工业机器人2023行业研究

行业新闻

2024.05.30

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2023

工业机器人行业研究

01.

定义及应用

（1）工业机器人的定义、分类及主要应用领域

定义：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，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能。工业机器人被广泛应用于电子、物流、化工等各个工业领域之中。

分类（2020）：按照机械结构方式分为垂直多关节（63%）、SCARA（30%）、协作机器人（4%）、Delta（3%）（未来发展前景佳）。

下游主要应用行业（2021）：电子/电气设备及器材（32.8%）、汽车（23.2%）、金属及机械制造（12.8%）、塑料及化学品、食品制造、其他。

下游主要应用领域（2021）：搬运【不可移动、自主移动】（55%）、焊接（25%）、装配（10%）、加工（5%）、喷涂（3%）、洁净（2%）、其他【协作机器人】（未来发展前景佳）。

（2）工业机器人的适用场景和市场痛点

02.

工业机器人产业链

（1）核心壁垒主要在上游核心零部件；本体、集成壁垒低，竞争激烈；中低端国产化程度高

（2）上游（核心零部件减速器、伺服电机、控制器壁垒高，国产化率低）

工业机器人上游为减速器（35%）、伺服电机（20%）、控制器（15%）、传感器、末端执行器等核心零部件生产。

减速器（精准控制齿轮速度）主要分为谐波减速器（哈默纳科、日本新宝、中技克美、绿的谐波）、RV 减速器（纳博特斯克、住友、南通镇康、中大力德、双环传动、秦川机床）和行星减速器。谐波减速器技术要求低于RV减速器，已经实现国产替代，RV减速器国产替代处于初始阶段。

伺服电机（动力来源）：主要分为日系（松下、安川、三菱、三洋、富士等）、欧美（西门子、施耐德、博世力士乐、ABB 等）和国产（台达、汇川、埃斯顿等）三大阵营，国产品牌市占率约10%，国内伺服电机技术不断提升，但高精度伺服电机仍依赖进口。

控制器（发那科、库卡、ABB、安川等）由硬件和软件两部分组成，其中硬件指工业控制板卡，包括主控单元、信号处理部分等电路，软件指控制算法、二次开发等。

（3）中游（本体制造壁垒低，竞争激烈，高端市场外资占据，中低端市场国产化程度高）

工业机器人本体生产商主要负责组装和集成工业机器人本体，2015 年到 2020 年中国机器人本体市场的内资占比由 18.6%提升至 28.6%，2021 年内资占比进一步升高至 33.7 %，主要集中于中低端市场，国产龙头埃斯顿市场份额为 2.4%，排名第十一位，汇川与新时达等内资品牌也排名靠前，高端应用市场被发那科（13%）、ABB（12.3%）、安川（8.8%）、库卡（7.4%）占据。

竞争激烈+疫情：加速行业洗牌，工业机器人份额向头部集中，竞争格局逐渐清晰，埃斯顿、汇川、卡诺普等均在细分领域取得较好进展。

上游控制器和本体生产商竞争格局一致，主要原因是成熟的机器人厂商为了确保机器人的稳定性则一般选择自行开发控制器。

（4）下游（竞争格局愈发清晰）

2019 年内资占比约为 80%，但国内系统集成商数量多，规模小，集中在中低端领域，中高端工艺段如焊接、装配、铆接和检测等由外资占据。

下游电子和汽车为主要行业，份额增速呈现下滑态势，其他应用领域份额逐渐增加。

（5）工业机器人的发展驱动力

工业机器人发展的底层驱动因素（日德韩经验）分别为：人口结构改变（人口老龄化）、用劳成本激增。

次生驱动是下游应用产业的突出需求。此外还有政策支持驱动。

（6）工业机器人产业链总结

产业链良性闭环发展。

03.

需求端、供给端

（一）上游（需求端、供给端）

（1）上游核心零部件：减速器

① 减速器情况

减速器属于高精密度产品，开发周期长、前期资金投入大、技术复杂度高且生产难度最高，行业壁垒高，是国产工业机器人领域发展最薄弱的环节。减速器主要厂商的销售额与全球工业机器人销售量正相关性强，上中游协同发展，会出现互惠共赢的现象。

谐波减速器主要用于小臂、腕部、手部等轻负载部位，RV减速器主要用于大臂、基座等重负载部位。RV减速器与谐波减速器数量占比约为3：1，谐波减速器国产厂商已经完成技术攻克并占有一定市场份额，处于技术消化、产品放量、产能扩张的正向成长周期中，RV减速器国产替代处于初期阶段。

