中國(guó)是最具發(fā)展?jié)摿Φ墓I(yè)機(jī)器人國(guó)家，但競(jìng)爭(zhēng)也更激烈。工業(yè)機(jī)器人在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)取得了較快的發(fā)展，日本和德國(guó)憑借先發(fā)優(yōu)勢(shì)和技術(shù)積淀在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域具備領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，四大家族占據(jù)了工業(yè)機(jī)器人約50%的市場(chǎng)份額。我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的需求增速近5年一直處在較高水平，2014年一舉成為全球最大工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)市場(chǎng)。我們認(rèn)為我國(guó)人力成本上升、工業(yè)機(jī)器人成本回收期的縮短、工業(yè)機(jī)器人密度的差距都將維持我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的景氣度，中國(guó)還是最有發(fā)展?jié)摿Φ墓I(yè)機(jī)器人國(guó)家。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)能將成倍上升，但競(jìng)爭(zhēng)將進(jìn)一步加劇。
工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈中，上游核心零部件的受限于進(jìn)口嚴(yán)重限制了我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，突破核心零部件生產(chǎn)的本土企業(yè)具備大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，在競(jìng)爭(zhēng)中具備優(yōu)勢(shì)。工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)鏈上中下游分別為零部件、本體和集成，我國(guó)企業(yè)大多集中在集成端，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。這是由于核心零部件尤其是RV減速器的進(jìn)口抬高了我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的成本，嚴(yán)重制約了我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人零部件亟需國(guó)產(chǎn)化突破，并且是規(guī)模化量產(chǎn)的突破，否則沒有意義。國(guó)內(nèi)具有機(jī)器人零部件研制、本體制造和系統(tǒng)集成能力的機(jī)器人企業(yè)才具備大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，能在接下來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。
風(fēng)險(xiǎn)提示：機(jī)器人下游應(yīng)用領(lǐng)域需求不景氣的風(fēng)險(xiǎn)，核心零部件不能得到量產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)
《中國(guó)制造2025》，是我國(guó)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)。為推進(jìn)我國(guó)從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)，國(guó)務(wù)院組織編制并于2015年5月8日正式發(fā)布了《中國(guó)制造2025》，對(duì)我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和跨越發(fā)展作了整體部署。《中國(guó)制造2025》提出通過(guò)“三步走”實(shí)現(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略目標(biāo)：第一步，到2025年邁入制造強(qiáng)國(guó)行列;第二步，到2035年我國(guó)制造業(yè)整體達(dá)到世界制造強(qiáng)國(guó)陣營(yíng)中等水平;第三步，到新中國(guó)成立一百年時(shí)，我制造業(yè)大國(guó)地位更加鞏固，綜合實(shí)力進(jìn)入世界制造強(qiáng)國(guó)前列。
智能制造是指在生產(chǎn)過(guò)程中，將智能裝備通過(guò)通信技術(shù)有機(jī)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化;并通過(guò)各類感知技術(shù)收集生產(chǎn)過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)等通信手段，上傳至工業(yè)服務(wù)器，在工業(yè)軟件系統(tǒng)的管理下進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，并與企業(yè)資源管理軟件相結(jié)合，提供最優(yōu)化的生產(chǎn)方案或者定制化生產(chǎn)，最終實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)。
智能制造不是空穴來(lái)風(fēng)，它與德國(guó)提出的“工業(yè)4.0”方向趨同，是我國(guó)乃至世界制造業(yè)的發(fā)展方向。智能制造的提出遠(yuǎn)早于《中國(guó)制造2025》，最早是以“改造和提升制造業(yè)”的形式提出。
