核心观点：
下游制造业环境大幅提升
制造业PMI自2020年3月以来大幅维持在荣枯线之上，2021年3月生产业固定资产投资额合计同比下降至29.8%。从工业机器人应用占比最大的汽车生产业和3C产业固定资产投资增长来看，汽车生产业固定资产投资方面，受益于各国制定相继颁布的汽车消费带动政策，汽车生产业固定资产投资累计通胀幅度大幅缩减，2021年3月为-3.3%；3C制造业每年4月以来固定资产投资大幅回升，今年3月累积同比提高40.4%。整体来看，下游制造业应用端景气度保持稳步上升趋势。
机器换人是将来发展确定趋势
1.近年来我国生产业就业员工平均薪资不断增长，15-64岁人口比重不断下降，适龄劳动力人口占比不断下降，我国人口红利优势正在逐步恶化。2.工业机器人价格不断增加与生产业员工工资不断上涨之间产生的剪刀差正在不断缩小，考虑到机器换人带给的强度和安全性等方面的提高，机器换人具有较高性价比。3.自动化水准高的企业在疫情复工中展现出较大优势，疫情影响消散后，势将会推动机器人自动化应用的渗透。
离线编程加速渗透，人机协作是重要发展方向
1.目前我国工业机器人应用中，手工示教的编程方法占据较大营收，未来离线编程方法有望借助较高的编程效率加速渗透。2.随着今后工业机器人稳固性和智能化水准的不断增加，协作工业机器人将借助其在制造过程中的灵活性优势作为将来工业机器人重点发展方向。
1.全面开启工业化前期，机器换人是大势所趋
1.1疫情不改行业复苏，制造业景气度持续上升
我国工业机器人数量自2019年10月走出2018年9月以来的疲软负增长阶段，期间虽在2020年初得到新冠疫情影响，但不改行业整体复苏趋势，行业自2019年10月以来，产量同比增长屡创新高，2021年3月工业机器人数量为3.3万台，同比下降80.8%。
中国销量方面，2018年四季度以来，工业机器人市场受下游汽车和3C产业不景气影响较大，对2019年工业机器人产产量产生一定的制约，销量环比下降11.61%，但随着大幅的自动化态势及科技改进，2020-2022年均增速率从而维持在11.97%，2022年世界工业机器人营收有望超过59.3万台。
从下游需求来看，全球范围内生产业投资维持复苏趋势，从中国主要国家生产业PMI指数来看，4月美国生产业PMI达到创26年内新高的60.9；中国PMI自去年3月以来连续14个月进入50以上。国内方面，我国生产业PMI自2020年3月以来大幅维持在荣枯线之上，2021年3月生产业固定资产投资额合计同比回升至29.8%。从工业机器人应用占比最大的汽车生产业和3C产业固定资产投资增长来看，汽车生产业固定资产投资方面，受益于各国制定相继颁布的汽车消费带动政策，汽车生产业固定资产投资累积产量降幅持续下跌，2021年3月为-3.3%；3C制造业每年4月以来固定资产投资大幅回升，到3月累积同比提高40.4%。整体来看，下游制造业应用端景气度保持稳步上升趋势。
1.2人口红利早已消退，机器换人是确认趋势
利好政策频出，国家全力支持工业机器人发展。我国已连续多年作为中国工业机器人最大行业，工业机器人成为推动自动化生产的终端设施，在生产更新中扮演着至关重要的角色。政府多次颁布新政大力支持我国工业机器人市场发展，国务院强调的《中国生产2025》明确了制造升级的演进方向，工业机器人是重中之重。随着美国智造升级的行业政策和下游行业的意愿下降，预计到2025年我国生产业重点领域将全面推动智能化，其中关键岗位将由机器人取代。同时，随着工业机器人的单价偏低、性能提高、应用领域扩大，工业机器人市场将再次维持较快上涨的势头。2020年5月，两会再度强调要扶持工业机器人核心零组件产业发展，看好将来中国工业机器人行业链加速闭环。