② 减速器需求侧（为什么20年激增：疫情无接触生产、下游需求激增）

依据工业机器人减速器市场报告给出的统计与预测数据显示，2021年，全球与中国工业机器人减速器市场规模达到215亿元与64.52亿元。2021-2027预计全球工业机器人减速器市场将以10.68%的复合年增长率增长，预测至2027年全球工业机器人减速器市场总规模将会达到394.81亿元。

GGII数据显示，2021年中国工业机器人减速器总需求量为93.11万台，同比增长78.06%。其中增量需求82.41万台，同比增长95.05%；存量替换量为10.70万台，同比增长6.57%。随着数字化进程的加快推进，机器换人将受益其中，预计未来几年减速器市场增长的确定性进一步增强，到2026年市场总需求量有望超过270万台。

③ 减速器供给侧

2021年减速器领域国产进步略有提升，其中环动科技、绿的谐波、来福谐波、同川精密的市场份额提升明显，纳博特斯克、HD的份额进一步略有收缩，国产份额持续提升。

（2）上游核心零部件：伺服电机

① 伺服电机情况

一直以来，中国工业机器人伺服系统市场均由外资主导，外资厂商占据中高端的市场份额，国产份额虽逐年提升，但市场份额依然偏小。目前，工业机器人伺服系统主要分日系（性价比高且质量可靠，中低端市场上存在优势）、欧美（注重性能，在高端市场存在优势）和国产（和国外产品相比，性能、可靠性上存在差距）三大阵营。日系代表企业主要有松下、安川、三菱、三洋、富士等，欧美代表企业主要有西门子、施耐德、博世力士乐、ABB 等，国产代表企业主要有台达、汇川、埃斯顿等，国产品牌占据约 10%市场份额。

② 伺服电机需求侧

据统计，全球伺服电机市场规模从2017年的305亿元增长至2020年的367亿元。

中国伺服电机行业的市场规模从2017年的116亿元增长至2021年的169亿元，预计2022年市场规模将达181亿元。

其中工业机器人领域的伺服电机占比大约为10%，2021国内工业机器人用的伺服电机市场规模约为18亿元（24.7亿元）【通常一台工业机器人需要3~5台伺服电机（交流）（单价？）】

③ 伺服电机供给侧

高精度编码器是伺服电机中的核心技术，目前严重依赖进口，是我国伺服电机产品突破的重要瓶颈。

（3）上游核心零部件：控制器

① 控制器情况

控制器构成：由硬件和软件两部分组成，其中硬件指工业控制板卡，包括主控单元、信号处理部分等电路，软件指控制算法、二次开发等。

控制器竞争格局：虽然成本与技术壁垒相对较低，但控制器的市场份额却与机器人本体基本保持一致，主要原因在于专攻工业机器人控制器领域的企业数量较少，大部分国内控制器厂商只生产通用控制器，而成熟的机器人厂商为了确保机器人的稳定性则一般选择自行开发控制器。

目前国产控制器情况：国产控制器虽已达到了各项基本要求，但仍与国外企业在控制系统的研发层面存在差距。虽在高精密型行业受到限制，但在低端领域中，国产控制系统却凭借高性价比优势占据主导地位。

未来控制器趋势：未来工业机器人的发展将呈现智能化和柔性化的趋势，控制器的发展也逐渐转向标准化和开放化，国产控制系统将有望迎来新的发展机会。

② 控制器需求侧

中国工业机器人用控制器市场规模由2017年的10.5亿元大幅上升至2021年的14.7亿元。预计到2022年，中国工业机器人用控制器市场规模有望达到16.2亿元。

③ 控制器供给侧（与本体制造商竞争格局相似）

（二）中游（需求端、供给端）

（1）中游本体制造商情况

工业机器人本体生产商主要负责组装和集成工业机器人本体。目前内资品牌机器人销售占比不断上升。根据机经网数据，2015 年到 2020 年中国机器人本体市场的内资占比由 18.6%提升至 28.6%，2021 年内资占比进一步升高，为 33.7 %。目前内资工业机器人本体生厂商主要集中于中低端市场。国产龙头埃斯顿市场份额为 2.4%，排名第十一位，汇川与新时达等内资品牌也排名靠前，高端应用市场被发那科（13%）、ABB（12.3%）、安川（8.8%）、库卡（7.4%）占据。