從《中國(guó)制造2025》重點(diǎn)突破領(lǐng)域可以看到智能制造的核心地位。制造業(yè)覆蓋很廣，必須堅(jiān)持整體推進(jìn)、重點(diǎn)突破。《中國(guó)制造2025》圍繞經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和國(guó)家安全重大需求，選擇10大優(yōu)勢(shì)和戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)作為突破點(diǎn)，力爭(zhēng)到2025年達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先地位或國(guó)際先進(jìn)水平。它們是：新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)、高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術(shù)船舶、先進(jìn)軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、農(nóng)業(yè)裝備、新材料、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械。我們對(duì)著十大領(lǐng)域的發(fā)展重點(diǎn)/應(yīng)用示范工程，七大領(lǐng)域?qū)χ悄苤圃煊兄鞔_相關(guān)要求。
根據(jù)我們對(duì)行業(yè)的實(shí)際訪談，得知：智能制造發(fā)展不是一蹴而就的，KUKA機(jī)器人維修，而是“自動(dòng)信息化”、“互聯(lián)化”到“智能化”層層遞進(jìn)、演變發(fā)展的。產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋智能裝備、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)軟件及將上述環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合的自動(dòng)化系統(tǒng)集成及生產(chǎn)線集成等。
智能裝備和產(chǎn)品是智能制造的實(shí)現(xiàn)端，工業(yè)機(jī)器人是智能裝備的重要基礎(chǔ)。智能制造實(shí)際是信息技術(shù)與制造技術(shù)的融合發(fā)展，可以細(xì)分著力發(fā)展智能裝備和智能產(chǎn)品、推進(jìn)生產(chǎn)過(guò)程智能化和深化互聯(lián)網(wǎng)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用三個(gè)方向。三個(gè)方向中，智能裝備和產(chǎn)品是智能制造的實(shí)現(xiàn)端，智能裝備和產(chǎn)品中，最為重要的體現(xiàn)則是工業(yè)機(jī)器人。機(jī)器人替代人工生產(chǎn)是未來(lái)制造業(yè)重要的發(fā)展趨勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)，也是未來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化的保障。圍繞汽車、機(jī)械、電子、危險(xiǎn)品制造、國(guó)防軍工、化工、輕工等應(yīng)用需求，工業(yè)機(jī)器人將為智能制造中智能裝備的普及代表。
機(jī)器代人熱潮使工業(yè)機(jī)器產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人誕生于上世紀(jì)40年代的實(shí)驗(yàn)室里，20多年后才在日本開始產(chǎn)業(yè)化。21世紀(jì)以來(lái)，隨著勞動(dòng)力成本的不斷提高，技術(shù)的不斷進(jìn)步，各國(guó)陸續(xù)進(jìn)行制造業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級(jí)，出現(xiàn)了機(jī)器人替代人的熱潮，工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化裝備備得到了快速發(fā)展。據(jù)國(guó)際機(jī)器人工業(yè)聯(lián)合會(huì)統(tǒng)計(jì)，2014年全球工業(yè)機(jī)器人銷量達(dá)到22.92萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)28.7%。2008年至2014年，工業(yè)機(jī)器人期間復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到30.7%，正處在快速發(fā)展期。工業(yè)機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于汽車、電子電氣、金屬和機(jī)械等領(lǐng)域，在機(jī)器人替代人工生產(chǎn)是未來(lái)制造業(yè)重要的發(fā)展趨勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)，是未來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化的保障。
2.2.工業(yè)機(jī)器人在中國(guó)還有很高發(fā)展?jié)撃?/div>
2.2.1.我國(guó)已成為工業(yè)機(jī)器人最大的消費(fèi)市場(chǎng)，景氣度仍在提升
