

如今,工業機器人不僅在航空航天、汽車、船舶、半導體等高端制造業得到應用,還在家具、食品、建材、紡織等傳統行業實現應用,有效解決了高風險作業、精密加工難度大等問題。
2023年2月1日,中國機器人產業聯盟公布的數據顯示,2022年1月-12月全國規模以上工業企業的工業機器人累計完成產量44.3萬套。
制造業是國民經濟的主體,是立國之本、興國之器、強國之基。工業機器人可以有效提高企業的生產效率,降低企業的運營成本和生產風險,被譽為“制造業皇冠頂端的明珠”。其研發、制造、應用是衡量一個國家科技創新和高端制造業水平的重要標志。
近年來,我國機器人產業呈現強勁發展勢頭,產業規模快速增長,技術水平大幅提升,應用深度和廣度加速拓展。
產業蓬勃發展
在上海的一家汽車制造工廠里,十幾臺機械手臂在流水線兩側有規律地上下揮舞,輕松地完成著焊接工作。
在北京的一處現代化物流倉庫內,機械臂不停地為傳送帶上的商品貼好條形碼,并將其分揀入庫。
甚至在太空,也有機械臂的身影——2021年7月,中國空間站核心艙機械臂首次托舉航天員到指定位置圓滿完成出艙操作,抬升天和核心艙艙外全景相機的位置,并驗證了機械臂的大范圍轉移能力。
這些應用于各領域,能完成或是繁重、枯燥,或是高難度、高精度工作的多關節機械手,就是工業機器人。
工業機器人是廣泛用于工業領域的多關節機械手或多自由度的機器裝置,具有一定的自動性,可依靠自身的動力能源和控制能力實現各種工業加工制造功能,主要應用場合為搬運、碼垛、包裝、噴涂和焊接等。在傳統的工業制造中,工業機器人在汽車、金屬制品、電子和橡膠等行業已經得到了非常廣泛的應用。
隨著經濟社會加快數字化發展,尤其是各行各業加快數字化轉型,工業機器人已成為各大企業發展智能制造的核心裝備,制造業機器人密度快速提升。
工業機器人密度是衡量制造業自動化程度的關鍵指標。在數字化、智能化的快速發展下,我國工業機器人使用密度不斷提升。
國際機器人聯合會(IFR)發布的《2022年世界機器人報告》顯示,得益于在工業機器人領域的大量投資,2021年中國工業機器人密度達到每萬名工人中有322臺工業機器人,居全球第五。2021年全球制造業自動化程度最高的5個國家分別是韓國、新加坡、日本、德國和中國。
我國對機器人的研究始于20世紀70年代,先后經歷了20世紀八九十年代的原型和示范階段,以及21世紀初的產業化階段。自2010年以來,中國機器人市場發展迅速,并帶動了全球機器人市場的快速發展。自2014年我國工業機器人市場規模超過日本,首次躍居全球第一后,已連續多年保持全球工業機器人市場規模第一的地位。
近年來,我國工業機器人發展不斷提速。2020年中國機器人產業營業收入突破1000億元。
從應用市場端看,我國工業機器人在越來越多的場景得到應用,已覆蓋國民經濟60個行業大類、168個行業中類。如今,工業機器人不僅在航空航天、汽車、船舶、半導體等高端制造業得到應用,還在家具、食品、建材、紡織等傳統行業實現應用,有效解決了高風險作業、精密加工難度大等問題。
除了高速增長的市場規模外,我國機器人產業特色化發展路徑也逐漸清晰。面對國際機器人領軍企業已占據汽車整車制造、3C制造等主流應用領域大部分市場份額的現狀,我國涌現出一批技術實力較強的機器人企業,緊跟行業實際需求,推出一批成熟的應用方案。
其中,戰略性新興產業成為機器人應用新陣地。數據顯示,2021年,我國新能源汽車產量367.7萬輛,同比增長152.5%;全國鋰離子電池產量324吉瓦時,同比增長106%;光伏發電并網裝機容量突破3億千瓦大關,連續7年穩居全球首位。我國機器人企業圍繞新能源汽車、鋰電、光伏的產品生產以及使用維護中的需求,推出創新解決方案,推動了戰略性新興產業機器人安裝量快速增長。
政策助力行業向好發展
2022年8月19日,在2022世界機器人大會上,工業和信息化部副部長辛國斌表示:“機器人產業正在迎來一個創新發展、升級換代的重要機遇期。”
