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證券研究報(bào)告
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2024年2月23日機(jī)器人專(zhuān)題研究之一產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽行業(yè)研究
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行業(yè)專(zhuān)題電力設(shè)備新能源
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電氣設(shè)備投資評(píng)級(jí):超配投資摘要?
100多年前電能的發(fā)明利用開(kāi)創(chuàng)了人類(lèi)文明的新紀(jì)元,也引發(fā)了第二次產(chǎn)業(yè)革命,人類(lèi)從此進(jìn)入電氣時(shí)代。時(shí)至今日,電氣化依舊是全球工業(yè)化發(fā)展的前提條件,也是開(kāi)啟以德國(guó)工業(yè)4.0為代表的智能制造時(shí)代的重要基礎(chǔ)。拖動(dòng)電機(jī)與變頻器技術(shù)構(gòu)成先進(jìn)的伺服系統(tǒng),能夠提供高精度的伺服和運(yùn)動(dòng)控制技術(shù),并成功推動(dòng)上世紀(jì)60年代以來(lái)工業(yè)機(jī)器人的蓬勃發(fā)展。?
從市場(chǎng)規(guī)模分析,本世紀(jì)以來(lái)隨著變頻技術(shù)的進(jìn)步以及諸如矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等新型控制原理的面世,疊加數(shù)字技術(shù)的發(fā)展,極大地促進(jìn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新迭代。2022年全球機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)超過(guò)500億美元,其中工業(yè)/服務(wù)/特種機(jī)器人分別占38%/42%/20%。未來(lái),機(jī)器人產(chǎn)業(yè)深度融合通信、感知、處理、移動(dòng)、意識(shí)、操作等方面的最新技術(shù),向著更加智能化、柔性化、安全及多應(yīng)用領(lǐng)域的方向發(fā)展,整個(gè)機(jī)器人市場(chǎng)有望繼續(xù)保持雙位數(shù)增長(zhǎng)。國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR)展望,到2024年全球機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到660億美元,其中服務(wù)機(jī)器人、特種機(jī)器人以及跨領(lǐng)域的人形機(jī)器人市場(chǎng)有望貢獻(xiàn)更高增速。中國(guó)占全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)50%,占服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人市場(chǎng)份額只有20-30%,市場(chǎng)規(guī)模仍有廣闊提升空間。?
從供給格局分析,全球機(jī)器人本體和集成,尤其是高端機(jī)器人領(lǐng)域,主要由海外企業(yè)主導(dǎo)。工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的海外“四大家族”品牌(ABB、發(fā)那科、安川、庫(kù)卡)擁有穩(wěn)定的市場(chǎng)地位。近年來(lái)國(guó)內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)成功把握技術(shù)變革和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì),在研發(fā)和訂單方面進(jìn)步顯著,并帶動(dòng)關(guān)鍵零部件國(guó)產(chǎn)化。隨著AI技術(shù)的發(fā)展,國(guó)內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在服務(wù)機(jī)器人、特種機(jī)器人乃至人形機(jī)器人領(lǐng)域的產(chǎn)品迭代正明顯加快。?
工業(yè)機(jī)器人的三大關(guān)鍵零部件為減速器、伺服系統(tǒng)和控制器,成本占比分別為30%、22%和10%。我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)在減速器、伺服電機(jī)等環(huán)節(jié)的技術(shù)沉淀、質(zhì)量管理、市場(chǎng)發(fā)展等方面仍有較大提升空間,也將順勢(shì)促進(jìn)我國(guó)高端制造領(lǐng)域的突破。?
投資建議:建議關(guān)注國(guó)產(chǎn)機(jī)器人本體、系統(tǒng)集成以及關(guān)鍵零部件的發(fā)展機(jī)會(huì),以及人形機(jī)器人配套產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展進(jìn)程。?
風(fēng)險(xiǎn)提示:工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)需求不及預(yù)期,人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不及預(yù)期。目錄1234全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)人工智能與人形機(jī)器人機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈分析5機(jī)器人關(guān)鍵零部件機(jī)器人的定義與主要分類(lèi)機(jī)器人的定義:?
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)將機(jī)器人定義為“一種自動(dòng)的、位置可控的、具有編程能力的多功能機(jī)械手,這種機(jī)械手具有幾個(gè)軸,能夠借助可編程序操作來(lái)處理各種材料、零件、工具和專(zhuān)用裝置,以執(zhí)行種種任務(wù)。我國(guó)業(yè)界給出的機(jī)器人定義是:機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器,這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力,如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力,是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器。機(jī)器人的特點(diǎn):1、可編程,2、擬人化,3、通用性,4、機(jī)電一體化。?
