一、工業(yè)機(jī)器人細(xì)分行業(yè)分析

目前工業(yè)機(jī)器人可分為多關(guān)節(jié)機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人、Delta機(jī)器人和SCARA機(jī)器人四大類。

從國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器市場(chǎng)銷量來(lái)看，2020年銷量占比最高的是6軸多關(guān)節(jié)機(jī)器人，市場(chǎng)銷量約為10.78萬(wàn)臺(tái)，占比約為62.88%，其次分別為SCARA機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人和Delta機(jī)器人，分別占比29.49%、4.38%和3.24%。

多關(guān)節(jié)機(jī)器人

多關(guān)節(jié)機(jī)器人一般指擁有6個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的關(guān)節(jié)機(jī)械手臂，其優(yōu)勢(shì)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。通過(guò)搭配不同的末端執(zhí)行器，多關(guān)節(jié)機(jī)器人可適用于裝貨、卸貨、噴漆、表面處理、測(cè)試、測(cè)量、弧焊、 點(diǎn)焊、包裝、裝配、切屑機(jī)床、固定、特種裝配操作、鍛造、鑄造等大量應(yīng)用場(chǎng)景。

受限于傳統(tǒng)汽車需求見(jiàn)頂，多關(guān)節(jié)機(jī)器人增長(zhǎng)放緩。從6軸多關(guān)節(jié)機(jī)器人出貨量來(lái)看，由于多關(guān)節(jié)機(jī)器人多應(yīng)用于汽車制造業(yè)，近年來(lái)隨著汽車制造業(yè)固定資產(chǎn)投資逐漸放緩，行業(yè)對(duì)上游多關(guān)節(jié)機(jī)器人需求也逐漸放緩。未來(lái)新能源汽車占比的不斷提升有望重新帶動(dòng)多關(guān)節(jié)機(jī)器人市場(chǎng)需求的提升。

>20kg 多關(guān)節(jié)機(jī)器人由外資品牌主導(dǎo)，小負(fù)載競(jìng)爭(zhēng)格局較為激烈。2020 年我國(guó) 20 公斤以上 6 軸機(jī)器人市場(chǎng)份額為44421臺(tái)，其中份額前五位均位外資品牌，合計(jì)占據(jù)市場(chǎng)份額約70%。而在小負(fù)載（≤20kg）領(lǐng)域，競(jìng)爭(zhēng)格局相對(duì)分散，競(jìng)爭(zhēng)較為激烈，行業(yè)CR5為50.8%，該領(lǐng)域中，內(nèi)資品牌能夠占據(jù)一定的市場(chǎng)份額。

協(xié)作機(jī)器人

協(xié)作機(jī)器人（Collaborative robot）指被設(shè)計(jì)成可以在協(xié)作區(qū)域內(nèi)與人直接進(jìn)行交 互的機(jī)器人。與傳統(tǒng)機(jī)器人不同，協(xié)作機(jī)器人具有很強(qiáng)的獨(dú)立性，機(jī)器人和人之間可以互換，在生產(chǎn)過(guò)程中靈活性非常高。不過(guò)其缺點(diǎn)也很明顯，在與人協(xié)作過(guò)程中，未來(lái)保護(hù)人的安全，對(duì)機(jī)器人控制能力和防碰撞能力都提出較高要求，因此協(xié)作機(jī)器人運(yùn)行速度普遍只有傳統(tǒng)機(jī)器人的1/3-1/2。此外，為了減少機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)一般較為簡(jiǎn)單、重量較輕，這就導(dǎo)致其負(fù)載一般只能在 10kg 以下，應(yīng)用場(chǎng)景受到限制。

協(xié)作機(jī)器人出貨量快速增長(zhǎng)，遨博、優(yōu)傲占據(jù)市場(chǎng)2/3。協(xié)作機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模從2016年的1714臺(tái)快速增長(zhǎng)到2020年的7514 臺(tái)，年復(fù)合增速達(dá)到44.70%，預(yù)計(jì)到2022年，我國(guó)協(xié)作機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模有望增長(zhǎng)到9426臺(tái)。