對(duì)比工業(yè)發(fā)達(dá)的日本、德國(guó)和美國(guó)，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人需求增速的走向與他們大致相同，但增速一直較高。在2013年以前，日本一直是全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)，但自2011年以來(lái)日本工業(yè)機(jī)器人的增速較為平緩。2013年，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量一舉成為全球最高，2014年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量達(dá)到57096臺(tái)，同比增長(zhǎng)56.7%，銷量第一的市場(chǎng)位置繼續(xù)保持。
2.2.2.未來(lái)這種趨勢(shì)會(huì)保持嗎?
從機(jī)器人保有密度上看，會(huì)。取每萬(wàn)人擁有的機(jī)器人數(shù)量為機(jī)器人保有密度指標(biāo)，我國(guó)2014年為36臺(tái)/萬(wàn)人，日本為314臺(tái)/萬(wàn)人，德國(guó)為292臺(tái)/萬(wàn)人，韓國(guó)為478臺(tái)/萬(wàn)人，中國(guó)臺(tái)灣為138臺(tái)/萬(wàn)人，全球平均為66臺(tái)/萬(wàn)人。我國(guó)的機(jī)器人保有密度不僅與先進(jìn)工業(yè)國(guó)家有差距有十倍之多，與全球平均水平相比都有翻番空間，這種差距也間接的顯示了未來(lái)工業(yè)機(jī)器人的需求空間。
從機(jī)器人的成本回收期看，會(huì)。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)，我國(guó)制造業(yè)城鎮(zhèn)單位就業(yè)人員的年平均工資從2010年都30916萬(wàn)元增長(zhǎng)到2014年的51369萬(wàn)元，年均增速達(dá)到13%。根據(jù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)的資料，工業(yè)機(jī)器人的成本逐年遞減4%。以165KG的六軸機(jī)器人為例，其回收周期將由2010年4.96年下降到2016年1.22年。隨著人力成本的上升、老齡化的加劇，我國(guó)數(shù)量龐大、低成本勞動(dòng)力優(yōu)勢(shì)在逐漸喪失，基礎(chǔ)性工作招人越來(lái)越難。工業(yè)機(jī)器人成本的下降，機(jī)器人的投資回收期還將進(jìn)一步縮短，將有助于機(jī)器人逐步實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)力替代。
機(jī)器人換人的節(jié)奏仍然沒有結(jié)束，隨著人工成本進(jìn)一步提升，機(jī)器人價(jià)格進(jìn)一步下滑，機(jī)器人在下游應(yīng)用的領(lǐng)域逐步拓寬，機(jī)器人需求仍然保持景氣向上。
2.2.3.國(guó)產(chǎn)機(jī)器人迎來(lái)巨大替代空間
工業(yè)機(jī)器人的市場(chǎng)目前被日本四大家壟斷，國(guó)產(chǎn)化的替代空間還很大。我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展較晚，受零部件供應(yīng)、相關(guān)技術(shù)和加工工藝等因素影響，中國(guó)市場(chǎng)上工業(yè)機(jī)器人基本被以ABB、庫(kù)卡、發(fā)那科和安川四大巨頭為主的國(guó)外機(jī)器人品牌占據(jù)著，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人品牌僅占約8%的市場(chǎng)份額。中國(guó)處于工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)鏈下游，多數(shù)廠商承擔(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。隨著我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)需求的迅速擴(kuò)大，國(guó)內(nèi)企業(yè)的自主研發(fā)投入的不斷加大，研發(fā)能力不斷提升，未來(lái)幾年將拉近與國(guó)際廠商的差距，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人將填補(bǔ)巨大的替代空間。
3工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈分析
3.1.工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈
工業(yè)機(jī)器人具備在高危環(huán)境下生產(chǎn)、生產(chǎn)效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)、精度高等特點(diǎn)，它是通過(guò)編程或示教方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，同時(shí)具備擬人形態(tài)及功能的裝置，主要由本體、伺服電機(jī)、減速機(jī)、控制器、傳感器等核心零部件構(gòu)成，操作系統(tǒng)包括伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、視覺系統(tǒng)等。
機(jī)器人自動(dòng)化行業(yè)按產(chǎn)業(yè)鏈分為上游、中游和下游。上游生產(chǎn)核心零部件：包括減速器、伺服系統(tǒng)、控制器;中游是本體生產(chǎn)商，包括工業(yè)機(jī)器人本體、服務(wù)機(jī)器人本體。下游是系統(tǒng)集成商，包括單項(xiàng)系統(tǒng)集成商、綜合系統(tǒng)集成商。