機(jī)器人的分類(lèi):按用途主要可分為工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人三類(lèi)。1.
工業(yè)機(jī)器人按照用途可分為搬運(yùn)、碼垛、焊接、噴涂、裝配、激光加工、真空、潔凈。2.
服務(wù)機(jī)器人是在非結(jié)構(gòu)環(huán)境下為人類(lèi)提供服務(wù)的多種高技術(shù)集成的先進(jìn)機(jī)器人,應(yīng)用領(lǐng)域在家用、醫(yī)療和公共服務(wù)(農(nóng)業(yè)、金融、物流、教育等)領(lǐng)域。3.
特種機(jī)器人是可代替人類(lèi)從事高危環(huán)境和特殊工況的機(jī)器人,包括軍事應(yīng)用、極限作業(yè)和應(yīng)急救援等領(lǐng)域。圖1:機(jī)器人主要分類(lèi)示例工業(yè)機(jī)器人-搬運(yùn)機(jī)器人工業(yè)機(jī)器人-焊接機(jī)器人服務(wù)機(jī)器人人形機(jī)器人資料:從左往右??禉C(jī)器人官網(wǎng)、埃斯頓官網(wǎng)、普渡科技官網(wǎng)、特斯拉,國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的歷史大事件197720121948日本學(xué)者研制出了首臺(tái)多指靈巧手樣機(jī)。全球首張無(wú)人駕駛汽車(chē)獲得牌照,該牌照被授予一輛豐田普銳斯(ToyotaPrius),這輛車(chē)使用谷歌公司(Google)開(kāi)發(fā)的技術(shù)進(jìn)行了改造。美國(guó)數(shù)學(xué)家諾伯特·維納發(fā)表《控制論》,成為開(kāi)創(chuàng)機(jī)器人19781954領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)。第一臺(tái)PUMA機(jī)器人在Unimation公司誕生;同年,澳大利亞學(xué)者首次將6自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)用于機(jī)器人操作器。工業(yè)機(jī)器人先驅(qū)美國(guó)人喬治·德沃爾(GeorgeDevol)提出了第一個(gè)可編程的機(jī)器人的方案。19811961日本山梨大學(xué)(UniversityofYamanashi)的牧野洋開(kāi)發(fā)出了SCARA型機(jī)器人。Unimation公司*1(通用機(jī)械公司)成立,生產(chǎn)和銷(xiāo)售了第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人Unimate,并用于通
1962用汽車(chē)的裝配線(xiàn)生產(chǎn)。19882022卡耐基梅隆大學(xué)(CarnegieMellonUniversity,CMU)研制出了可重構(gòu)模塊化機(jī)械手系統(tǒng)RMMS。AMF(機(jī)械與鑄造)公司研制出了一臺(tái)數(shù)控自動(dòng)通用機(jī),取特斯拉研發(fā)的人形機(jī)器人擎天柱Optimus原型機(jī)正式亮相,該款人形機(jī)器人結(jié)合了特斯拉的AI技術(shù)。名為Versatran。19961967日本本田技研工業(yè)株式會(huì)社研制出了P2型機(jī)器人,2000年推出了類(lèi)人機(jī)器人ASIMO(阿西莫)。Unimation公司的第一臺(tái)噴涂用機(jī)器人出售到了日本川崎重工業(yè)株式會(huì)社。20021968丹麥iRobot公司推出了吸塵器機(jī)器人Roomba,它能避開(kāi)障礙,自動(dòng)設(shè)計(jì)行進(jìn)路線(xiàn),還能在電量不足時(shí),自動(dòng)駛向充電座。資料:《人工智能.智能機(jī)器人》第一臺(tái)智能機(jī)器人Shakey在斯坦福研究所誕生。作者:陸建峰等
出版社:電子工業(yè)出版社出版時(shí)間:2020年6月;人民網(wǎng)、特斯拉官網(wǎng)、石頭科技,
國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理。注:圖片非第一臺(tái)靈巧手樣機(jī),*1喬治·德沃爾和約瑟夫·英格伯格(JosephEngelberger)創(chuàng)立了世界第一家機(jī)器人公司尤尼梅申(Unimation)。上世紀(jì)60年代,該公司被聯(lián)合柴油機(jī)電氣公司(CondecCorporation)收購(gòu)。后來(lái),聯(lián)合柴油機(jī)電氣公司的部分產(chǎn)業(yè)被工業(yè)制造巨頭伊頓電氣集團(tuán)(Eaton)買(mǎi)下。20051972美國(guó)波士頓動(dòng)力(BostonDynamics)公司研制出“大狗”(BigDog)機(jī)器人。IBM公司研制出了直角坐標(biāo)機(jī)器人(CartesianRobot)。20081973英國(guó)科學(xué)家研制了首個(gè)有生物腦的機(jī)器人米特·戈登(MeetGordon)。CincinnatiMilacron公司第一臺(tái)微處理器控制機(jī)器人T3型機(jī)器人。全球機(jī)器人分類(lèi)(工業(yè)機(jī)器人-機(jī)械結(jié)構(gòu))圖2:機(jī)器人主要分類(lèi)(機(jī)械結(jié)構(gòu))1.多關(guān)節(jié)機(jī)器人2.平面多關(guān)節(jié)機(jī)器人1.多關(guān)節(jié)機(jī)器人(Articulated
