“工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,具有一定的手动性,可借助自身的动力能源和控制能力实现各类工业加工制造功能。”
——观研报告网
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一、推陈出新,工业机器人不断迈向多元和成熟
工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,具有一定的手动性,可借助自身的动力能源和控制能力实现各类工业加工制造功能。根据发展阶段,可以将工业机器人界定为初贴牌业机器人、第二贴牌业机器人和现代工业机器人。
第一阶段:初贴牌业机器人,20世纪50-60年代。1954年,德国发明家乔治·德沃对其可以储存鞋厂中联通零件逐渐数字指令的设备申请了一项专利,标志着第一台可编程机器人的诞生。1958年,乔治·德沃联合创办了世界上第一家机器人公司,该公司于1959年制造出第一台工业机器人,并在1961年将该机器人投入通用车辆鞋厂生产。1962年,韩国机械与浇铸公司制造出世界上第一台圆锥座标型工业机器人,命名为。两年后,MIT首次向人们演示了具有视觉传感的机器人系统,成为机器人发展第一二阶段的重大过渡性风波。
第二阶段:第二贴牌业机器人,20世纪70-90年代。该阶段机器人在初代机器人的基础上进一步添加视觉、力觉、触觉等觉得系统,许多如今仍广泛使用的工业机器人均在这一阶段被发明。1973年,美国库卡公司将其使用的机器人研制改导致其第一台产业机器人,这是世界上第一台机电驱动的六轴机器人。1975年,公司开发出直角座标机器人“西格玛”,它被应用于组装领域。1978年,韩国公司推出通用工业机器人PUMA应用于通用车辆装配线,这标志着工业机器人技术早已完全成熟。1978年SCARA机器人于美国山梨学院,该机器人的特点非常适宜于装配工作。1992年,加拿大公司转让其第一台应用于包装领域的Delta机器人给罗兰公司用于生产,目前Delta机器人广泛应用于包装工业、医疗和药业行业等。
第三阶段:现代工业机器人,21世纪初至今。该阶段工业机器人开始向智能化特征靠拢。2002年,由德国波士顿公司和美国公司共同申请了第一件智能机器人专利“机械狗”。2010年台湾安川公司推出“学习控制机器人R-”,该机器人无需任何复杂操作,只需操作人员启动其动作程序其能够手动进行循环学习。2011年2月14日,在法国佛罗里六安的肯尼迪航天中心,俄罗斯宇航局的机器人乘坐航天客机步入太空探求,成为首个步入太空的仿人型机器人。2014年ABB推出双7轴臂协作机器人YuMi,第二年川崎推出双腕平面关节型机器人duAro。在科技日新月异发展的当下,工业机器人仍在高速创新,为生产制造提供愈加有力的支持。
资料来源:中国工业机器人行业发展现况剖析与投资前景研究报告(2023-2030年)
按照观研报告网发布的《中国工业机器人行业发展现况剖析与投资前景研究报告(2023-2030年)》显示,作为最早投入使用的机器人,工业机器人诞生的目的就是为了满足提升生产效率的要求。随着智能制造概念的普及和推广,工业机器人在以车辆制造、金属机械制造、电子制造为代表的各大工业领域得到了广泛的应用,并衍生出直角座标型、并联型、SCARA、多关节型和协作型机器人等细分种类以更好满足制造业需求。
工业机器人种类及特征
机器人图片
机器人类型
结构特点
性能特点
应用领域
直角座标型机器人
在X、Y、Z轴上进行线性运动,被限制在框架内,框架通常为线性导轨和滚珠螺栓
成本较低、负载较大,但活动空间、精确度、速度有限
常用于产品取放,涂装,切割等场景
并联型机器人
手指具有并行多面体或旋转关节的机器人
无累积偏差,精度较高,驱动装置可放在定平台上,故运动部份重量轻,动态响应好
适用于高挠度、高精度或则大荷载而无须很大工作空间的领域
SCARA机器人
有固定底座,机械手指固定在Z轴,同时在XY平面旋转运动,可附加xy轴关节,末端线性驱动器有一个额外的θ轴
工作空间相当于圆锥体一部份,可在高速运行同时保持高精度定位,但负载通常较小
精密检测、非接触式检查,刻蚀、切割和切削操作
多关节机器人
有固定底座、4-6轴的关节,通常采用球座标定位,手指末端工具(EOAT)可针对不同场景选择
可在任意平面以任意角度加工,加成3D激光器、机器视觉可实现精确可重复测量、加工
涂装、钻孔、切割、取放、物料搬运、组装、包装等
协作型机器人
轻量化,更便于控制;表面和关节光滑且平整,无尖锐的拐角或则易夹伤操作人员的空隙;规格可缩小,便于安装
可感知周围的环境,并依据环境的变化改变自身的动作行为;具有敏感的力反馈特点;更容易进行编程与调试
