机器人行业深度研究报告(上)：工业机器人及其发展趋势

  OFweek机器人网讯：机器人的诞生或许并不是20世纪产业界最伟大的成就，但却可能是21世纪最伟大的变革！

  机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进的技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台机器人以来，机器人技术及其产品发展非常迅速，已成为柔性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。

  广泛采用机器人，不仅可提升产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产所带来的成本，有着十分重要的意义。和计算机、网络技术一样，工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。

  机器人能干的工作也已经从搬运、码垛、焊接等生产活动，到读报、陪护、弱交流等生活活动，再到排雷、战斗等军事活动，渗透到了人类的方方面面。随着需求范围的扩大，机器人结构和形态的发展呈现多样化。高端机器人有着非常明显的仿生和智能特征，其性能逐步的提升，功能继续扩展和完善，各种机器人系统逐步向具有更高智能方向演进。

  目前机器人大致上可以分为：工业机器人和服务机器人两大类。工业机器人细分为焊接机器人、搬运机器人、装配机器人、处理机器人、喷涂机器人五大类，服务机器人细分为个人、家用机器人、专业服务机器人。

  ●当前全球机器人市场主要以工业机器人为主，占市场占有率的80%。未来服务机器人的行业规模或将超过工业机器人，成为新蓝海。

  ●预计2014~2017年全球服务机器人市场规模累计将达2000亿元，复合增速将达到22%，中国市场增速远高于全球增速。以清洁机器人为例，“双十一”期间，国内扫地机器人公司科沃斯实现全网销售3.15亿元，其中在天猫商城销售达2.76亿元。这让我们正真看到了服务机器人在终端消费需求的爆发力。

  ●中国的机器人密度仅为30，远低于世界中等水准的62，而世界最高的韩国达到437。工信部工业装备司副司长王卫明曾透露，国家的相关产业规划到2020年中国工业机器人的产业体系要具备3至5家具有国际竞争力的企业，8至10个产业配套集群，机器人密度达到100以上。从30到100对应的是3倍以上市场规模的增长。

  ●机器人板块选股思路包括关键零部件国产化——上海机电、双环传动；工业机器人本体放量，尤其是经济型本体——巨星科技；有技术上的含金量的系统集成商——机器人、埃斯顿；新兴的服务机器人——博实股份、慈星股份。

  工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用场景范围很广，作为先进制造业的支撑技术与信息化社会的新兴起的产业，将对未来生产和社会持续健康发展起着逐渐重要的作用。国外专家预测，机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。

  据联合国欧洲经济委员会(UNECE)和国际机器人联合会(IFR)的统计，世界机器人未来市场发展的潜力看好，从20世纪下半叶起，世界机器人产业从始至终保持着稳步增长的良好势头。进入20世纪90年代，机器人产品发展速度加快，年增长率平均在10％左右。2004年增长率达到创记录的20％。其中，亚洲机器人增长幅度最为突出，高达43%。

  1.2.1工业机器人性能逐步的提升（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10.3万美元降至97年的6.5万美元。

  1.2.2机械结构向模块化、可重构化发展。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。

  1.2.3工业机器人控制管理系统向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化结构；大幅度的提升了系统的可靠性、易操作性和可维修性。

  1.2.4机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。

  1.2.5虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。

  中国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制管理系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；其中有130多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30条自动喷漆生产线（站）上获得规模应用，弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。

  但总的来看，中国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如：可靠性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距。

  经过四十多年的发展，工业机器人已在慢慢的变多的领域得到了应用。在制造业中，尤其是在汽车产业中，工业机器人得到了广泛的应用。如在毛坯制造（冲压、压铸、锻造等）、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配、检测及仓库堆垛等作业中，机器人都已逐步取代了人工作业。

  随着工业机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平的提高，机器人的应用范周还在不断地扩大，已从汽车制造业推广到其他制造业，进而推广到诸如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统维护维修机器人等各种非制造行业。

  在国内，工业机器人产业刚刚起步，但增长的势头非常强劲。如中国科学院沈阳自动化所投资组建的新松机器人公司，年利润增长在40%左右。

  FANUC是日本一家专门研究数控系统的公司，成立于1956年。是世界上最大的专业数控系统生产厂商，占据了全球70%的市场占有率。FANUC于1959年首先推出了电液步进电机，在后来的若干年中慢慢地发展并完善了以硬件为主的开环数控系统。

  进入70年代，微电子技术、功率电子技术，尤其是计算技术获得了快速的提升，FANUC公司毅然舍弃了使其发家的电液步进电机数控产品，一方面从GETTES公司引进直流伺服电机制造技术。1976年FANUC公司研制成功数控系统5，随后又与SIEMENS公司联合研制了具有领先水平的数控系统7，从这时起，FANUC公司慢慢地发展变成全球上最大的专业数控系统生产厂家。