工業(yè)機(jī)器人優(yōu)于傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備的原因主要在于上游的關(guān)鍵基礎(chǔ)部件。從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，工業(yè)機(jī)器人由控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，分別對(duì)應(yīng)控制器、伺服電機(jī)和減速器等核心零部件。從成本上來(lái)看，核心零部件占工業(yè)機(jī)器人成本大頭，約72%左右。多軸工業(yè)機(jī)器人的成本構(gòu)成中，機(jī)械本體約占22%;伺服系統(tǒng)約占24%;減速器系統(tǒng)約占36%;控制系統(tǒng)約占12%;其他外設(shè)約占6%。
我國(guó)工業(yè)機(jī)器人主要集中在本體和集成端，原因在于核心零部件缺失嚴(yán)重抬高國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人成本，制約行業(yè)發(fā)展。多數(shù)廠商承擔(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。關(guān)鍵基礎(chǔ)部件中，減速器控制器在國(guó)內(nèi)大部分知名機(jī)器人本體制造企業(yè)均已實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)，但和國(guó)際水平仍有差距;而另兩個(gè)關(guān)鍵基礎(chǔ)部件——伺服電機(jī)和減速器，仍大量依賴進(jìn)口。全球減速器行業(yè)集中度很高，兩家日本公司納博特斯(Nabtesco)和哈默納科(Harmonic Drive)控制的全球機(jī)器人減速器市場(chǎng)超過(guò)75%(工業(yè)機(jī)器人用減速器軸承的開發(fā)與應(yīng)用，《機(jī)械工程師》2015年第5期)，包括ABB、FANUC、KUKA、MOTOMAN在內(nèi)的國(guó)際主流機(jī)器人廠商的減速器均由以上兩家公司提供。國(guó)內(nèi)機(jī)器人市場(chǎng)主要采購(gòu)以上兩家企業(yè)的減速器，但采購(gòu)成本往往較高，這成為了制約國(guó)產(chǎn)機(jī)器人發(fā)展的主要瓶頸之一。
國(guó)產(chǎn)機(jī)器人比進(jìn)口機(jī)器人貴，原因在零部件上。根據(jù)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)發(fā)布的《2014-2019年中國(guó)釹鐵硼永磁材料產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)分析及投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告》，目前一臺(tái)165kg
焊接機(jī)器人成本國(guó)內(nèi)約為29.9萬(wàn)元，而國(guó)外大約為16.86萬(wàn)元。零部件成本差異是造成國(guó)內(nèi)外機(jī)器人成本差距的最大因素，其中減速器是成本差異最大部分，國(guó)內(nèi)和國(guó)外和成本比達(dá)到4.4，控制器的國(guó)內(nèi)外成本比,達(dá)2.6，伺服電機(jī)(驅(qū)動(dòng))的國(guó)內(nèi)外成本比為1.68(1.95)。國(guó)內(nèi)的材料消耗也更大，如在永磁同步伺服電機(jī)中釹鐵硼材料成本，國(guó)內(nèi)單體用量比國(guó)外高接近1倍。
3.2.核心零部件——市場(chǎng)需求廣闊，亟需國(guó)產(chǎn)化突破
國(guó)內(nèi)減速器、伺服電機(jī)市場(chǎng)需求廣闊。一般而言，一套工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)手臂需要配備一個(gè)減速器和伺服電機(jī)，那一套工業(yè)機(jī)器人需要配備4-6個(gè)減速器/伺服電機(jī)和1套控制系統(tǒng)。根據(jù)世界機(jī)器人協(xié)會(huì)的預(yù)測(cè)，2015-2017年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量將保持12%的年增長(zhǎng)率，分別達(dá)到6.395萬(wàn)臺(tái)、7.162萬(wàn)臺(tái)和8.022萬(wàn)臺(tái)。假設(shè)平均一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人平均配備5個(gè)減速器/伺服電機(jī)，工業(yè)機(jī)器人精密減速器/伺服電機(jī)的2015-2017年的需求量將達(dá)到31.98萬(wàn)套、35.8萬(wàn)套和40.1萬(wàn)套。
工業(yè)機(jī)器人零部件亟需國(guó)產(chǎn)化突破，并且是規(guī)模化量產(chǎn)的突破，否則沒有意義。減速器是國(guó)內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)必須攻克的關(guān)卡，盡管研發(fā)過(guò)程漫長(zhǎng)充滿挑戰(zhàn)，也有少數(shù)公司經(jīng)過(guò)多年研發(fā)，生產(chǎn)出了減速器，但未大規(guī)模量產(chǎn)。日本減速器掌握減速器市場(chǎng)的絕大份額，大規(guī)模量產(chǎn)，生產(chǎn)成本低，掌握了定價(jià)權(quán)。根據(jù)我們的草根調(diào)研，國(guó)外進(jìn)口RV減速器價(jià)格是國(guó)內(nèi)企業(yè)減速器產(chǎn)品的3倍，他們還有很大的降價(jià)空間擠壓中國(guó)品牌。國(guó)內(nèi)即使研發(fā)出合格的減速器，也得量產(chǎn)才有意義。否則沒有量，就算技術(shù)達(dá)到日本標(biāo)準(zhǔn)，日本四大家機(jī)器人公司同樣不會(huì)買中國(guó)的。
3.2.1.減速器——機(jī)器人的關(guān)節(jié)，不能缺失之痛