robot)多關(guān)節(jié)機(jī)器人也稱(chēng)機(jī)械臂,是工業(yè)領(lǐng)域中最常見(jiàn)的工業(yè)機(jī)器人形態(tài),能進(jìn)行裝配、噴漆、搬運(yùn)、焊接等機(jī)械自動(dòng)化作業(yè)。多關(guān)節(jié)機(jī)器人按構(gòu)造可以分為5軸和6軸關(guān)節(jié)機(jī)器人、托盤(pán)關(guān)節(jié)機(jī)器人等。其優(yōu)點(diǎn)是自由度高,可自由編程,錯(cuò)誤率可控。根據(jù)
IFR、CRIA統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的占比均超過(guò)60%。2.平面多關(guān)節(jié)機(jī)器人(SCARA
robot)平面多關(guān)節(jié)機(jī)器人又稱(chēng)SCARA機(jī)器人,有3個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié),其軸線(xiàn)相互平行,在平面內(nèi)進(jìn)行定位和定向,還有1個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié),用于完成末端件垂直于平面的運(yùn)動(dòng)。SCARA機(jī)器人具有垂直方向剛性高、水平面內(nèi)剛性低(柔順性)的特征,在裝配作業(yè)中普遍應(yīng)用。3.坐標(biāo)機(jī)器人(Cartesian
robot,Gantry
robot,Linear
robot)坐標(biāo)機(jī)器人也稱(chēng)線(xiàn)性機(jī)器人(Linearrobot)、直角坐標(biāo)機(jī)器人(Cartesianrobot)、桁架式機(jī)器人(Gantryrobot),其關(guān)節(jié)在一條直線(xiàn)上,由獨(dú)立沿x、y、z軸的自由度構(gòu)成,并彼此成直角。特點(diǎn)是高速度、高精度和高可靠性,靈活、多功能。末端操作工具不同,可實(shí)現(xiàn)不同功能,如焊接、搬運(yùn)、包裝、碼拆垛、檢測(cè)、分類(lèi)、裝配、貼標(biāo)、打碼、噴涂等,適用于多品種、多批量柔性作業(yè)。3.坐標(biāo)機(jī)器人4.并聯(lián)機(jī)器人4.并聯(lián)機(jī)器人(Parallel
robot)并聯(lián)機(jī)器人通過(guò)至少兩個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)鏈將動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)相連接,有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度,且以并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)是剛性較好,可用來(lái)完成數(shù)控機(jī)床的一些功能,無(wú)累積誤差,微動(dòng)精度高,運(yùn)動(dòng)部重量輕,速度快,動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。并聯(lián)機(jī)器人多應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)模擬、機(jī)床、微操作、芯片制造、生物醫(yī)學(xué)、微外科手術(shù)等領(lǐng)域,在食品包裝生產(chǎn)線(xiàn)、藥品分揀、收集及輕質(zhì)產(chǎn)品的包裝及加工裝配等方面也有廣泛應(yīng)用。5.圓柱坐標(biāo)機(jī)器人5.圓柱坐標(biāo)機(jī)器人6.物流機(jī)器人圓柱坐標(biāo)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軸采用圓柱坐標(biāo)系,可達(dá)空間呈圓柱狀。此類(lèi)機(jī)器人在半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)用較多,可安裝在生產(chǎn)線(xiàn)上,進(jìn)行部件的裝卸、處理、組裝、清洗、清理等工作。6.工廠用物流機(jī)器人(AGV