我国生产业人口红利优势逐渐减弱。中国生产业过去的成长模式主要借助从业人口基数大带来的低利润优势，而从1994年开始到2019年，中国人口出生率从17.8‰跌至10.48‰，低于2018年中国粗出生率的18.17‰。而出生率的增长直接造成生产业从业员工薪资的下降。我国生产业城镇单位就业员工平均薪资从2010年的30916元增长到2019年的78147元，年均复合增长超过10.85%；从劳动力人口结构分布来看，我国15-64岁人口占总人口比重不断增加，到2019年仅为70.65%工业机器人 包装行业，可以看出现今我国人口成本不断提升工业机器人 包装行业，适龄劳动力人口占比不断下降，我国人口红利优势正在逐步恶化。
价格差异随之缩小，机器换人具备较高性价比。从工业机器人价格方面来看，1996年到2019年间，我国工业机器人进口均价已经由4.76万英镑/台增加到1.63万英镑/台，工业机器人价格不断增加与生产业员工工资不断上涨之间产生的剪刀差正在不断缩小，考虑到工业机器人取代人工所带给的强度和安全性等方面的提高，目前机器换人尚未具备了较高性价比。
疫情推动生产业自动化更新需求。我国首部机器人行业蓝皮书《中国机器人行业发展报告（2019）》主编石胜君先生最近接受专访时提到，疫情期间，更多产业也将加快推向“少人化、无人化、智能化”；而在人民网“金台圆桌”人民战疫·企业对策共协会上，万博新经济研究院院士滕泰先生同样也表示，疫情结束后，企业会愈发越多的采取自动化、机器人、人工智能等现代的管控方式。本次COVID-19疫情中，制造业龙头企业自动化水准较高，在复工中展现出较大优势，疫情短期影响过去以后，势必会促使机器人自动化的进一步应用渗透，会在较长时期内推动生产业自动化率提高。整体而言，机器换人大量趋势不会改变。
1.3全面开启工业化前期，对标日本，该阶段工业机器人发展很快
我国全面开启工业化演进后期阶段。2019年我国人均GDP为70891.78元，约为10141.89美元，处于钱纳里模型中的工业化前期阶段；三次产业结构为7.1%∶38.6%∶54.3%，满足A
借鉴中国发展经验，我国工业机器人发展前途仍较广阔
然而我国是中国工业机器人产量第一大国，但保有强度仍较低。虽然我国2019年工业机器人营收超过了14.05万台，占据中国产量的37.67%，继续维持世界工业机器人供应第一大国的位置。但从亚洲主要国家工业机器人人均保有密度来看，作为现在中国工业机器人保有量强度最高的新加坡终于超过了918台/万人，相比之下，2019年我国工业机器人保有强度虽较往年改善47台/万人，达到187台/万人，但仍远高于美国（855）、日本（364）、德国（346）等较发达国家，未来中国工业机器人仍有很大的增量空间。
我国工业机器人至今发展背景与当时中国极为相同：人工成本大幅下滑、产业结构升级、国家专项政策支持。按照钱纳里工业化模型，日本在1970年左右开启工业化前期阶段。该阶段成为智能化、自动化生产代表设备之一的工业机器人产品处于需求爆发增长期。其机器人保有量在1970-1980年间每年复合增长率达到50%。
1.4下游应用领域结构更新仍有空间
工业机器人下游应用领域中，汽车和3C领域占比最高。2019年汽车与3C产业合计占比高于50%以上，其中汽车生产业是工业机器人应用最广泛、最成熟、数量最多的工艺领域，占比达到28.15%。3C产业因为产品制造对生产效益和效率规定较高，而工业机器人的特征符合其高效率、高柔性的要求，其下游应用占比达到23.59%，位列第二位。
