No.1
工业机器人——自动化的明珠
No.1

智能制造的代言人


工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,主要用于代替人工从事柔性生产环节,是靠自身动力和控制能力实现各种功能的一种机器。

目前工业机器人已有较完整的产业链,大致可分为原材料、核心零部件、本体制造、系统集成服务等环节:最上游原材料:主要包括钢材、铸铁、铝合金及少量塑料制品和各种电子元器件。核心零部件:包括控制系统、伺服电机、精密减速器、及传感器等。工业机器人本体制造:机器人的结构和功能设计及实现。系统集成:按照客户需求,进行产线的设计和组装。

控制器、伺服电机以及减速器是构成工业机器人的三大核心零部件。三大核心零部件的性能、稳定性很大程度上决定 了工业机器人的性能与稳定性。由于核心零部件的生产技术壁垒较高,大多关键技术被少数公司垄断,使得机器人生产商在采购时议价能力不足,采购价格较高。控制器是工业机器人的“大脑”。控制器负责将动作指令发布和传递给执行机构。

No.2

于美国发源、于日本兴盛


    工业机器人诞生于美国,兴盛于日本。1959年,发明家德沃尔与约瑟夫·英格伯格联手制造出第一台工业机器人,它结构和功能都十分简单,只能进行简单的重物搬运。但由于失业率高、工会阻挠等原因,工业机器人并未在美国生根发芽。日本由于其各方面的优势,接过了美国的接力棒,成为了工业机器人产业的引领者,目前日本已经形成了从 上游核心零部件到中游本体制造再到下游系统集成的完整产业链。其中,最有名的公司莫过于“工业机器人四大家族”中的发那科与安川,以及减速器龙头哈默纳科以及纳博特斯克。

No.3

协作、特种、人形机器人


协作机器人:更安全,更适应未来商用、家用空间。工业机器人随着技术进步逐步小型化,分化出具备安全、柔性、与人协作特点的协作机器人。机器人下游行业中,汽车是20kg以上应用场景,家电、3C 在4kg左右,半导体行业在12kg左右。在轻负载工作环境下,安全性得到保障,可实现机器人与人在同一空间内进行协同工作的机器人——协作机器人应运而生。

特种机器人:针对特殊高危场景的解决方案。特种机器人指除工业机器人、公共服务机器人和个人服务机器人外的机器人,主要应用于专业领域,一般由经过专门培训的人员操作或使用,辅助和/或代替人执行任务。2021年特种机器人销售额占全球机器人市场的28.17%,占国内机器人市场的7.93%。

人形机器人:在模仿人类外观和行为的机器人,被誉为机器人皇冠上的明珠。人形机器人的挑战难度是业界公认最高的,对基础三大要素包括规划、控制和感测所对应的装置要求非常高。特斯拉首席执行官马斯克称Tesla Bot有望在2023年投入生产,其将用来填补劳动力缺口

No.2
安装量已居第一,自主品牌正迎头赶上
No.1

机器人生产消费大国


2011~2020工业机器人安装量保持10%以上年增速,劳动力替代及制造业升级双逻辑加持,长期向好趋势不变。其中中国十年复合增速超25%,2013年中国超过日本成为世界最大的机器人使用国,近20年来安装量占比从0%提升至44%。以我国机器人单台价格中位数15万元估计,全球2021年市场规模为1200亿元。2020年疫情得到控制后,海内外制造业需求爆发,我国机器人行业进入为期2年的增长期,月均产量越过3万台大关。仅在2022年4月后,因长三角疫情而陷入负增长。
我国机器人密度稳步提升,但与发达国家仍有差距。根据IFR数据统计,2019 年全球工业机器人平均保有量已达到113台/万人,其中新加坡最高,已达到918台/万人,日本364台/万人,中国187台/万人。从每万制造人员使用量上来看,达到日本水平还有1X空间。
No.2

四大家族锁定高端市场


“四大家族”全球市占率超50%,国内市占率超40%,自主品牌埃斯顿及汇川技术各占4%。“四大家族”承袭原有机床、伺服系统、焊接设备技术优势,机器人领域继续占据鳌头。国内品牌埃斯顿、汇川技术快速成长,在2021年销量均突破1万台,进入中国工业机器人销量前十。前者以6关节机器人为主、后者以SCARA机器人为主,现均向多种负载、全产品系列方向迈进,有望成为真正替代“四大家族”的国产机器人品牌。