Delta機(jī)器人

并聯(lián)機(jī)器人是指手臂含有閉環(huán)結(jié)構(gòu)桿件的機(jī)器人，由動(dòng)平臺(tái)、靜平臺(tái)和至少兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)支鏈構(gòu)成，行業(yè)內(nèi)通常將具有3個(gè)空間自由度和1個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的并聯(lián)機(jī)器人叫做Delta機(jī)器人，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上來(lái)看，Delta機(jī)器人占據(jù)并聯(lián)機(jī)器人市場(chǎng)份額的60%-70%。與傳統(tǒng)串聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)不同，并聯(lián)機(jī)器人其中一個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)不會(huì)改變另一個(gè)軸的坐標(biāo)原點(diǎn)。

并聯(lián)機(jī)器人體量較小，常被用于分揀包裝。2020年Delta機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模為5563臺(tái)，僅占2020年全國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模的3.24%。體量較小主要由于并聯(lián)機(jī)器人造價(jià)過(guò)高，以應(yīng)用最多的 Delta 機(jī)器人為例，其造價(jià)普遍在10 萬(wàn)元左右，而進(jìn)口水平關(guān)節(jié)機(jī)器人單價(jià)在5萬(wàn)元左右，雖 然并聯(lián)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)速度上優(yōu)勢(shì)明顯，但水平關(guān)節(jié)機(jī)器人在精度更高的同時(shí)，性 價(jià)比優(yōu)勢(shì)更高，未來(lái)并聯(lián)機(jī)器人還需要進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，憑借較為接近的性價(jià)比刺激下游需求。

SCARA機(jī)器人

SCARA機(jī)器人（Selective Compliance Assembly Robot Arm，選擇順應(yīng)性裝配 機(jī)械手臂）屬于平面關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人，結(jié)構(gòu)包括3個(gè)相互平行的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和1個(gè)垂直于平面的移動(dòng)關(guān)節(jié)，分別用與對(duì)平面上物體的定位和工業(yè)機(jī)器人垂直平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。

市場(chǎng)規(guī)模快速增長(zhǎng)，3C行業(yè)SCARA機(jī)器人需求大。SCARA機(jī)器人具有負(fù)載小、速度快的產(chǎn)品特點(diǎn)，主要被應(yīng)用在3C行業(yè)、食品行業(yè)、半導(dǎo)體行業(yè)和醫(yī)療行業(yè)等，其中3C行業(yè)一條電子生產(chǎn)線上所需機(jī)器人數(shù)量往往達(dá)上百臺(tái)以上，其對(duì)SCARA機(jī)器人需求量最大，占比約為60%。從市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看，2016年以來(lái)我國(guó)SCARA機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模從18779臺(tái)增長(zhǎng)到50574臺(tái)，年符合增速達(dá)到28.10%。預(yù)計(jì)到2022年，我國(guó)SCARA市場(chǎng)份額有望達(dá)到58278臺(tái)。

二、細(xì)分領(lǐng)域龍頭初現(xiàn)，國(guó)產(chǎn)替換確定性強(qiáng)

自2013年起，中國(guó)已經(jīng)成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。2015年至2018年中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人安裝量分別為6.85萬(wàn)臺(tái)、9.65萬(wàn)臺(tái)、15.62和15.40萬(wàn)臺(tái)。工業(yè)機(jī)器人本體方面，2019年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)中國(guó)內(nèi)外的機(jī)器人本體市場(chǎng)份額（以 臺(tái)數(shù)計(jì)算）為29.7%，較2015年的18.6%有明顯提升。

核心零部件一：減速器

目前應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域的減速機(jī)主要分為諧波減速器、RV 減速器兩種。在關(guān)節(jié)型機(jī)器人中，由于RV減速器具有更高的剛度和回轉(zhuǎn)精度，一般被放置在機(jī)座、大臂、肩部等重負(fù)載的位置，而將諧波減速器放置在小臂、腕部或手部。

核心零部件二：伺服系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)是指以物體的位置、方位、狀態(tài)等控制量組成的，能夠跟隨任意變化的輸入目標(biāo)或給定量的自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要包括驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)兩部分。伺服系統(tǒng)可按照控制命令的要求，對(duì)功率進(jìn)行放大、變換與調(diào)控等處理，通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置對(duì)電 機(jī)輸出力矩、速度和位置的控制量，最終形成的機(jī)械位移能準(zhǔn)確地執(zhí)行輸入指令要求。

