術基礎，通過不斷的技術創新和積累，逐步推出了適用于工業機器人的專用運動控制產品，并已經開始在行業內部進行推廣和應用。

不僅如此，國內還涌現出了一批專注于運動控制產品研發和生產的企業，如固高科技等。這些企業的服務對象主要聚焦于小型工業機器人廠商，通過提供高性能、可靠穩定的控制系統平臺，助力這些廠商提升產品質量和市場競爭力。通過與工業機器人集成商緊密合作，這些企業不僅能夠深入了解市場需求，還能夠根據實際應用場景進行定制化開發，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域的情況。除了最關鍵的三大關鍵零部件，本體制作負責將各種零部件組裝和集成，最終生產出能夠執行復雜任務的工業機器人，這自然也是工業機器人產業中主要的一環。目前，我國工業機器人高端市場仍然被外資品牌所占據，其中“四大家族”（發那科、庫卡、ABB、安川）尤為突出。這些外資品牌在技術、品質和服務等方面具有較強的競爭力，因此在市場上占據了較大份額。不過，隨著國產工業機器人技術的不斷提升和市場需求的增長，國產機器人在市場上的表現也越來越出色。根據MIRDATABANK的統計數據，2020 年“四大家族”在我國工業機器人出貨量中的占比達到了36%，雖然相比之前有所下降，但仍然占據重要地位。相比之下，國產龍頭埃斯頓的市場份額為3%，雖然相對較低，但已經是前十名中唯一一家本土品牌，顯示出國產工業機器人在市場上的逐漸崛起。從2015 年到2020 年，國產機器人本體市場占有率由18.6% 提高至28.6%，呈現出穩步增長的趨勢。這一成績的取得，離不開國內機器人企業的技術創新和市場開拓，也反映了國內制造業對工業機器人的需求日益增長。從本體結構上來看，我國工業機器人銷量第一、二位分別為坐標機器人和關節機器人，總占比達到80%。這兩種機器人具有結構簡單、精度高、可靠性好等特點，因此在工業領域得到了廣泛應用。

3 國內工業機器人市場的風險

首先，工業機器人本體制造和系統集成環節對電子電器元器件和核心零部件的依賴是一個重要的風險隱患。這些關鍵部件的質量和供應穩定性直接影響到工業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，但如果產能無法有效匹配，就可能出現供應短缺的問題。另外，控制器關鍵原材料供貨緊張以及國際上的不可抗力因素也為工業機器人行業的發展帶來了不確定性。這些因素可能導致原材料價格上漲、供應鏈中斷或交貨期延長，進而影響到工業機器人的生產成本和交貨時間。

其次，雖然國內工業機器人企業在近年來的快速發展確實令人矚目，相關產業鏈上的企業數量也在不斷增加，但是以“四大家族”為主的國外企業也在積極擴充國內產能和銷售渠道，加劇了市場競爭。如何挑戰國外企業原本的強大地位，這對我國工業機器人企業來說至關重要，未來繼續研發新技術、新產品，提高自主化率，降低對外部技術的依賴，將會成為我國工業機器人企業能否突出重圍的關鍵之一。

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

（本文來源于《EEPW》2024.3）