中国工业机器人较国际知名企业起步晚，技术相对滞后，不具备技术优势，产品多为中低端机器人。

（2）中游本体制造商需求侧

IFR统计数据显示，预计至2022年，全球工业机器人市场规模将达到195亿美元；2024年将有望达到230亿美元。

根据IFR统计数据测算，近五年中国工业机器人市场规模始终保持增长态势，2022年市场规模将继续保持增长，预计将达到87亿美元。预计到2024年，中国工业机器人市场规模将超110亿美元。

① 中游本体制造商需求侧分产品看——垂直多关节（63%）

内资已切入汽车，并下沉至金属、家电，轻负载国产替代进程更快。

② 中游本体制造商需求侧分产品看——SCARA（30%）（更简单，国产替代快于垂直多关节）

2020年，内资SCARA 机器人 Top3分别为汇川技术、众为兴、台达，三者市占率合计达到 19%，较内资 6-axis 机器人 Top3 的占有率更高，进口替代的进程相对更快。

电子：国产机器人如汇川、台达、众为兴等已能进入利润水平相对低、对价格敏感的电脑行业，也能够进入对柔性要求高但可能利润水平更低的电子零部件制造。

锂电：汇川、埃斯顿一方面能够在自动化程度要求高的动力电池行业突破一些非关键环节使用，另一方面能够在速度、精度要求相对低的消费电池中实现更大程度的渗透。

光伏：在对机器人速度、精度、稳定性要求不高的电池板的生产中，以内资机器人为主，有待向上突破电池片的生产环节。

③ 中游本体制造商需求侧分产品看——协作机器人（4%）（处于发展初期，未来发展趋势）

目前我国协作机器人市场尚处于起步阶段，呈现以遨博、优傲两家企业为主的格局，2020 年二者合计市占率达到 63%，其中遨博为内资品牌，其在按摩理疗、教育、新零售等非工业场景取得突破，2020 年跻身我国协作机器人出货量第一名；优傲为外资龙头，在电子和汽车零部件行业有较好的表现。另外，四大家族均已完成协作产品的战略部署，内资品牌如节卡、大族电机等厂商也在积极开拓市场渠道。

协作机器人具有安装快捷、部署灵活、编程简单等优点，其较低的综合成本更加适用于中小企业和除汽车、3C外的通用行业。协作机器人的优势有望解决传统工业机器人的痛点。

成本：2021年中国协作机器人的均价为10.95万元/台，我们假设一台协作机器人的工作年限为6年（一天12小时，全年无休），粗略计算下来，协作机器人单位小时成本仅有4.17/h，而人力成本早在2019年就上升至32.33/h。反观传统的工业机器人，以高负载能力为例，传统工业机器人价格一般在30-40万元之间，而这还仅仅只是本体的价格，没有算上部署的成本。

GGII 数据显示，2021年协作机器人在3C电子行业市场的应用占比为 30.31%，较上一年略有提升；在汽车及其零部件行业市场的应用占比为 27.20%。

（3）中游本体制造商供给侧

竞争激烈+疫情：加速行业洗牌，工业机器人份额向头部集中，竞争格局逐渐清晰，埃斯顿、汇川、众为兴、卡诺普等均在细分领域取得较好进展。

（三）下游（需求端、供给端）

（1）下游系统集成商情况（实时监控、故障预测、远程维修、数据跟踪）

工业机器人系统集成商处于产业链的下游应用端，根据不同的场景与用途，负责对工业机器人本体进行针对性的系统集成和软件二次开发，使其拥有特定的工作能力。在我国，系统集成商多是从国外购买机器人整机，根据不同行业或客户的需求，制定符合生产需求的解决方案。

国内系统集成商数量多、规模小，且集中在中低端领域。目前我国工业机器人系统集成商主要以内资为主，2019 年内资占比约为 80%。但大部分内资厂商规模较小，且主要集中于中低端领域（搬运、码垛），而外资工业机器人系统集成商则主要集中于中高端工艺段（焊接、装配、铆接、检测等）。随着国产市场竞争加剧，叠加疫情倒逼行业加速洗牌，预计未来内资系统集成商数量将逐步减少。

下游电子和汽车为主要行业，份额增速呈现下滑态势。

系统集成主要分为三种模式：日本模式、欧洲模式和美国模式，我国的模式则是从“欧+美并行”转向“日+美并行”模式。

下游行业将会更加细分化、智慧工厂建设将加速机器人系统集成发展。