新能源汽车、5G手机加速渗透，工业机器人意愿有望下降。过去几年，受限于传统燃油车辆和3C产业比重下降，市场对工业机器人意愿展现强劲态势，不过随着各地陆续启用新电力车辆发展规划或者5G商用牌照即将发放，新电力车辆和5G手机的加快渗透将支撑工业机器人意愿的大幅下降。
无线耳机渗透率仍较低，未来3C产业占比有望再度提高。自2016年苹果推出无线耳机以来，全球无线耳机出货量一直维持三位数减幅态势，2020年中国无线耳机出货量为2.7亿套，同比下降105.4%。我们觉得，目前无线耳机的渗透率仍较低，随着今后技术日渐成熟并且价格急剧下降，无线耳机出货量持续缩减将推动3C产业对工业机器人新的需求，成为工业机器人新的增长点。
纵向对比，应用领域结构更新值得关注。通过与2018年下游应用结构占比进行对比，我们可以看到，虽然2019年汽车和3C两大领域一直占据第一、二位，但对比2018年，2019年两大领域应用占比分别增长9.29%、2.69%，而在未分类领域应用占比下降9.45个百分点，说明现在中国工业机器人下游应用领域出现逐步扩散趋势，未来工业机器人应用领域结构更新值得关注。
2.工业机器人细分市场预测
现在工业机器人可分为多关节机器人、协作机器人、Delta机器人和SCARA机器人四大类。
从中国工业机器市场利润来看，2020年产量占比最高的是6轴多关节机器人，市场利润约为10.78万台，占比约为62.88%，其次分别为SCARA机器人、协作机器人和Delta机器人，分别占比29.49%、4.38%和3.24%。
2.1多关节机器人
多关节机器人通常指拥有6个转动轴的肘部机械右手，其优势在于类似于人手拥有很大的自由度，适合于近乎任何轨迹或视角的工作。通过搭配不同的末端执行器，多关节机器人可适用于装货、卸货、喷漆、表面处理、测试、测量、弧焊、点焊、包装、装配、切屑机床、固定、特种装配操作、锻造、铸造等长期应用场景。
受限于传统汽车需求见顶，多关节机器人下降趋缓。从6轴多关节机器人出货量来看，由于多关节机器人多应用于汽车生产业，近年来随着汽车生产业固定资产投资迅速下降，行业对上游多关节机器人意愿也随之下降。未来新电力汽车占比的不断提高有望再次推动多关节机器人行业需求的提高。
>20kg多关节机器人由外资品牌主导，小负载竞争局面较为激烈。2020年我国20公斤以上6轴机器人行业营收为44421台，其中份额前五位的发那科、安川、库卡、川崎、ABB均位外资品牌，合计占据行业营收约70%，该领域中，国产龙头埃斯顿仅占领6.9%的行业营收。而在小负载（≤20kg）领域，竞争局面相对分散，竞争较为激烈，行业CR5为50.8%，该领域中，内资品牌无法占领一定的行业份额。
2.2协作机器人
协作机器人（robot）指被设计成可以在协同区域内与人直接进行交互的机器人。与传统机器人不同，协作机器人具备很强的独立性，机器人和人之间可以互换，在制造过程中灵活性相当高。不过其特点也很显著，在与人协同过程中，未来保护人的安全，对机器人控制能力和防碰撞能力都强调较高规定，因此协作机器人运行速率普遍只有传统机器人的1/3-1/2。此外，为了避免机器人运动时的动能，其设计构架一般较为简洁、重量较轻，这就造成其负载通常只能在10kg以下，应用场景受到限制。
协作机器人出货量迅速下降，遨博、优傲占据市场2/3。协作机器人行业规模从2016年的1714台快速下降到2020年的7514台，年复合增长超过44.70%，预计到2022年，我国协作机器人行业规模有望下滑到9426台。从市场结构来看，行业内两大领导者遨博和优傲分别居于33.3%和30%，合计占据我国协作机器人行业份额的2/3。
2.3Delta机器人