作為先進制造領域,近年來,中國工業機器人行業受到各級政府的高度重視和國家產業政策的重點支持。國家陸續出臺了多項政策,鼓勵工業機器人行業發展與創新。
為了加快國內智能制造產業發展,工業和信息化部持續強化機器人產業的政策引導和扶持推動。2021年12月,工業和信息化部聯合14個部門印發了《“十四五”機器人產業發展規劃》,進一步提出將通過培育骨干企業、提升產業鏈水平、加大應用推廣、完善發展環境等舉措,加快推動工業機器人產業創新發展,并把加強機器人科技人才培養作為保障措施的重要內容。
2023年1月,工業和信息化部等17部門印發《“機器人+”應用行動實施方案》。該方案提出,到2025年,制造業機器人密度較2020年實現翻番,服務機器人、特種機器人行業應用深度和廣度顯著提升;同時,方案聚焦十大應用重點領域,突破100種以上機器人創新應用技術及解決方案,推廣200個以上具有較高技術水平、創新應用模式和顯著應用成效的機器人典型應用場景,打造一批“機器人+”應用標桿企業。
“機器人+”正在迎來一波政策紅利。
在機器人+制造方面,多部門在2023年1月發布《2022年度智能制造示范工廠揭榜單位和優秀場景名單》,一批應用了機器人技術的智能生產線入選。
在相關部委的引導支持下,各地積極落實,推動機器人應用場景拓展。
近幾年,北京、上海、浙江、江蘇、廣東、福建、山東等省市紛紛依托機器人產業進行制造業轉型升級,推出了一系列鼓勵支持機器人產業發展的政策及舉措,比如高端產品服務認證獎勵、典型應用場景征集、舉辦相關技能大賽等。
廣東省是國內機器人產業的主要聚集區之一。在機器人這條“賽道”上,廣東已先行布局,頻出利好政策為機器人產業發展添力。2021年,《廣東省制造業高質量發展“十四五”規劃》提出,以廣州、深圳、珠海、佛山、東莞、中山為依托,推動工業機器人在高端制造及傳統支柱產業的示范應用,建設國內領先、世界知名的機器人產業創新、研發和生產基地。
近期,各地還上馬了一批機器人應用的新項目,這些新應用主要集中在制造業方面。2023年1月28日,河南省第七期“三個一批”項目建設活動啟動,其中包括河南布科思機器人有限公司年產1萬臺紫外線消殺機器人項目、生態環保型煤炭智能儲配示范基地項目等。年可生產管道安全檢測機器人500臺的AI智能裝備研發制造基地項目在河北省唐山市路南區建設正酣,項目建成后,將填補北方市場電力巡檢機器人領域空白……
突破關鍵核心技術
工業機器人產業鏈包括上游核心零部件、中游機器人本體和下游集成應用3部分。上游包括控制器、伺服電機、減速器、傳感器、末端執行器等零部件的生產廠商。其中,控制器、伺服電機和減速器是工業機器人三大核心零部件。中游是本體生產商,負責工業機器人本體的組裝和集成。下游是集成應用商,負責根據不同的應用場景和用途對工業機器人進行有針對性地系統集成和軟件二次開發。
工業機器人產業鏈的關鍵環節是上游核心零部件。它占據了工業機器人整機大部分的成本和利潤,也是技術上的核心和難點,是影響機器人性能最重要的部分。其中,控制器、伺服電機、減速器這三大核心零部件的成本占工業機器人總成本約70%(減速器占整機成本約35%,伺服占整機成本約20%,控制器占整機約15%),而本體和其他部分僅占整機的15%、15%。
根據IFR統計數據測算,近5年中國工業機器人市場規模始終保持增長態勢,2022年市場規模繼續保持增長,預計將達到87億美元。預計到2024年,中國工業機器人市場規模將超110億美元。
近年來,工業機器人國產化正在加速。國內廠商攻克了減速器、控制器、伺服系統等關鍵核心零部件領域的部分難題,核心零部件國產化的趨勢逐漸顯現,替代進程加速。
隨著工業機器人、高端數控機床等智能制造領域的快速發展,諧波與旋轉矢量(RV)減速器已成為高精密傳動領域廣泛使用的精密減速器。隨著國家對智能制造領域的大力投入,我國核心零部件的研究領域取得了一定成效,涌現出了一批快速進步的精密減速器制造企業。