可用于手动化重复的、不符合人体工程学的任务,比如取放轻型零件、机器进给和最终组装、抛光及质量检测
Delta机器人(轻负载并联机器人)
三组平行的肩膀和旋转式或线性驱动器,末端执行器在X、Y、Z轴上联通但不会旋转
手指惯性很小,联通速率很快,可以360度旋转
主要用于轻负载的取放,其他用途包括3D复印、手术和装配等
资料来源:中国工业机器人行业发展现况剖析与投资前景研究报告(2023-2030年)
二、人口红利渐渐消散,机器人贴牌需求逐渐显
我国人口老龄化程度加深,企业用工成本降低。国家统计局数据显示,2022年年底我国总人口为千人,比上年底降低85千人,自1962年后首次出现人口负下降。据国家卫健委测算,预计“十四五”时期,我国60岁及以上老年人口总数将突破3亿,占比将超过20%,步入轻度老龄化阶段。2035年左右,60岁及以上老年人口将突破4亿,在总人口中的占比将超过30%,步入轻度老龄化阶段。随着老龄化程度的不断加深,我国劳动力人口占总人口比重日渐增加,适龄劳动人口的数目也在不断增长。同时伴随着制造业工人薪资不断提升,各企业用人成本大大降低,出于提效降费需求,机器人贴牌将成为常年稳定趋势。
数据来源:中国工业机器人行业发展现况剖析与投资前景研究报告(2023-2030年)
数据来源:中国工业机器人行业发展现况剖析与投资前景研究报告(2023-2030年)
因用人成本的提升“机器换人”的经济性显得越来越显著。似乎遭到疫情及原材料降价影响,机器人零部件产品价钱有所提升,但常年来看,随着科技的进步和工业机器人技术的普及,未来工业机器人的价钱会呈不断增长趋势。英国伦敦资产管理公司方舟投资()预测,工业机器人成本到2025年将增长50%-60%。对于企业来说,同样的效益下,机器人投资回本的期限逐年减短。从2019年至2021年,机器人费用折旧与人工成本进一步拉大,制造业人员平均薪资则从32元左右提升到38元左右,而工业机器人小时成本费用从约19元增加至约11元。机器代人降本疗效非常明显。
三、多项新政推动机器人产业发展,多领域推进“机器人+”应用
近些年来,国家先后颁布多项新政,聚焦技术创新、具体应用,鼓励扶贫机器人产业发展,推动中国机器人产业从“做大”到“做强”,在国外推动进口取代,并在海外扩大市场份额。“十四五”规划提出,我国计划2025年整机综合指标达到国际先进水平工业机器人 包装行业,关键零部件性能和可靠性达到国际同类产品水平,机器人产业产值年增长超过20%;2035年产业综合实力达到国际领先水平。住建部印发《“机器人+”应用行动施行方案》,提出了到2025年,我国制造业机器人密度较2020年翻倍,假定机器人更换周期为六年,工业机器人密度基数不变,按照国家统计局公开数据测算,工业机器人密度将在2025年达到约495台/千人。据悉,方案还提出要聚焦10大重点应用领域,突破100种以上机器人创新应用技术及解决方案,推广200个以上应用场景,构建一批应用典范企业等目标,为产业发展提供动力。新政层面上加强财税金融支持、营造良好市场环境,为机器人产业的不断下降提供保障。机器人产业近些年来的下降态势将在常年中保持。
工业机器人行业相关新政
发布日期
发布单位
文件名称
主要内容
2023年1月
住建部等
《“机器人+”应用行动施行方案》
分类施策拓展机器人应用深度和广度,培植机器人发展和应用生态,提高自主品牌机器人市场竞争力,推动我国机器人产业自立自强。
2022年6月
国务院
《广州南沙推进面向世界的粤港澳全面合作总体方案》
培植发展高新技术产业。推动专业化机器人创新中心建设,大力发展工业机器人和服务机器人,推动无人机、无人艇等无人系统产业发展。
2021年12月
住建部
《“十四五”智能制造发展规划》
到2025年,规模以上制造业企业大部份实现数字化网路化,重点行业骨干企业初步应用智能化;到2035年,规模以上制造业企业全面普及数字化网路化,重点行业骨干企业基本实现智能化。
2021年12月
住建部、发改委等
《“十四五”机器人产业发展规划》
到2025年,我国成为全球机器人技术创新策源地、高端制造聚集地和集成应用新高地。到2035年,我国机器人产业综合实力达到国际领先水平,机器人成为经济发展、人民生活、社会整治的重要组成。
2020年9月
发改委等
《关于扩大战略性新兴产业投资培植壮大新下降点下降极的指导意见》
推动高档武器制造产业补弱项。重点支持工业机器人、建筑、医疗等特种机器人、高端仪器仪表、轨道交通武器、高档五轴数控铣床、节能异步牵引电动机、高端医疗武器和药业武器、航空航天武器、海洋工程武器及高技术船舶等高档武器生产,施行智能制造、智能建造试点示范。
资料来源:中国工业机器人行业发展现况剖析与投资前景研究报告(2023-2030年)