  自1974年，FANUC首台机器人问世以来，FANUC致力于机器人技术上的领先与创新，是世界上唯一一家由机器人来做机器人的公司，是世界上唯一提供集成视觉系统的机器人企业，是世界上唯一一家既提供智能机器人又提供智能机器的公司。FANUC机器人产品系列多达240种，负重从0.5公斤到1.35吨，大范围的应用在装配、搬运、焊接、铸造、喷涂、码垛等不同生产环节，实现用户的不同需求。

  2008年6月，FANUC变成全球上第一个装机量突破20万台机器人的厂家；2011年，FANUC全球机器人装机量已超25万台，市场占有率稳居第一。

  2015年，FANUC向大众展示了M-2000iA系列的机器人。M-2000iA系列是世界上最大、最强壮的可搬运超重物体的机器人，有两种型号，一个是可举起900公斤重物的M-2000iA/900（动作半径4680mm）和能举起1200公斤的M-2000iA/1200（动作半径3730mm），能做到更快、更稳、更精确地移动大型部件，用于物流搬运、机床上下料、装配、码垛、材料加工、拾取及包装及举重表演等。

  当需要处理超重部件，如机床组装、车身定位时，M-2000iA机器人可实现安全快捷的安置，能代替起重机、运输班车、龙门吊工作。

  ABB是一家瑞士-瑞典的跨国公司，集团总部在瑞士苏黎世。1988年创立于欧洲，1994年进入中国，1995年成立ABB中国有限公司。2005年起，ABB机器人的生产、研发、工程中心都开始转移到中国，目前，中国慢慢的变成了ABB全球第一大市场。

  ABB集团业务遍布全球100多个国家，拥有14.5万名员工，2014年全球出售的收益约400亿美元，在华出售的收益约58亿美元。

  ABB在中国拥有研发、制造、销售和工程服务等全方位的业务活动，员工1.9万名。在中国大陆设有38个子公司和100多个办事处。ABB机器人产品和解决方案已大范围的应用于汽车制造、餐饮、计算机和消费电子等众多行业的焊接、装配、搬运、喷涂、精加工、包装和码垛等不同作业环节。

  机器人业务属于ABB五大业务部门中的离散自动化与运动控制部。该部门在中国拥有以下生产基地：西安ABB大功率整流器有限公司、ABB高压电机有限公司、北京ABB电气传动系统有限公司、上海ABB工程有限公司、上海ABB电机有限公司、上海ABB动力传动有限公司、广州ABB微联牵引设备有限公司、南昌ABB发电机有限公司。其中上海ABB工程有限公司是ABB机器人业务全球总部，也是ABB集团重要的机器人研发和生产基地，拥有最先进的机器人生产线。

  ABB2015年发布了全球首款真正的完成人机协作的双臂机器人YuMi，YuMi具有协同式双臂，配有突破性功能，将小件装配等自动化带入一个全新时代，其灵活的双臂以软性材料包裹，并配备创新的力传感技术及最先进的软件控制管理系统。YuMi从机械手表的精密部件到手机、平板电脑以及台式电脑零件的处理，都能以其精确性轻松应对，甚至连穿针引线都不在话下。YuMi将人与机器人并肩合作变为现实，并宣告一个人机协作新时代的来临。

  安川电机创立于1915年，总部在日本福冈县北九州市。1999年4月，安川电机（中国）有限公司在上海注册成立，注册投资的金额3110万美金，公司位于上海市黄河路21号鸿祥大厦12楼。

  截至2011年3月，安川的机器人累计出售台数已突破23万台，活跃在从日本国内到世界各国的焊接、搬运、装配、喷涂以及放置在无尘室内的液晶显示器、等离子显示器与半导体制造的搬运搬送等各种各样的产业领域中。

  2012年7月，安川电机海外首个机器人生产基地落户常州武进高新区，该基地将用最新的设备生产用于汽车相关制造的溶解用机器人。项目总投资约3亿元，设计产能12000台套机器人/年(含控制管理系统)，年销售6亿元人民币。基地已于2013年6月投入生产。

  安川电机2015年重磅推出了“辅助脊髄损伤患者步行的机器人”ReWalk，为脊髄损伤患者带来了福音。ReWalk作为外骨骼状机器人，不采用力传感器和肌电传感器，而是采用通过可以定位穿戴者的身体重心进行步行的独创性计算程序算法，以此来实现步行自然化和穿戴简便化，在欧美已实现商品化，可帮助因为脊髄损伤造成的下肢麻痹患者实现站立和步行。患者在指定医院接受使用训练（基础训练20小时，应用训练最低20小时）后，便可在日常生活中使用。