減速器對(duì)機(jī)器人意味著什么?精密減速器，是一種精密的動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，它利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機(jī)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的裝置，從而降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。精密減速器是工業(yè)機(jī)器人最重要的零部件，工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的核心部件“關(guān)節(jié)”就是由它構(gòu)成，每個(gè)關(guān)節(jié)都要用到不同的減速機(jī)產(chǎn)品。
按結(jié)構(gòu)不同，工業(yè)機(jī)器人用精密減速器可以分為五類，RV減速器和諧波減速器是工業(yè)機(jī)器人最主流的精密減速器。精密減速器按照結(jié)構(gòu)的不同，可以分為諧波齒輪減速器、擺線針輪行星減速器、RV減速器、精密行星減速器和濾波齒輪減速器五類。在精度、扭矩、剛度、傳送效率等衡量減速器的各個(gè)性能指標(biāo)上，它們各有不同。其中，RV減速器和諧波減速器是工業(yè)機(jī)器人最主流的精密減速器。
RV減速器和諧波減速器是工業(yè)機(jī)器人中使用最主要的減速器，RV減速器在先進(jìn)機(jī)器人傳動(dòng)中有逐漸取代諧波減速器的趨勢(shì)。世界75%的精密減速器市場(chǎng)被日本的Harmonica Drive和Nabtesco占領(lǐng)，其中Nabtesco生產(chǎn)RV減速器，約占60%的份額，Hamonica Drive生產(chǎn)諧波減速器，約占15%的份額。RV減速機(jī)主要用于20公斤以上的機(jī)器人關(guān)節(jié)，諧波用在20公斤以下機(jī)器人關(guān)節(jié)。RV減速器不像諧波減速器那樣隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)精度會(huì)顯著降低，在先進(jìn)機(jī)器人傳動(dòng)中有逐漸取代諧波減速器的趨勢(shì)。但由于RV減速機(jī)組成零件更復(fù)雜，承載強(qiáng)度更高，不光制造難度要比諧波減速機(jī)大，其生產(chǎn)線投資規(guī)模遠(yuǎn)大于諧波減速機(jī)。
回顧減速器兩巨頭的前世今生，他們的減速器業(yè)務(wù)都經(jīng)過(guò)了數(shù)十年的發(fā)展。如Nabtesco的RV減速器，前身正是帝人精機(jī)的主流產(chǎn)品。70年代開始，帝人精機(jī)減速器作為挖掘設(shè)備驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的核心部件使用。80年代早期，應(yīng)世界主要機(jī)器人制造商要求，帝人精機(jī)改進(jìn)了RV減速器，使之更加精準(zhǔn)可靠，符合機(jī)器人制造行業(yè)的嚴(yán)格要求。取得了精密擺線針輪RV減速機(jī)專利后，于1986年開始批量生產(chǎn)，從此開始為現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)應(yīng)用進(jìn)行配套。可見，減速器是需要時(shí)間積淀成功的。
我國(guó)精密減速器為起步晚，逆襲挑戰(zhàn)重重。相比日本巨頭幾十年的積淀，中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人用精密減速器研究開始較晚，技術(shù)不成熟，形成了精密減速器不能自給自足的局面，嚴(yán)重依賴進(jìn)口。RV減速器需要傳遞很大的扭矩，承受很大的過(guò)載沖擊，保證預(yù)期的工作壽命，因而在設(shè)計(jì)上使用了過(guò)定位結(jié)構(gòu)，加工十分困難。看似簡(jiǎn)單的RV減速器，實(shí)則是對(duì)我國(guó)工業(yè)基礎(chǔ)系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。昂貴進(jìn)口的通用機(jī)床不一定能生產(chǎn)出精密零部件，不是僅僅引進(jìn)幾臺(tái)進(jìn)口設(shè)備就可以生產(chǎn)制造出來(lái)的，沒有吃透相關(guān)材料、熱處理、工藝等是不可能生產(chǎn)出精密減速器的。國(guó)內(nèi)有部分公司在技術(shù)水平上取得了重大突破，目前也未形成較大的銷售規(guī)模。
國(guó)內(nèi)涉足RV精密減速器的公司有上市公司秦川機(jī)床、上海機(jī)電、巨輪股份，新三板公司有唯一標(biāo)的恒華股份，非上市公司有南通振康、恒豐泰、武漢精華、上海精華、山東帥克等，涉足諧波減速器的有非上市公司蘇州綠的諧波傳動(dòng)科技有限公司、北京中技美克諧波傳動(dòng)有限公司等。
3.2.2.伺服電機(jī)：工業(yè)機(jī)器人的必不可少的關(guān)鍵零部件
機(jī)器人電動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是利用各種電機(jī)產(chǎn)生的力矩和力，直接或間接地驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體以獲得機(jī)器人的各種運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通常由伺服電機(jī)以及伺服驅(qū)動(dòng)器組成。除了可以進(jìn)行速度與轉(zhuǎn)矩控制外，伺服系統(tǒng)還可以進(jìn)行精確、快速、穩(wěn)定的位置控制。伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)充馬達(dá)間接變速裝置，它將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象，可使控制速度、位置精度非常準(zhǔn)確。