No.3
控制器、伺服电机、减速机,三核心零部件决定机器人性能  
No.1

三核心零部件占据成本70%


工业机器人的核心零部件包括控制器、伺服系统、减速器,决定了工业机器人的精度、稳定性、负荷能力等重要性能指标。核心零部件是产业链中壁垒最高的环节,占机器人成本的70%。控制器是工业机器人的“大脑”,一般占总成本的15%左右;伺服系统是工业机器人的“动力源”,一般占总成本的20%左右。减速器是工业机器人的“关节”, 减速器一般占总成本的35%左右。

No.2

控制器:工业机器人的大脑


控制系统是决定机器人性能的关键要素,接收来自其他各组元的信号、根据已编程的系统进行处理后,向各组元发出指令,从而控制各组元的运行,它是工业机器人实现特定功能的中枢单元。

目前常用的控制系统从结构上分为三类:以单片机为核心的控制系统,以可编程控制器(PLC)为核心的控制系统,以及基于工业个人计算(IPC)+运动控制器的机器人控制系统。其中IPC+运动控制器的控制系统凭借运行稳定、通用性强、抗干扰性能力强等优势,正在逐步成为工业机器人控制系统的主流。

No.3

伺服系统:工业机器人的动力来源


伺服系统是工业机器人主要的动力来源,主要由伺服电机、伺服驱动器、编码器三部分组成。伺服含义为“跟随”,指按照指令信号做出位置、速度或转矩的跟随控制。2021年我国伺服系统市场规模约189亿元,处于快速发展状态。
No.4

减速器:减速增矩,保证精度


减速器是工业机器人的“关节”,主要起到匹配转速与传递转矩的作用。减速器是核心零部件中技术壁垒最高的一环,主要起到匹配转速与传递转矩的作用。减速器的分类方式有多种:按照传动类型,减速器可分为齿轮减速器、蜗杆减速器、行星减速器、摆针减速器等;按照传动级数,可分为单级减速器、两级减速器、多级减速器;按照布局方式,可分为展开式减速器、分流式减速器、同轴式减速器等。

No.4
机器人行业发展的宏观背景  
No.1

“机器人王国”——日本


日本拥有完整的工业机器人产业链。日本拥有从核心零部件,到本体,到系统集成的完整产业链,并且在每个环节都处于世界领先的地位。拥有多家世界知名的机器人公司,例如,哈默纳科与纳博特斯克是减速器里的绝对龙头企业,两者分别建立了谐波和RV的行业使用标准,在机器人领域,两者合计市占率超75%,其中纳博特斯克的市占率超过60%,哈默纳科市占率为15%左右。

我们认为,日本能取代美国,成为工业机器人领域领导者的原因主要有四点:(1)经济快速发展的同时,劳动力出现了短缺;(2)下游应用推动;(3)政策大力扶持;(4)石油危机等因素。
No.2

“后起之秀”——中国


正如 70 年代的日本一样,现阶段中国也存在着劳动力短缺、成本上升等诸多问题,两者之间拥有惊人的相似度。而正是这些相似的因素,让日本成为了如今的“机器人王国”,也赋予了中国工业机器人产业无限的潜力。

1)经济快速增长遭遇劳动力短缺

我国经济自改革开发以来,便走上了快车道。1979年~2013年,我国GDP平均增长率为9.8%,而世界同期仅为2.8%。2019年我国GDP增速达到7.31%,2020年受疫情影响增速降至2.74%。在经济保持高增长的时期,我国的制造业劳动力相对短缺的问题逐渐开始显露。

当GDP高速增长碰到劳动力短缺的问题时,工业机器人是最佳解决方案。我国所处的高增长、低劳动供给的环境,给工业机器人的发展提供了完美的平台。

(2)汽车、电子产业需求旺盛

中国作为世界最大的新能源汽车市场,是未来几年内各大厂商的主攻市场。

汽车行业的总营收与人均营收同步上升。2021年,我国汽车行业总营收达到8.7万亿元,同比增长6.3%,人均营收达到208.7万元,同比增长4.9%。人均营收的持续增长正是产能不断升级的成果。我国的汽车生产线在自动化生产领域已经初见成效。随着自动化程度的不断增加与工业互联网的引入,生产效率将会进一步得到提升。

(3)政策扶持

中央层面出台多项政策鼓励工业机器人的发展。《中国制造 2025》打响了制造升级的第一枪,其中指出到2025年国产工业机器人的市占率达到70%,核心零部件国产化率80%。随后国家又颁布多个相关政策,为工业机器人的发展指明道路。中央层面明确的政策为工业机器人行业的发展增添信心、坚定目标。

