工业机器人被誉为“制造业皇冠上的明珠”,具有易用性、智能化、生产效率及安全性高、易于管理且经济效益显著等特点,是智能制造中的重要一环。当前处于市场空间大、应用场景可拓展可精进的阶段。
工业机器人,指面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能。
工业机器人可根据结构和功能,分为垂直多关节机器人、水平多关节机器人(SCARA)、并联机器人(DELTA)和协作机器人。
2023年全球工业机器人市场有望达210亿美元,预计同比增速为8%,保持较稳定的增长趋势;2019年因贸易摩擦等因素,全球工业机器人市场有所萎缩,2020年至今市场快速恢复,并维持增长趋势。
中国目前是全球最大的工业机器人市场,2023年我国工业机器人市场规模有望达99亿美元,在全球工业机器人销售额比重有望达47%;2019-2023年,中国工业机器人市场规模保持超过10% 的年增长,市场规模占全球规模比例呈上升趋势。
2022年国内工业机器人市场中,四大机器人家族合计占比达39%,仍占据市场主导地位;前十大工业机器人厂商合计占比达66%,其中国产头部企业,合计占比达13%。
工业机器人领域国产替代进程逐步提速,2023年第一季度国产化率达41%,有望实现《中国制造2025》提出的2025年实现工业机器人内资品牌市场份额占比50%的目标。
工业机器人核心零部件为减速器、伺服电机和控制器,成本占比合计高达70%。核心零部件的主要功能如下:
减速器:降低伺服电机的转速和转矩,提高精度和负载,核心指标为器件寿命、精度及稳定性;
伺服电机:执行控制器指令,将电能转化为机械能,实现机器人运动,核心指标为驱动器、编码器性能;
控制器:控制机器人的运动轨迹、速度和姿态,是机器人的大脑,核心指标为精度、稳定性和底层算法。
工业机器人核心零部件整体国产化率较低,主要技术差距包括:
减速器:国产减速器精度保持度、稳定性和可靠性略低于国外领先厂商,技术创新和产品升级略有落后,定制化能力稍显不足;
伺服电机:精度略低、响应速度无法跟上算法需求、多轴联动情况下的精密控制效果不足;
控制器:研发时间短,缺乏大量实践数据以优化算法,成熟产品多为封闭式架构难以参考,配套的减速器和伺服电机需要进口,磨合不足。
汽车整装和汽车零部件生产行业高度自动化、流程标准化,是工业机器人应用成熟的产业。
工业机器人几乎适配所有生产环节,包括上下料、装配、打磨、抛光等等,2025 年全球汽车行业对工业机器人的需求将达到约 600 万台。
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