機(jī)器人對(duì)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求非常嚴(yán)格，交流伺服電機(jī)在工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用。機(jī)器人對(duì)伺服電機(jī)的嚴(yán)格要求：1)快速響應(yīng)性，電伺服系統(tǒng)的靈敏性愈高，快速響應(yīng)性能愈好。2)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩慣量比大，在驅(qū)動(dòng)負(fù)載的情況下，要求機(jī)器人的伺服電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小。3)控制特性的連續(xù)性和直線性，隨著控制信號(hào)的變化，電機(jī)的轉(zhuǎn)速能連續(xù)變化，有時(shí)還需轉(zhuǎn)速與控制信號(hào)成正比或近似成正比，調(diào)速范圍寬，能使用于1：1000～10000的調(diào)速范圍。4)體積小、質(zhì)量小、軸向尺寸短，以配合機(jī)器人的體形。5)能經(jīng)受得起苛刻的運(yùn)行條件，可進(jìn)行十分頻繁的正反向和加減速運(yùn)行，并能在短時(shí)間內(nèi)承受數(shù)倍過(guò)載。交流伺服驅(qū)動(dòng)器因其具有轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比高、無(wú)電刷及換向火花等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用。
目前國(guó)內(nèi)高端市場(chǎng)主要被國(guó)外名企占據(jù)，主要來(lái)自日本和歐美，未來(lái)國(guó)產(chǎn)替代空間大。目前國(guó)外品牌占據(jù)了中國(guó)交流伺服市場(chǎng)近80%的市場(chǎng)份額，主要來(lái)自日本和歐美。其中，日系產(chǎn)品以約50%的市場(chǎng)份額居首，其著名品牌包括松下、三菱電機(jī)、安川、三洋、富士等，其產(chǎn)品特點(diǎn)是技術(shù)和性能水平比較符合中國(guó)用戶的需求，以良好的性價(jià)比和較高的可靠性獲得了穩(wěn)定且持續(xù)的客戶源，在中小型OEM市場(chǎng)上尤其具有壟斷優(yōu)勢(shì)。未來(lái)五年，我國(guó)伺服系統(tǒng)行業(yè)受益于產(chǎn)業(yè)升級(jí)的影響，將保持較快增長(zhǎng)，國(guó)產(chǎn)替代空間還很大。
國(guó)產(chǎn)伺服產(chǎn)品將重現(xiàn)國(guó)產(chǎn)發(fā)頻器癿光輝歷程，進(jìn)口替代加速迚行。起步相對(duì)較早的國(guó)產(chǎn)變頻器已經(jīng)在OEM市場(chǎng)取得較好成績(jī)，而國(guó)產(chǎn)伺服產(chǎn)品技術(shù)正在不斷進(jìn)步，我們認(rèn)為本土伺服產(chǎn)品未來(lái)有望復(fù)制國(guó)產(chǎn)變頻器的發(fā)展路線，在OEM進(jìn)口替代市場(chǎng)取得較大突破。
中國(guó)內(nèi)較大的伺服品牌市場(chǎng)包括上市公司埃斯頓、匯川技術(shù)、華中數(shù)控、廣州數(shù)控、和利時(shí)、新時(shí)達(dá)，新三板公司北超伺服。其中，匯川技術(shù)提供的機(jī)器人解決方案中伺服電機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)自給，新時(shí)達(dá)、埃斯頓部分型號(hào)機(jī)器人開始使用自行研制的控制器和伺服系統(tǒng)，北超伺服能夠?yàn)榭蛻籼峁╇姍C(jī)與驅(qū)動(dòng)器一體化產(chǎn)品。
3.2.3.控制器：與國(guó)際差距最小的機(jī)器人零部件
機(jī)器人控制器是機(jī)器人控制系統(tǒng)的核心大腦。控制器的主要任務(wù)是對(duì)機(jī)器人的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)、逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)求解，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的操作空間坐標(biāo)和關(guān)節(jié)空間坐標(biāo)的相互轉(zhuǎn)換，完成機(jī)器人的軌跡規(guī)劃任務(wù)，實(shí)現(xiàn)高速伺服插補(bǔ)運(yùn)算、伺服運(yùn)動(dòng)控制。機(jī)器人控制器由機(jī)器人控制器硬件和機(jī)器人控制器軟件組成。機(jī)器人控制器的軟件部分是工業(yè)機(jī)器人的“心臟”，隨著科技的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人從下位機(jī)到上位機(jī)的應(yīng)用軟件方面都有了不同程度的研究成果。
控制器的市場(chǎng)份額基本和機(jī)器人保持一致，國(guó)內(nèi)企業(yè)控制器尚未形成較大市場(chǎng)份額。控制器、軟件與本體一樣，一般由機(jī)器人廠家自主設(shè)計(jì)研發(fā)。目前國(guó)外主流機(jī)器人廠商的控制器均為在通用的多軸運(yùn)動(dòng)控制器平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行自主研發(fā)，各品牌機(jī)器人均有自己的控制系統(tǒng)與之匹配。因此控制器的市場(chǎng)份額基本和機(jī)器人保持一致，國(guó)內(nèi)企業(yè)控制器尚未形成市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