No.5
重点公司分析
No.1

工业机器人


(1)埃斯顿

埃斯顿作为中国最早自主研发交流伺服系统的公司,工业自动化系列产品线包括全系列交流伺服系统、变频器、PLC、触摸屏、视觉产品和运动控制系统,以及以Trio控制系统为核心的运动控制和机器人一体化的智能单元产品,为客户提供从单轴——单机——单元的个性自动化解决方案;工业机器人产品线在公司自主核心部件的支撑下得到超高速发展,产品已经形成以六轴机器人为主,负载范围覆盖3kg-600kg,54种以上的完整规格系列,在新能源,焊接,金属加工、3C电子、工程机械、航天航空等细分行业拥有头部客户和较大市场份额。

(2)汇川技术

汇川技术作为国内工控龙头,业务覆盖通用自动化、电梯电气大配套、新能源汽车、工业机器人、轨道交通等领域。现伺服国内第一,变频器国内前三,SCARA机器人内资份额第一。公司自2014年开始布局机器人产业。2017年,机器人引入视觉跟踪、飞拍等技术,“核心部件+整机+视觉+工艺”全布局,助力高端化。

(3)凯尔达

公司实控人从工业焊接设备领域起家,2002年成立凯尔达电焊机有限公司,从事工业焊接设备业务。2009年成立杭 州凯尔达焊接机器人股份有限公司。2012年完成基于PLC运动控制器的工业机器人研发。2013年公司完成机器人专用超低飞溅焊接电源的研发。2017 年,推出伺服焊接机器人及配套设备。同年开始研发基于工业PC机+EtherCAT总线技术的第三代工业机器人。2020年公司薄板焊接机器人销量位居国内第三(前二为OTC、松下)。

No.2

特种机器人


(1)亿嘉和

公司成立初期主要从事电子网络设备销售业务。2014年起,逐步推出室内、室外巡检机器人产品。2018年,推出消 防机器人、物流机器人等。2019年,推出室外带电作业机器人Z100。2020年起,通过收购佗道医疗及定向增发股 票,着力布局医疗机器人领域、消防搜救机器人领域。公司最终围绕着特种机器人,公司产品主要包括操作类机器人、巡检类机器人、消防类机器人三大类产品。尤其是操作类机器人的批量出货和应用,为公司打开了新的成长空间,也为公司筑造了更高的技术壁垒。


No.3

核心零部件


(1)绿的谐波

公司率先突破谐波减速器技术难点,在实现量产、突破垄断等方面均为国内第一,是当前国内谐波减速器领域当之无愧的龙头。2003年董事长左昱昱开始深入研究谐波啮合理论,2013年公司首台谐波减速器上市销售。公司是国内第 一家实现谐波减速器的量产及批量销售的企业,现具备国内最大产能(30万台/年),自主机器人品牌中渗透率超 80%。国内第一家成功突破国际谐波减速器品牌在该领域垄断的企业,现配套大客户包括全球协作机器人领域市占率第一的UR机器人,ABB,GE等国内外重要企业。

(2)双环传动

双环传动专注于齿轮及其组件的研发、制造与销售,已成为全球最大的专业齿轮产品制造商和服务商之一。现产品主要为乘用车齿轮、商用车齿轮及工程机械齿轮。技术同源,公司自2013年开始研发RV减速器,自主研发德高精密摆线减速器,目前公司RV减速器已成功进入埃斯顿等国内头部机器人本体厂商供应链,并积极配合外资品牌送样测 试。目前公司RV减速器产能近6万台,并计划年底扩产至10万台。 


来源 | 网络


内容来源:远恒教育

商务合作:

13327841119/17314241119(微信同号)


往期 · 推荐

【招生简章】| 宿迁月薪超过8000,远恒教育“工业机器人速通班”助你一臂之力!

如何从年薪4万到30万+?张驰的职业技术成长之路启示!

好消息!参加远恒教育培训班,考取中、高级技工证,进大厂,高工资另享受政府补贴!


免责声明

本公众号所载文章为本公众号原创或根据网络搜集编辑整理,文章版权归原作者所有。远恒教育尊重版权并感谢每一位作者的辛苦付出与创作,转载文章我们均在文末备注了来源;如文章视频、图片、文字涉及版权问题,请及时联系我们,我们将根据您提供的证明材料确认版权并立即删除内容!

您发现“点赞”“在看”了么,戳我看看~