robot)AGV是“自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車(chē)”的簡(jiǎn)稱(chēng),指裝配有電磁或光學(xué)等自動(dòng)引導(dǎo)裝置,能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛,具有安全保護(hù)以及各種移動(dòng)功能的運(yùn)輸車(chē),是生產(chǎn)物流系統(tǒng)中最重要的裝備之一,是自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)、無(wú)人車(chē)間實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)、靈活、無(wú)人生產(chǎn)的關(guān)鍵裝備。資料:中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(CRIA);中國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)研究與發(fā)展——工業(yè)機(jī)器人(國(guó)家出版基金項(xiàng)目)作者:宋曉剛出版社:機(jī)械工業(yè)出版社,2020-09-01,國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理全球機(jī)器人分類(lèi)(工業(yè)機(jī)器人-應(yīng)用領(lǐng)域)焊接機(jī)器人噴涂機(jī)器人焊接機(jī)器人是可以完成焊接作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人,主要包括點(diǎn)焊機(jī)器人、弧焊機(jī)器人、激光焊接機(jī)器人和復(fù)合焊接機(jī)器人等。焊接作為工業(yè)“裁縫”,是汽車(chē)、機(jī)械、船舶、航空航天等行業(yè)生產(chǎn)中非常重要的加工手段,焊接質(zhì)量的好壞對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量起著決定性的影響。船舶、管道、橋梁、石油、化工、金屬加工、建筑等行業(yè)對(duì)于焊接機(jī)器人也有較大需求,航空航天、海洋工程、核工程領(lǐng)域?qū)?huì)成為焊接機(jī)器人未來(lái)新的應(yīng)用增長(zhǎng)點(diǎn)。噴涂機(jī)器人是一種主要用于表面涂覆工作的工業(yè)機(jī)器人,是機(jī)器人技術(shù)和表面噴涂工藝相結(jié)合的產(chǎn)物。噴涂機(jī)器人一般采用液壓驅(qū)動(dòng),具有軌跡靈活、柔性大、動(dòng)作速度快、防爆性能好等特點(diǎn)。其在汽車(chē)、電子、家具、衛(wèi)浴等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。裝配機(jī)器人裝配機(jī)器人是工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)零部件進(jìn)行裝配的工業(yè)機(jī)器人,是柔性自動(dòng)化裝配系統(tǒng)的核心設(shè)備。末端執(zhí)行器是夾持工件移動(dòng)的一種夾具,常搭配視覺(jué)、觸覺(jué)傳感系統(tǒng)。裝配機(jī)器人的特點(diǎn)是具有精度高、柔順性好、工作范圍小、能與其他系統(tǒng)配套使用等特點(diǎn),主要應(yīng)用于電氣電子、汽車(chē)零部件、航空航天、儀器制造等行業(yè)。搬運(yùn)機(jī)器人搬運(yùn)機(jī)器人是進(jìn)行自動(dòng)化搬運(yùn)作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人,安裝不同的末端執(zhí)行器以完成各種不同形狀和姿態(tài)工件的搬運(yùn)工作。未來(lái),隨著視覺(jué)識(shí)別技術(shù)的逐漸成熟,用搬運(yùn)機(jī)器人進(jìn)行物料、工件的搬運(yùn)、分揀、上下料等作業(yè)成為發(fā)展趨勢(shì),尤其在物流行業(yè)以及企業(yè)生產(chǎn)制造中的物流環(huán)節(jié)。在石油、化工、核工程等高危險(xiǎn)領(lǐng)域,對(duì)于搬運(yùn)機(jī)器人的需求也有快速的增長(zhǎng)。真空(潔凈)機(jī)器人真空(潔凈)機(jī)器人是在真空(潔凈)環(huán)境中使用的工業(yè)機(jī)器人,廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、平板顯示、LED、太陽(yáng)能光伏、醫(yī)藥以及食品加工與包裝等行業(yè),對(duì)控制精度、運(yùn)動(dòng)平滑度以及材料潔凈度等方面提出很高要求,生產(chǎn)具有加工超精密化、環(huán)境超潔凈的特點(diǎn)。加工機(jī)器人加工機(jī)器人是把終端執(zhí)行器變?yōu)榫哂秀娤?、鉆削、雕刻等功能的主軸系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人。資料:中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(CRIA);中國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)研究與發(fā)展——工業(yè)機(jī)器人(國(guó)家出版基金項(xiàng)目)作者:宋曉剛出版社:機(jī)械工業(yè)出版社,2020-09-01,國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理工業(yè)機(jī)器人之協(xié)作機(jī)器人圖3:國(guó)內(nèi)協(xié)作機(jī)器人市場(chǎng)份額(2022年)?