國(guó)內(nèi)企業(yè)機(jī)器人控制器產(chǎn)品已經(jīng)交為成熟，是機(jī)器人產(chǎn)品中與國(guó)外產(chǎn)品差距最小的關(guān)鍵零部件，國(guó)內(nèi)控制器與國(guó)外產(chǎn)品存在的差距主要在控制算法和二次開發(fā)平臺(tái)的易用性方面。控制系統(tǒng)的開發(fā)涉及較多的核心技術(shù)，包括硬件設(shè)計(jì)，底層軟件技術(shù)，上層功能應(yīng)用軟件等，隨著技術(shù)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累，國(guó)內(nèi)機(jī)器人控制器所采用的硬件平臺(tái)和國(guó)外產(chǎn)品相比并沒有太大差距，差距主要體現(xiàn)在控制算法和二次開發(fā)平臺(tái)的易用性方面。
未來(lái)幾年中國(guó)國(guó)產(chǎn)機(jī)器人將得到快速發(fā)展，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人控制器應(yīng)用市場(chǎng)面臨較好的發(fā)展契機(jī)，尤其是在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域深耕多年的企業(yè)。機(jī)器人軸數(shù)越多，對(duì)控制器性能要求也越高：機(jī)器人自由度的高低取決于其可移動(dòng)的關(guān)節(jié)數(shù)目，關(guān)節(jié)數(shù)愈多，自由度越高，位移精準(zhǔn)度也越高，其所使用的伺服電機(jī)數(shù)量就相對(duì)較多，即越精密的工業(yè)型機(jī)器人所用的伺服電機(jī)數(shù)量愈多。一般每臺(tái)多軸機(jī)器人由一套控制系統(tǒng)控制，也意味著控制器性能要求越高。隨著中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的快速發(fā)展，具有較強(qiáng)研發(fā)能力的公司會(huì)具備更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
本體：打通上下游產(chǎn)業(yè)鏈，體現(xiàn)于入口價(jià)值
機(jī)器人本體是什么?機(jī)器人本體屬于設(shè)備集成的范疇。按照機(jī)械結(jié)構(gòu)分，機(jī)器人本體可分為直角坐標(biāo)機(jī)器人、SCARA機(jī)器人、關(guān)節(jié)型機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人及其他。不同種類或行業(yè)的機(jī)器人，對(duì)技術(shù)指標(biāo)有不同的側(cè)重要求。如汽車行業(yè)的焊接機(jī)器人對(duì)關(guān)節(jié)型機(jī)器人本體有較高精度和速度和要求，而碼垛類機(jī)器人、
搬運(yùn)機(jī)器人則對(duì)負(fù)載能力要求比較高，應(yīng)用于電子行業(yè)較多的SCARA機(jī)器人則對(duì)精度和速度要求比較高。全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)主要為關(guān)節(jié)型全球工業(yè)機(jī)器人。
機(jī)器人本體企業(yè)可以有效整合上游零部件企業(yè)和下游系統(tǒng)集成商。機(jī)器人本體制造商負(fù)責(zé)工業(yè)機(jī)器人支柱、手臂、底座等部件與精密減速器等零部件生產(chǎn)加工組裝及銷售，應(yīng)用和集成可以本體企業(yè)自己實(shí)施，也可以給集成商來(lái)完成，本體企業(yè)具有有效整合上游零部件和下游系統(tǒng)集成商的入口能力。國(guó)際上的工業(yè)機(jī)器人本體制造商包括庫(kù)卡、ABB、發(fā)那科、安川電機(jī)等。國(guó)內(nèi)包括新松機(jī)器人、廣州數(shù)控、銳奇股份、埃斯頓、埃夫特、佳士科技、亞威股仹等。國(guó)內(nèi)大多數(shù)機(jī)器人本體公司以采購(gòu)集成為主。
2014年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人本體市場(chǎng)規(guī)模84億，預(yù)計(jì)2018年機(jī)器人本體市場(chǎng)規(guī)模為300億，還有2.7倍的空間。根據(jù)世界機(jī)器人協(xié)會(huì)的最新數(shù)據(jù)和《中國(guó)制造2025》工業(yè)機(jī)器人技術(shù)路線圖，預(yù)計(jì)我國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)未來(lái)4年復(fù)合增速約為30%，若以20萬(wàn)元/臺(tái)的測(cè)算，則2018年我國(guó)機(jī)器人本體市場(chǎng)規(guī)模為300億，是2014年的2.67倍。
經(jīng)濟(jì)型本體是國(guó)產(chǎn)機(jī)器人本體的發(fā)展方向。國(guó)外機(jī)器人行業(yè)伴隨汽車行業(yè)的成長(zhǎng)，而且汽車行業(yè)對(duì)機(jī)器人精度、效率和穩(wěn)定性要求都非常高。在汽車領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)機(jī)器人企業(yè)短期不能和國(guó)外企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。開發(fā)應(yīng)用于汽車產(chǎn)業(yè)以外一般制造業(yè)的經(jīng)濟(jì)型機(jī)器人是國(guó)產(chǎn)機(jī)器人本體現(xiàn)階段的發(fā)展方向。經(jīng)濟(jì)型本體包括低成本的六軸通用機(jī)器人和三、四軸專用機(jī)器人。