目前,國內諧波減速器龍頭企業綠的諧波開始國產替代。綠的諧波招股說明書顯示,其產品在"2017年-2019"年的下游應用中,機器人(包括多關節機器人、協作機器人、"SCARA、DELTA、服務機器人、AGV"及巡檢機器人)應用占比達79.4%,高端數控機床應用占比7.5%。2021年綠的諧波在機器人行業的營業收入占總營收的比例為81.0%。
另外,天風證券研報顯示,雙環傳動、中大力德和秦川機床等國產RV減速器企業已實現批量銷售,國產化的進程突破了長達30年以來被日本精密制造企業壟斷的局面。
伺服系統領域上,國產廠商埃斯頓伺服驅動器產品與安川電機“Σ系列”產品均具備免調諧功能、最高轉速基本相同,該公司也是國內少數具備機器人全產業鏈的企業之一。
雷賽智能的部分伺服技術已達到世界級水平,并與比亞迪、大族激光、立訊精密等企業建立長期合作關系。2020年,該公司利用光伏、鋰電、物流、防疫相關等行業需求高增,伺服系統類業務大增22.6%,錄得1.66億元收入,為該公司第二大業務。
作為國內伺服電機的領軍企業,2022年上半年,匯川技術通用伺服系統在中國市場份額約"21.6%,穩居第一,超過第二名西門子、第三名松下之和。
近些年,我國機器人企業從模仿到原創,自主創新能力不斷增強,在激烈的市場競爭中逐步占據一席之地。辛國斌表示:“近年來,中國機器人產業基礎能力明顯提升,核心零部件取得階段性突破,以機器人操作系統為代表的核心軟件部分關鍵技術取得進展并得到了實際應用?!?/p>
細分賽道擴充
在堆滿集裝箱的工廠中,搬運機器人根據搬運物件的特點,對成百垛物品進行高效地分類搬運;汽車制造車間里,焊接機器人實現自動焊接;器械裝配現場,裝配機器人按照工作指示對零件進行準確無誤地安裝……
工業機器人領域,涵蓋眾多細分賽道,隨著應用場景的加深與拓寬,細分賽道也在持續擴充。從最近幾年的趨勢來看,伴隨著工業機器人的應用場景愈加廣泛,苛刻的生產環境對機器人的體積、重量、靈活度等提出了更高的要求,工業機器人正朝著小型化、輕型化、柔性化的方向發展,類人精細化操作能力不斷增強。
《“十四五”機器人產業發展規劃》提及,工業機器人包括焊接機器人、真空(潔凈)機器人、民爆物品生產機器人、物流機器人、協作機器人、移動操作機器人等,這些細分領域已吸引了眾多大廠與投資機構的關注與加入。
如今,格力已經形成了成熟的智能制造生產流程。走進格力電器生產車間,就可以看到工業機器人、數控機床、5G、AI等先進科技充分融入生產的場景:集控中心的大屏幕上,全產線虛擬仿真實現了從產品設計、生產計劃到制造執行的全流程數字化;產線上,烙刻著格力品牌標志的工業機器人替代傳統人工高質量完成各項質檢工序;車間通道上,AGV導航車與智能電子倉實現智能調度、精準配送……高度自動化已成為格力工廠的常態。
除了京東、順豐、美的、格力等傳統勞動密集型企業向智能制造、自動化升級轉型的“剛需”,騰訊、美團以及字節跳動等,都不約而同把觸手伸向機器人賽道。
近幾年,資本對機器人投資抱有極高的熱情,國內機器人產業投融資持續活躍也初步形成了產業和資本聯動發展格局。
據不完全統計,2022年工業機器人領域投融資事件100余起,投融資金額接近200億元。從2022年的融資市場來看,1月-9月工業機器人行業融資市場相對火熱。其中較有代表性的節卡機器人、艾利特機器人、珞石機器人、小冰科技、來福諧波、大族機器人、合川科技、非夕等企業均完成了超億元的大額融資。特別是節卡機器人,在2022年7月下旬完成了D輪約10億元人民幣融資交割,成為協作機器人領域融資輪次最多、融資規模最大的企業。
此外,2022年IPO企業數量明顯增長。
2022年6月,井松智能IPO過會,科創板成功上市,智昌集團也進入Pre-IPO輪融資。除此之外,2022年12月19日,節卡機器人與國泰君安簽署了上市輔導協議,正式啟動IPO進程。若節卡機器人成功上市,其將成為中國協作機器人第一股。
當前,新一輪科技革命和產業變革加速演進,新一代信息技術、生物技術、新能源、新材料等與機器人技術深度融合,機器人產業迎來升級換代、跨越發展的窗口期。在多重驅動下,未來5年我國工業機器人市場規?;蜻_千億元。