協(xié)作機(jī)器人:協(xié)作機(jī)器人是垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人的一種,后者是最為常見(jiàn)的一類(lèi)工業(yè)機(jī)器人,主要包括傳統(tǒng)多關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人、協(xié)作型多關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人等。?
協(xié)作機(jī)器人因具備柔性、協(xié)作安全及易部署等特征,與人類(lèi)的協(xié)作性較好,可以適用于更廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景。近年來(lái),協(xié)作機(jī)器人的成本優(yōu)勢(shì)愈發(fā)凸顯,工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域機(jī)器換人進(jìn)程正不斷推進(jìn)。根據(jù)
GGII數(shù)據(jù),從終端客戶(hù)使用成本來(lái)看,2021年協(xié)作機(jī)器人單位時(shí)間成本僅約
6.59元/小時(shí),而人工成本升至
37.88元/小時(shí),已接近前者的
6倍。?
根據(jù)
IFR統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2017年至
2022年,協(xié)作機(jī)器人占工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模的比例由
2.7%增長(zhǎng)至
9.9%,我們估算相當(dāng)于全球協(xié)作機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模從2017年的4.4億美元增長(zhǎng)至2022年的19.3億美元;全球協(xié)作機(jī)器人龍頭企業(yè)2022年優(yōu)傲(丹麥)的營(yíng)業(yè)收入為
3.26億美元,估計(jì)全球份額在15-20%之間。優(yōu)傲11%越疆7%艾利特7%節(jié)卡19%?
從制造業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用需求和工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看,未來(lái)工業(yè)機(jī)器人必然向具備良好的安全性、靈活性和易用性,可實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作等方向發(fā)展。我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線(xiàn)圖也明確,將積極研發(fā)能夠滿(mǎn)足智能制造需求,特別是與小批量定制、個(gè)性化制造、柔性制造相適應(yīng)的,可以完成動(dòng)態(tài)、復(fù)雜作業(yè)使命,可以與人類(lèi)協(xié)同作業(yè)的新一代工業(yè)機(jī)器人。其他35%遨博21%資料整理:MIR睿工業(yè),節(jié)卡股份招股說(shuō)明書(shū),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所協(xié)作機(jī)器人與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的區(qū)別表1:協(xié)作機(jī)器人與傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人(垂直多關(guān)節(jié))的區(qū)別圖4:協(xié)作機(jī)器人-高精度工業(yè)場(chǎng)景(上下料及涂膠)項(xiàng)目協(xié)作機(jī)器人傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人(垂直多關(guān)節(jié))覆蓋廣泛
,
中大負(fù)荷通常為20-1,000kg;同時(shí)具備較小負(fù)載(20kg以?xún)?nèi))區(qū)間的作業(yè)能力額定負(fù)荷較小,通常為25kg以?xún)?nèi)1、強(qiáng)調(diào)柔性、輕量化、安全性;1、強(qiáng)調(diào)剛度、精度、速度;2、通常采用中空一體化關(guān)節(jié)、諧波減速器、中空無(wú)框電機(jī)、鋁鐵結(jié)構(gòu);2、采用分布式關(guān)節(jié)、RV減速器、大功率有框電機(jī)、鋼鐵結(jié)構(gòu);資料整理:節(jié)卡股份招股說(shuō)明書(shū),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所3、重視負(fù)載/自重比的提升,自重通常十幾千克至幾十千克,有利于更改部署、提升安全性;4、重視自身安全防護(hù)等級(jí),如速度存在上限標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)電子防護(hù)、力控傳感等技術(shù)實(shí)現(xiàn)碰撞檢測(cè)與安全控制;3、負(fù)載自重比并非主要考量,自重動(dòng)輒幾十千克至上百千克,適用于長(zhǎng)期保持標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的產(chǎn)線(xiàn);4、其工作環(huán)境通過(guò)加裝圍欄等與人分隔,以實(shí)現(xiàn)安全防護(hù),自身速度快、碰撞力度大;技術(shù)水平圖5:傳統(tǒng)機(jī)器人-大型工業(yè)場(chǎng)景(焊接)5、無(wú)需與人協(xié)作,關(guān)節(jié)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和線(xiàn)束裸露較多,編程/示教需要具備專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ),使用門(mén)檻較高。5、重視與人協(xié)作的體驗(yàn),如外形美觀、編程/示教方式簡(jiǎn)單,使用門(mén)檻低。主要面向與人協(xié)作的各類(lèi)生產(chǎn)及服務(wù)場(chǎng)景,主要為完成“人力可為”的生產(chǎn)、加工或服務(wù)任務(wù),如噴涂、碼垛、包裝、涂膠、醫(yī)療、零售等主要面向工業(yè)場(chǎng)景,主要為完成“人力不可為”或“人力難為”的生產(chǎn)、加工任務(wù),如搬運(yùn)、焊接、裝配、沖壓、切削、打磨等應(yīng)用場(chǎng)景資料整理:節(jié)卡股份招股說(shuō)明書(shū),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所資料:節(jié)卡股份招股說(shuō)明書(shū),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理服務(wù)機(jī)器人與特種機(jī)器人圖6:服務(wù)機(jī)器人與特種機(jī)器人示例?