經(jīng)濟(jì)型本體分為兩類：1)國(guó)產(chǎn)核心零部件可以突破，國(guó)內(nèi)機(jī)器人企業(yè)可以批量化生產(chǎn)降低成本的通用六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人;2)應(yīng)用于某一領(lǐng)域的專用機(jī)器人，如用于電子行業(yè)的SCARA機(jī)器人、桌面機(jī)器人就屬于經(jīng)濟(jì)型本體中的專機(jī)，這類專用機(jī)器人通常三、四軸(國(guó)外通常稱為機(jī)械手)。在電子、家電制造、金屬制造、塑料化工、食品等行業(yè)，外資機(jī)器人企業(yè)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)和客戶基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)并不明顯，客戶更加注重機(jī)器人產(chǎn)品的性價(jià)比，這是國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的超車機(jī)會(huì)。
長(zhǎng)期看好能研制出適合中國(guó)市場(chǎng)需求的，具備成功五要素的機(jī)器人企業(yè)。“伺服系統(tǒng)”、“控制器”、“核心算法”、“精密減速器”,以及“應(yīng)用和集成技術(shù)”這五大核心技術(shù)被稱為機(jī)器人本體的“成功五要素”。國(guó)內(nèi)機(jī)器人本體要發(fā)展的好，在這五大領(lǐng)域至少要有2個(gè)是擅長(zhǎng)的。首先伺服系統(tǒng)和控制器這兩塊要吃透，然后在核心算法方面需要做到比較好。高精度機(jī)械傳動(dòng)(即減速機(jī))可以采用外購(gòu)。應(yīng)用和集成可以本體企業(yè)自己實(shí)施，也可以給集成商來(lái)完成。
3.2.4.集成：目前大多數(shù)國(guó)內(nèi)機(jī)器人廠商業(yè)務(wù)集中于此，競(jìng)爭(zhēng)激烈
從產(chǎn)業(yè)鏈的角度看，機(jī)器人本體(單元)是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，而下游系統(tǒng)集成則是機(jī)器人商業(yè)化、大規(guī)模普及的關(guān)鍵。只有機(jī)器人裸機(jī)是不能完成任何工作的，需要通過(guò)系統(tǒng)集成之后才能為終端客戶所用。系統(tǒng)集成方案解決商處于機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的下游應(yīng)用端，為終端客戶提供應(yīng)用解決方案，其負(fù)責(zé)工業(yè)機(jī)器人軟件系統(tǒng)開發(fā)和集成，是工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)作業(yè)的重要構(gòu)成。在我國(guó)，系統(tǒng)集成商多是從國(guó)外購(gòu)置機(jī)器人整機(jī)，根據(jù)不同行業(yè)或客戶的需求，制定符合生產(chǎn)需求的解決方案。
中國(guó)與美國(guó)類似，機(jī)器人公司集中在機(jī)器人系統(tǒng)集成領(lǐng)域。在工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程中，世界形成了三種不同的發(fā)展模式：日本模式、歐洲模式和美國(guó)模式。目前中國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化的模式與美國(guó)接近，即本身生產(chǎn)的機(jī)器人較少，眾多企業(yè)集中于機(jī)器人系統(tǒng)集成這一塊。其中原因是工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵零部件的核心技術(shù)主要掌握在幾家國(guó)際巨頭手中，機(jī)器人本體生產(chǎn)成本過(guò)高。
機(jī)器人系統(tǒng)集成商作為中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)上的主力軍，普遍規(guī)模較小，年產(chǎn)值不高，面臨強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)壓力。根據(jù)高工產(chǎn)研機(jī)器人研究院(GGII)的數(shù)據(jù)顯示，截至2014年9月，中國(guó)機(jī)器人相關(guān)企業(yè)428家，其中系統(tǒng)集成商就占88%，并且從相關(guān)市場(chǎng)數(shù)據(jù)來(lái)看，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)集成商規(guī)模都不大，銷售收入1個(gè)億以下的企業(yè)占大部分，能做到5個(gè)億的就是行業(yè)的佼佼者，10個(gè)億以上的全國(guó)范圍屈指可數(shù)。由于硬件產(chǎn)品價(jià)格逐年下降、利潤(rùn)也越來(lái)越薄，僅靠項(xiàng)目帶動(dòng)硬件產(chǎn)品的銷售模式已經(jīng)成為過(guò)去時(shí)，同時(shí)進(jìn)入系統(tǒng)集成這個(gè)領(lǐng)域的門檻越來(lái)越低，競(jìng)爭(zhēng)就更為激烈。系統(tǒng)集成的壁壘相對(duì)較低，與上下游議價(jià)能力較弱，毛利水平不高，但其市場(chǎng)規(guī)模要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于本體市場(chǎng)。
文章來(lái)源，
工業(yè)機(jī)器人維修官網(wǎng)：m.ratachina.com
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