并联机器人是指头部带有闭环结构杆件的机器人，由动系统、静平台和大约两个独立的运动支链构成，行业内一般将具备3个空间自由度和1个转动自由度的并联机器人叫做Delta机器人，从产品结构上来看，Delta机器人占据并联机器人市场份额的60%-70%。与特色串联机器人结构不同，并联机器人其中一个轴的运动不会改变另一个轴的坐标原点。
并联机器人体量较小，常被用于分拣包装。2020年Delta机器人行业规模为5563台，仅占2020年全省工业机器人行业规模的3.24%。体量较小主要因为并联机器人造价降低，以应用最多的Delta机器人为例，其造价普遍在10多万左右，而国产水平关节机器人单价在5万元左右，虽然并联机器人在运动速率上优势显著，但水准关节机器人在效率更高的同时，性价比优势更高，未来并联机器人还必须进一步增加制造成本，凭借较为接近的性价比刺激下游需求。
2.4SCARA机器人
SCARA机器人（RobotArm，选择遵循性装配机械手臂）属于平面关节型工业机器人，结构包含3个互相垂直的翻转关节和1个平行于平面的移动关节，分别用与对平面上物体的定位和工业机器人垂直平面内的运动。
市场体量快速下降，3C产业SCARA机器人需求大。SCARA机器人具备负载小、速度快的产品种类，主要被应用在3C产业、食品市场、半导体产业和医疗市场等，其中3C产业一条电子制造线上所需机器人人数通常达上百台以上，其对SCARA机器人意愿量最大，占比约为60%。从行业规模来看，2016年以来我国SCARA机器人行业规模从18779台下降到50574台，年符合增速超过28.10%。预计到2022年，我国SCARA市场总量有望超过58278台。
爱普生、雅马哈占据行业半壁江山，汇川为国产龙头。目前我国SCARA机器人行业已基本形成由爱普生、雅马哈两家外资药企主导的局面，2020年两家企业合计占领日本行业营收的50%，其中爱普生自2011年起仍然保持世界SCARA机器人市占率第一名，是中国范围内市场绝对龙头。国内企业因为起步较晚，从出货量上来看中国企业行业规模较小，其中汇川技术是外资龙头企业，2020年出货量超过3535台，占比约为7%。
3.细分领域龙头初现，国产替换确定性强
自2013年起，中国即将变成世界最大的工业机器人行业。2015年至2018年美国的工业机器人安装量分别为6.85万台、9.65万台、15.62和15.40万台。工业机器人本体方面，2019年全球行业国内内外的机器人本体市场总量（以台数计算）为29.7%，较2015年的18.6%有显著提高。
3.1工业机器人行业链情况
现在工业机器人行业链主要可分为上游核心零组件、中游本体生产和下游平台集成三大方面。从成本角度来看，三大零组件是工业机器人费用占相当大的部份，尤其是减速器成本占比尚未达到了本体的总量，达到32%，另外两大核心零组件伺服系统、控制器分别占比工业机器人利润的22%和12%。
市占率方面，全球工业机器人行业主要被四大家族（日本ABB、德国库卡、日本发那科、日本安川）占据，四家企业累计占据中国50%以上、国内60%左右的份额。从行业链环节来看，四大家族在上游零部件和中游机器人本体生产环节占据主导地位，而中国企业因为自主核心科技较少、机器人科技水准较低、产品主要面向高端产品。不过随着近年来国产机器人自主化率不断提高，虽然外资仍然占有优势地位，但进口企业将依靠成本和服务优势迅速向核心零部件领域发展，目前中国尚未出现一批颇具较强实力的核心零部件企业。
从盈利能力角度来看，工业机器人上游零组件、中游本体和下游集成领域的盈利能力具备一定差距。其中进入中游本体领域的企业毛利率、净利率水准相对较低，零组件和集成领域凭借其较高的工艺要求和用户资源优势盈利能力较强。
3.2上游核心零部件