國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR)定義服務(wù)機(jī)器人是一種半自主或全自主工作的機(jī)器人。它能完成有益于人類(lèi)健康的服務(wù)工作,但不包括從事生產(chǎn)的設(shè)備。?
可分為個(gè)人/家用服務(wù)機(jī)器人、公共服務(wù)機(jī)器人。個(gè)人/家庭服務(wù)機(jī)器人主要包括家用任務(wù)型機(jī)器人、娛樂(lè)機(jī)器人、老年及殘障協(xié)助機(jī)器人等。公共服務(wù)機(jī)器人又可稱(chēng)為專(zhuān)用/商用服務(wù)機(jī)器人,主要包括專(zhuān)業(yè)清潔機(jī)器人、配送機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、公共教育機(jī)器人等。公共服務(wù)個(gè)人/家庭特種服務(wù)樓宇配送/迎賓機(jī)器人?
從機(jī)器人的功能特點(diǎn)上來(lái)講,它與工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)本質(zhì)區(qū)別在于,工業(yè)機(jī)器人的工作環(huán)境都是已知的,而服務(wù)機(jī)器人所面臨的工作環(huán)境絕大多數(shù)都是未知的。服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景復(fù)雜多樣、具體細(xì)分種類(lèi)繁多。巡檢、救援機(jī)器人?
服務(wù)機(jī)器人其可應(yīng)用在零售、物流、醫(yī)療、教育、安防等眾多行業(yè)和場(chǎng)景,實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)接待、物流配送、清掃、陪伴教學(xué)、安防巡檢等多樣化、復(fù)合型功能。未來(lái)以特斯拉Optimus為代表的人形機(jī)器人,又將改寫(xiě)服務(wù)機(jī)器人的歷史,成為橫跨多專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的通用型機(jī)器人,甚至打破服務(wù)機(jī)器人、特種機(jī)器人與工業(yè)機(jī)器人的概念邊界。手術(shù)機(jī)器人兒童陪伴機(jī)器人軍事機(jī)器人掃地機(jī)器人中醫(yī)理療機(jī)器人無(wú)人機(jī)資料:螢石網(wǎng)絡(luò)、普渡科技、波士頓動(dòng)力、大疆、達(dá)芬奇機(jī)器人、以色列通用機(jī)器人、樞靈中醫(yī)機(jī)器人,國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀?
得益于計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展史在上世紀(jì)50年代正式拉開(kāi)帷幕,經(jīng)過(guò)60多年的發(fā)展,工業(yè)機(jī)器人技術(shù)日趨成熟,并被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、光伏、鋰電、機(jī)械加工、電子電氣、食品、醫(yī)藥、物流等諸多領(lǐng)域。隨著新一代信息技術(shù)、生物技術(shù)、新能源技術(shù)、新材料技術(shù)等與機(jī)器人技術(shù)加快融合,人工智能不斷發(fā)展和深入應(yīng)用,機(jī)器人的智能化程度不斷提高,具備更多的感覺(jué)、識(shí)別、推理和判斷能力,甚至可根據(jù)外界條件的變化,在一定范圍內(nèi)自行修改程序,在不同應(yīng)用領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展日新月異。國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR)展望,到2024年全球機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將繼續(xù)保持雙位數(shù)的增長(zhǎng),達(dá)到660億美元。圖7:全球機(jī)器人年銷(xiāo)售額(億美元)圖8:全球工業(yè)機(jī)器人年銷(xiāo)量(萬(wàn)臺(tái))下游市場(chǎng)份額2017
2022電氣電子設(shè)備和器材制造
30%28%25%12%4%汽車(chē)制造32%11%5%金屬加工和機(jī)械制造業(yè)塑料和化學(xué)制品食品制造業(yè)3%3%其他19%28%資料:國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR),中國(guó)電子學(xué)會(huì),2022年為預(yù)估數(shù),國(guó)信證資料:國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理券經(jīng)濟(jì)研究所整理全球各類(lèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀?