近些年来,中国的新能源车辆、锂电、光伏等战略性新兴产业凸显出强劲的发展势头,比如:2022年,全年新能源车辆产值721.9万辆,比上年下降96.3%;全省锂离子电瓶产值,环比下降131%;光伏发电并网装机容量达到3.9亿千瓦大关,连续7年跻身全球首位。机器人企业围绕新能源车辆、锂电、光伏的产品生产以及使用维护中的需求,推出创新解决方案,促进了战略性新兴产业机器人安装量快速下降。《“机器人+”应用行动施行方案》指出,要聚焦典型应用场景和用户使用需求,举办从机器人产品研发、技术创新、场景应用到模式推广的系统推动工作。支持一些新兴领域探求举办机器人应用。
机器人行业将在多领域逐渐增强渗透率
应用领域
具体应用
制造业
推动智能制造示范鞋厂建设,构建工业机器人典型应用场景。发展基于工业机器人的智能制造系统,推动制造业数字化变革、智能化转型。
农业
推进农林牧渔业基础设施和生产武器智能化改建,促进机器人与农业养殖、养殖、林业、渔业生产深度融合,支撑智慧农业发展。
建筑
促进机器人在多项环节的创新应用。推动建筑机器人拓展应用空间,推动智能建造与新型建筑工业化协同发展。
能源
推广机器人在风电场、光伏电厂、水电站、核电站、油气管网、枢纽变电厂、重要换流站、主干电网、重要输电通道等能源基础设施场景应用。推动机器人与能源领域深度融合,推动建立现代能源体系。
工贸货运
推动机器人配送、智能信包箱(智能快递箱)等多式联动的即时配送场景普及推广。构建以机器人为重点的智慧货运系统,提高工贸货运数字化水平。
医疗健康
建设机器人应用标准化放疗室,研究放疗机器人临床应用标准规范。强化机器人在病人院前管理、院内诊治及院后复健追踪整体病史服务体系中的应用,推动智慧医疗建设。
养老服务
研究制订机器人助老帮困技术应用标准规范,促进机器人融入养老服务不同场景和关键领域,提高养老服务智慧化水平。
教育
积极培植机器人校园服务新模式和新形态,推进机器人在教学科研、技能培训、校园安全等场景应用。
资料来源:中国工业机器人行业发展现况剖析与投资前景研究报告(2023-2030年)
四、国产机器人厂商崛起,进口取代成为市场趋势
疫情冲击内资供应链,国产龙头企业迎来机遇。我国工业机器人发展起步较晚,在技术上、规模上都落后于海外厂商,市场份额较小。但随着市场需求不断提升,许多内资企业开始注重中国市场,国外机器人产业也迅速发展。疫情期间,较多内资企业货运、原材料等蓝筹股深受影响,致使无法正常交货,且多家内资企业价钱有一定提升,导致海外订单回流。国产企业相对价钱较低、性价比高,在疫情期间发挥了本土优势,捉住了机会扩张市场份额。国外机器人行业集中度提升。
数据来源:中国工业机器人行业发展现况剖析与投资前景研究报告(2023-2030年)
受新能源车辆、光伏、锂电和半导体等领域需求驱动,国产厂商加强布局力度迅速发展。“十四五”规划强调,要提升产业创新能力,强化核心技术攻关。推进国产工业机器人企业降低研制投入,进行技术创新工业机器人 包装行业,逐渐实现规模化生产,提升市场份额。国外包括埃斯顿、汇川技术、博实股份、埃夫特等多家企业均产生了自身的奇特技术优势,以保持在持续的国产取代浪潮下的竞争优势。
工业机器人相关企业产品及核心技术优势
企业
主要产品
核心技术优势
埃斯顿
工业机器人及智能制造系统等。
拥有自主手动化核心部件及运动控制完整解决方案优势、“核心部件+本体+机器人集成应用”全产业链竞争优势。
汇川技术
SCARA机器人、六关节机器人、视觉系统、高精密螺栓、控制系统等整机及零部件解决方案等。
驱动层的高性能矢量控制技术、高性能伺服控制技术、大功率IGCT驱动技术等;②控制层的中小型PLC技术、CNC控制技术、机器人控制技术、高速总线技术等。
博实股份
机器人及成套系统武器等。
智能武器达到高速、高精度、运行稳定,是取代进口的高档武器,适用于对高效、安全生产要求比较高的顾客生产环境。在国外产品应用领域,产品、技术处领先水平。
埃夫特
核心零部件产品、整机产品、机器人系统集成解决方案等。
机器人整机正向设计技术、机器人运动控制技术、机器人智能化及系统集成技术等。
景业智能
核工业系列机器人、核工业智能武器、非核专用智能武器等。
核工业系列机器人技术、核工业智能武器技术和数字化鞋厂三大类自主可控技术。
亿嘉和
操作类机器人、巡检类机器人、消防类机器人等。
传感采集信息融合、机器人平台与控制、数据处理、人工智能、机器人智能化操作等核心技术,可以针对不同的行业、不同的功能应用,快速整合技术资源,实现新领域的产品开发和设计。
资料来源:中国工业机器人行业发展现况剖析与投资前景研究报告(2023-2030年)
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《中国工业机器人行业发展现况剖析与投资前景研究报告(2023-2030年)》