  库卡（KUKA）是世界工业机器人和自动控制系统领域的顶尖制造商，总部在德国奥格斯堡。

  KUKA机器人公司在全球拥有20多个子公司，其中大部分是销售和服务中心。KUKA在全球的运营点有：美国，墨西哥，巴西，日本，韩国，台湾，印度和欧洲各国。库卡机器人（上海）有限公司是德国库卡公司设在中国的全资子公司，成立于2000年，是库卡公司在德国以外设立的第一家，也是唯一一家海外工厂。库卡机器人（上海）有限公司位于上海市。库卡机器人的品牌代言人是乒乓球运动员蒂姆波尔。

  1973年KUKA研发其第一台工业机器人，即名为FAMULUS。这是世界上第一台机电驱动的6轴机器人。今天该公司四轴和六轴机器人有效载荷范围达3~1300公斤、机械臂展达350~3700mm，机型包括：SCARA、码垛机、门式及多关节机器人，皆采用基于通用PC控制器平台控制。KUKA的机器人产品最通用的应用场景范围包括工厂焊接、操作、码垛、包装、加工或其它自动化作业，同时还适用于医院，比如脑外科及放射造影。

  2015年，库卡推出首款轻型工业机器人LBRiiwa，LBRiiwa是一款具有突破性构造的7轴机器人手臂，其极高的灵敏度、灵活度、精确度和安全性的产品特征，使它非常适合于柔性、灵活度和精准度要求比较高的行业（如电子、医药、精密仪器等），可满足更多工业生产中的操作需要。

  传统的工业机器人往往被铁栅隔离，以防止其用力过猛伤及附近的工人，而LBRiiwa在接触到人体时，则会按照设定的程序自动弹开保持安全距离。它的机身装配有7个力矩传感器，使得其能够精确感知外部所施加力量的大小。

  综合财务数据分析来看，对运动控制掌握的深度决定机器人企业的体量。四大家族中惟有发那科研发和制造数控系统，这是比电机、伺服等更底层的运动控制技术，可以说FANUC是最具有运动控制基因的企业，ABB和安川电机相当，处于中等，KUKA没有。

  截止2013年末FANUC市值300亿美元，营业收入60亿美元，净利润15亿美元，毛利率和净利率分别达到48%和25%，除市值低于ABB外，其他各项指标都遥遥领先。考虑到ABB是大型的工业集团，机器人和自动化业务占比低，可以认为机器人四大家族中FANUC体量最大。

  ABB和安川电机的运动控制技术都比较单一，只有FANUC通过数控系统，将其连接在一起，产生了1+1远大于2的协同作用。

  同为日企，FANUC和安川电机在工业机器人收入基本一致的情况下，市值、净利率相差10倍以上，净利润相差约20倍；作为欧洲企业的ABB和KUKA机器人收入相同，市值和净利润相差约30倍。

  机器人本体不是高利润的行业，纯粹的工业机器人企业很难有大体量和高估值。机器人的价值在于作为系统集成的中心，与别的业务结合提供整体解决方案所产生的协同作用。而与机床数控相结合是最合适的。FANUC无疑是一个成功的典范。

  目前，全球机器人市场主要以工业机器人为主，占市场占有率的80%。未来服务机器人的行业规模或将超过工业机器人，成为新蓝海。服务机器人好比30年前的电脑、15年前的手机，未来10年服务机器人行业规模将超万亿元，未来三年复合增速将达到22%，目前尚处于爆发临界点。预计2014~2017年全球服务机器人市场规模累计将达2000亿元，复合增速将达到22%，中国市场增速远高于全球增速。

  服务机器人的核心技术包括人机交互、导航及路径规划、多机器人协调、人工智能、云计算等，具体涉及语音、语义、处理器、算法、通讯、大数据、云联网等，以实现服务机器人的自主性、适应性、智能型。另外，产业链上下游的整合，包括资金、系统、应用层开发等。服务机器人目前还存在关键技术尚未突破的瓶颈。

  服务机器人的发展将由简到繁，由易到难。清洁机器人应用场景简单，看好其率先爆发。手术机器人和军用机器人具备人力所不及的优势和特点，待成本进一步下降和功能继续增强后，有望快速普及。

  以清洁机器人为例，‘双十一’期间，国内扫地机器人公司科沃斯实现全网销售3.15亿元，其中在天猫商城销售达2.76亿元。这让我们正真看到了服务机器人在终端消费需求的爆发力。作为服务机器人的一种，清洁机器人有望率先实现产业化。服务机器人通过场景入口导入终端需求，目前相对成熟的领域是清洁、导购、医疗、教育等。

  目前A股上市公司中，新松机器人、博实股份、巨星科技等均涉足服务机器人领域。返回搜狐，查看更加多