近年來(lái)全球工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)、新能源、電子、金屬制品、塑料及化工產(chǎn)業(yè)得到廣泛應(yīng)用,5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化升級(jí);疫情催生了專(zhuān)業(yè)服務(wù)應(yīng)用的新需求,“無(wú)接觸式”的無(wú)人配送等新的服務(wù)模式快速發(fā)展,同時(shí)多技術(shù)融合提升了服務(wù)機(jī)器人自主智能服務(wù)水平,特別是醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域;全球特種機(jī)器人整機(jī)性能持續(xù)提升,在極端環(huán)境、危險(xiǎn)作業(yè)等場(chǎng)景操作能力大幅增長(zhǎng)。?
根據(jù)IFR和中國(guó)電子學(xué)會(huì)的數(shù)據(jù),2022年全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到195億美元,服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)達(dá)到217億美元,特種機(jī)器人市場(chǎng)達(dá)到101億美元。并且在2023-24年將繼續(xù)保持兩位數(shù)增長(zhǎng),其中服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人的增速高于工業(yè)機(jī)器人。圖9:全球工業(yè)機(jī)器人年銷(xiāo)售額(億美元)圖10:全球服務(wù)機(jī)器人年銷(xiāo)售額(億美元)圖11:全球特種機(jī)器人年銷(xiāo)售額(億美元)資料:國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR),中國(guó)電子學(xué)會(huì),
2022資料:國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR),中國(guó)電子學(xué)會(huì),
2022資料:國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR),中國(guó)電子學(xué)會(huì),年為預(yù)估數(shù),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理年為預(yù)估數(shù),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理2022年為預(yù)估數(shù),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理全球工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀(區(qū)域比較)?
全球機(jī)器人密度在2017-2022年期間接近翻番,從85臺(tái)/萬(wàn)人增長(zhǎng)到151臺(tái)/萬(wàn)人。?
從各國(guó)數(shù)據(jù)來(lái)看,2017至2021年期間韓國(guó)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用密度始終位居全球第一、達(dá)到1000臺(tái)/萬(wàn)人,這主要得益于其在電子行業(yè)和汽車(chē)行業(yè)的全球領(lǐng)先優(yōu)勢(shì);日本和新加坡緊隨其后。中國(guó)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用始終保持高速增長(zhǎng),應(yīng)用密度已經(jīng)超過(guò)美國(guó),2021年在全球排名第五,達(dá)到322臺(tái)/萬(wàn)人;2022年更是大幅增長(zhǎng)至392臺(tái)/萬(wàn)人。?
2013年以來(lái)中國(guó)一直是全球第一大工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)售市場(chǎng),2022年銷(xiāo)售29.7萬(wàn)臺(tái),全球份額53.7%。圖12:全球主要國(guó)家工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用密度(臺(tái)/萬(wàn)人)圖13:全球工業(yè)機(jī)器人區(qū)域市場(chǎng)占比(2017vs2022)2017年估計(jì)2021年全球工業(yè)機(jī)2022年器人保有量382萬(wàn)臺(tái),2022年為438萬(wàn)臺(tái)。資料:國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理資料:國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理
注:保有量為根據(jù)2018年以來(lái)的新增量計(jì)算所得,未考慮退役數(shù)量。海外工業(yè)機(jī)器人四大“家族”?