3.2.1核心零部件一：减速器
现在应用于机器人领域的减速机主要分为谐波减速器、RV减速器两种。在关节型机器人中，由于RV减速器具备更高的载荷和回转效率，一般被放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置，而将谐波减速器放置在小臂、腕部或手部。
中国减速器市场中谐波减速器产业龙头为哈默纳科，RV减速器的产业龙头为纳博特斯克，目前在精密机器人减速器行业中，上述两家公司依靠强大的资本实力和大量的科技积累，占据了中国工业机器人减速器行业75%左右的总量。国产减速器龙头为绿的谐波，虽然其较早地完成了工业机器人谐波减速器科技开发并实现规模化生产，实现了对国产产品的代替，但预测其减速器产品出口均价我们可以看到，公司销售给海外的谐波减速器平均售价超过销售给境内的用户，主要原因是销往海外的产品主要是购入的中型谐波减速器。
3.2.2核心零组件二：伺服系统
伺服系统是指以物体的位置、方位、状态等控制量构成的，能够跟随任意变化的输入目标或给定量的手动控制平台，主要包含驱动器和电机两个别。伺服系统可根据控制命令的规定，对功率进行放大、变换与调控等处理，通过驱动装置对电机输出力矩、速度和位置的控制量，最终产生的机械位移能精确地执行输入指令规定。
2018年交流伺服系统行业规模69.42亿元，同比增长3.93%；其中，用于工业机器人领域的交流伺服系统行业规模为21.50亿元，占比30.97%。随着伺服系统将在交流伺服市场体量比重中逐步上升，到2023年，机器人用伺服系统行业占比有望提高至40%以上，市场体量达到41亿元。
国产工业机器人用伺服系统行业占比为22.34%，绝大个别行业营收仍由外资占据。2018年以中国松下、安川、三菱等为代表的日系品牌占据中国伺服系统全部行业营收的47%左右，西门子、博世力士乐、贝加莱（B&R）等欧美系品牌主要把握高端市场。国产品牌在科技储备、产品性能、质量上与美国品牌存在较大差距。但近年来伺服系统的本土化生产速度不断加强，汇川技术、埃斯顿、雷赛智能等进口品牌迅速发展，市场总量占比持续增强。
3.2.3核心零部件三：控制器
控制器包含硬件和工具两部份：硬件部分主要是工业控制板卡，包括一些主控单元、信号处理个别等电路；工具部分主要是控制算法、二次开发等。虽然控制器成本与科技门槛相对较低，但现在大个别日本控制器企业只制造通用控制器，成熟的机器人厂商为了确保机器人的稳定性通常自行研发控制器，因此专注于工业机器人控制器领域的企业总数较少，所以控制器的行业份额基本跟机器人本体保持一致。
控制器主要有PLC控制、PC-based控制和专用控制，分别占比约30%、32%和38%，工业机器人主要使用PC-based控制器和专用控制两种。其中PC-based控制器科提供地城函数路进行灵活的二次开发和编程，可以推动更为复杂的运动控制。
现在国产控制器尚未可以满足基本规定，但在控制平台的开发方面仍与美国企业有一定的差别，国产控制系统依靠较高性价比在高端领域占有一定优势。未来随着工业机器人智能化和柔性化演进的要求，控制器迅速向标准化和开放化演进，国产控制平台将迎来发展机会
3.3中游工业机器人本体
工业机器人本体制造商负责工业机器人本体的装配和集成，即机座和执行机构，包括头部、腕部等，部分机器人本体还包含行走结构。按机械结构分，工业机器人可以分为直角坐标机器人、SCARA机器人、关节型机器人、圆柱坐标机器人等。我国工业机器人产量结构以坐标机器人和关节机器人为主，占比达到80%。