2018年交流伺服系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模69.42億元，同比增速3.93%；其中，用于工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的交流伺服系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模為21.50億元，占比30.97%。隨著伺服系統(tǒng)將在交流伺服市場(chǎng)規(guī)模比重中逐漸上升，到2023年，機(jī)器人用伺服系統(tǒng)市場(chǎng)占比有望提升至40%以上，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到41億元。

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，包括一些主控單元、信號(hào)處理部分等電路；軟件部分主要是控制算法、二次開(kāi)發(fā)等。雖然控制器成本與技術(shù)門檻相對(duì)較低，但目前大部分中國(guó)控制器企業(yè)只生產(chǎn)通用控制器，成熟的機(jī)器人廠商為了保證機(jī)器人的穩(wěn)定性一般自行開(kāi)發(fā)控制器，因此專注于工業(yè)機(jī)器人控制器領(lǐng)域的企業(yè)數(shù)量較少，所以控制器的市場(chǎng)份額基本跟機(jī)器人本體保 持一致。

控制器主要有PLC控制、PC-Based控制和專用控制，分別占比約30%、32%和38%， 工業(yè)機(jī)器人主要使用PC-Based控制器和專用控制兩種。其中PC-Based控制器科提供地城函數(shù)路進(jìn)行靈活的二次開(kāi)發(fā)和編程，可以實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)控制。

目前國(guó)產(chǎn)控制器已經(jīng)可以滿足基本要求，但在控制系統(tǒng)的研發(fā)方面仍與國(guó)外企業(yè)有一定的差距，國(guó)產(chǎn)控制系統(tǒng)憑借較高性價(jià)比在低端領(lǐng)域占有一定優(yōu)勢(shì)。未來(lái)隨著工業(yè)機(jī)器人智能化和柔性化發(fā)展的要求，控制器逐漸向標(biāo)準(zhǔn)化和開(kāi)放化發(fā)展，國(guó)產(chǎn)控制系統(tǒng)將迎來(lái)發(fā)展機(jī)會(huì)。

三、工業(yè)機(jī)器人未來(lái)發(fā)展展望

編程方式將從手工示教過(guò)渡為離線編程。在當(dāng)前的機(jī)器人應(yīng)用中，手工示教仍然主宰著整個(gè)機(jī)器人焊接領(lǐng)域，示教器是進(jìn)行機(jī)器人手動(dòng)操縱、程序編寫、參數(shù)配置及監(jiān)控用的手持裝置，也是最常見(jiàn)的機(jī)器人控制裝置。但傳統(tǒng)手工示教缺乏外 部信息傳感，靈活性較差，需要操作人員花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行，而且編程過(guò)程中需要機(jī)器人停止工作，因此編程效率較差。與示教編程相比，離線編程可以減少機(jī)器人工作時(shí)間，結(jié)合CAD技術(shù)達(dá)到簡(jiǎn)化編程的效果。

智能制造為工業(yè)機(jī)器人發(fā)展注入動(dòng)力。近年來(lái)我國(guó)先后出臺(tái)了多項(xiàng)政策，為智能制造發(fā)展提供了有力的政策保障，作為我國(guó)中長(zhǎng)期全面提升制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的核心引擎，發(fā)改委等部門自2015年起啟動(dòng)智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目，旨在鼓勵(lì)智能制造單元、智能產(chǎn)線及智能工廠建設(shè)。從示范項(xiàng)目成果來(lái)看，智能制造行業(yè)發(fā)展對(duì)工 業(yè)機(jī)器人、變頻、伺服、PLC、DCS 等行業(yè)具有直接拉動(dòng)效應(yīng)。

人機(jī)協(xié)作成為工業(yè)機(jī)器人發(fā)展方向。傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人在作業(yè)時(shí)需與人類保持安全距離，以免人類受到傷害。目前人機(jī)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(jī)器人本體設(shè)計(jì)的內(nèi)部控制系統(tǒng)方案兩種，包括安裝激光距離傳感器和機(jī)器人本體輕量化等具體方法，未來(lái)隨著機(jī)器人穩(wěn)定性和智能水平的不斷提高，人機(jī)協(xié)作可以將人類的認(rèn)知判斷與機(jī)器人的高效結(jié)合在一起，是工業(yè)機(jī)器人的重要發(fā)展方向。