内资品牌机器人销售占比不断上涨。2015年到2019年进口机器人本体的内资市场份额由18.6%提升至30.3%，2020年内资占比略有增加为28.6%。目前内资工业机器人本体生产仍主要集中在中廉价市场，高端应用行业一直被发那科、库卡、ABB、安川四家企业占据。
高端市场被“四大家族”垄断，埃斯顿进入中国前十。2020年“四大家族”合计共占据行业份额的36%，分别为发那科（14%）、ABB（8%）、安川（8%）、库卡（6%）。国产龙头埃斯顿市场总量为3%，排名第八位，是前十名中唯一一家内资品牌。
3.4下游工业机器人集成领域
工业机器人企业主要集中在平台集成领域。系统集成和应用，该阶段主要依据不同的应用场景和功能对工业机器人本体的基础上进行有对于性地系统集成和软件二次开发，将机器人本体和附属设施进行平台集成，使其拥有特定的工作能力。
2019年美国工业机器人平台集成市场体量为1857亿元，其中80%的行业营收被本土工业机器人平台集成商抢占，较2018年提升了两个百分点。我们觉得，随着5G科技推动3C产业的再度加速，系统集成需求还有望大幅提高，到2022年工业机器人平台集成市场体量有望突破2000亿元。
截止2020年6月，数据库共收录9456家工业机器人平台集成商。其中长三角地区、珠三角地区为两大聚集区域，两地区厂商合计占比高于70%。其中30%集中在上海省，41.4%集中在江浙沪地区，5.1%集中在京沪冀地区，与全省工业机器人行业园分布状况高度吻合。
中国平台集成商数目多、规模小，且集中在中高端领域。目前我国工业机器人平台集成商主要以内资为主，2019年内资品牌共占据中国约80%的行业营收，企业规模普遍较小，主要服务于中高端市场，外资工业机器人平台集成商主要集中在顶级工艺段和中端工艺段，如冲压、装配、铆接和测试等平台集成领域。随着国产市场竞争愈发越激烈，疫情期间大概率会步入市场洗牌，预计将来本土继承企业总数将逐渐降低。
下游电子和汽车为主要产业，份额增速呈现下降趋势。2019年电子和车辆车身市场是工业机器人平台集成下游行业中市场份额最大的两个市场，合计占比约为39%。从下游细分市场下滑情况来看，2019年，除电子和车辆整车两大应用领域增长出现下降外，其余行业均有所提高，其中提升最大的市场为塑料加工产业。
4.工业机器人将来发展展望
编程方法将从手工示教过渡为离线编程。在当前的机器人应用中，手工示教一直掌控着整个机器人焊接领域，示教器是进行机器人自动操控、程序编写、参数配置及监控用的手持装置，也是最常用的机器人控制装置。但特色手工示教缺乏外部信息传感，灵活性较好，需要操作人员费用大量时间进行，而且编程过程中需要机器人停止工作，因此编程效率偏低。与示教编程相比，离线编程可以降低机器人工作时间，结合CAD技术超过简化编程的效果。
智能生产为工业机器人发展注入动力。近年来我国相继颁布了多项制度，为智能生产发展提供了有力的制度保障，作为我中大量全面提高生产业竞争实力的核心引擎，发改委等部委自2015年起开展智能制造试点示范工程，旨在引导智能生产单元、智能产线及智能工厂建设。从示范工程成果来看，智能生产产业发展对工业机器人、变频、伺服、PLC、DCS等产业具备直接推动效应。
人机协作成为工业机器人发展方向。传统的工业机器人在作业时需与人类维持安全距离，以免人类遭到攻击。目前人机协作的安全控制方案基本可分为基于外部监控的内部控制平台方案和予以机器人本体设计的外部控制平台方案两种，包括加装激光距离传感器和机器人本体轻量化等详细办法，未来随着机器人稳定性和智能水准的不断增加，人机协作可以将人类的感知判断与机器人的高效结合在一起，是工业机器人的重要演进方向。
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