ABB、發(fā)那科(FANUC)、安川電機(jī)(YASKAWA)、庫(kù)卡(KUKA)和川崎重工(KAWASAKI)等國(guó)際知名企業(yè)工業(yè)機(jī)器人占據(jù)機(jī)器人本體領(lǐng)域高端市場(chǎng),發(fā)展歷史悠久。根據(jù)《中國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書(shū)(2020)》,四家在全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)上占據(jù)約
50%的市場(chǎng)份額。全球范圍內(nèi)形成以“四大家族”為主導(dǎo)品牌、歐系與日系并肩發(fā)展的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局。ABB機(jī)器人及離散自動(dòng)化2023財(cái)年發(fā)那科-機(jī)器人業(yè)務(wù)2022年財(cái)年安川電機(jī)-機(jī)器人業(yè)務(wù)2022年庫(kù)卡-機(jī)器人業(yè)務(wù)營(yíng)業(yè)收入(億美元)營(yíng)業(yè)利潤(rùn)率(%)2022財(cái)年11.8營(yíng)業(yè)收入(億美元)26.9營(yíng)業(yè)收入(億美元)36.4營(yíng)業(yè)收入(億美元)15.4綜合營(yíng)業(yè)利潤(rùn)率*(%)22.5%營(yíng)業(yè)利潤(rùn)率(%)11.7%2.61%營(yíng)業(yè)利潤(rùn)率(%)12.3%ABB發(fā)那科(FANUC)安川電機(jī)(YASKAWA)庫(kù)卡(KUKA)ABB是全球知名的電網(wǎng)、電氣產(chǎn)品、工業(yè)自動(dòng)化和機(jī)器人及運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的企業(yè),其核心優(yōu)勢(shì)在控制系統(tǒng)??偛课挥谌鹗刻K黎世,集團(tuán)業(yè)務(wù)遍布全球100多個(gè)國(guó)家和地區(qū),雇員達(dá)14.7萬(wàn)人。ABB生產(chǎn)機(jī)器人有40多年的歷史。1974年ABB發(fā)明了全球首臺(tái)電動(dòng)微處理工業(yè)機(jī)器人。日本發(fā)那科(FANUC)成立于1956年,是世界知名數(shù)控系統(tǒng)研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、銷(xiāo)售企業(yè)。發(fā)那科依靠數(shù)控系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)、機(jī)器人、機(jī)床三大業(yè)務(wù)板塊緊密結(jié)合,形成統(tǒng)一平臺(tái)進(jìn)行控制與集成。發(fā)那科機(jī)器人廣泛應(yīng)用于裝配、搬運(yùn)、焊接、鑄造、噴涂、碼垛等不同生產(chǎn)環(huán)節(jié),可以提供負(fù)載量從安川電機(jī)(YASKAWA)成立于1915年,經(jīng)過(guò)百年發(fā)展,成為一家在機(jī)器人、驅(qū)動(dòng)控制、運(yùn)動(dòng)控制及系統(tǒng)工程領(lǐng)域擁有品牌影響力的國(guó)際企業(yè),安川電機(jī)的AC伺服系統(tǒng)和變頻器市場(chǎng)份額領(lǐng)先。1977年,安川電機(jī)研發(fā)出日本首臺(tái)命名為“莫托曼1號(hào)”的全自動(dòng)工業(yè)機(jī)器人,隨后又研發(fā)出了焊接、搬運(yùn)、裝配、噴涂等多種類(lèi)型的工業(yè)機(jī)器人,在樹(shù)脂橡膠、汽車(chē)制造、電子電氣、機(jī)械加工等行業(yè)都有十分廣泛的應(yīng)用。庫(kù)卡(KUKA)公司于1898年在德國(guó)的奧格斯堡創(chuàng)立。1973年,KUKA研發(fā)出FAMULUS——世界上首臺(tái)擁有6個(gè)機(jī)電驅(qū)動(dòng)軸的工業(yè)機(jī)器人。1996年,庫(kù)卡機(jī)器人有限公司成為獨(dú)立企業(yè)。庫(kù)卡的工業(yè)機(jī)器人業(yè)務(wù)主要分四類(lèi),一是汽車(chē)用工業(yè)機(jī)器人業(yè)務(wù),目前庫(kù)卡在這一領(lǐng)域全球領(lǐng)先;二是一般工業(yè)機(jī)器人業(yè)務(wù);三是物流機(jī)器人業(yè)務(wù);四是醫(yī)療機(jī)器人業(yè)務(wù)。ABB在工業(yè)機(jī)器人、高低壓電網(wǎng)產(chǎn)品等領(lǐng)域具有很高的市場(chǎng)占有率,其核心優(yōu)勢(shì)在控制系統(tǒng)。0.5kg至1350kg的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)6軸機(jī)器人,客戶(hù)遍及汽車(chē)及零部件、家電、食品飲料等行業(yè)。資料:Wind,國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理
注:發(fā)那科未披露機(jī)器人業(yè)務(wù)的經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)率,本報(bào)告選取公司年度綜合經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)率。海外機(jī)器人企業(yè)歷史業(yè)績(jī)圖14:海外主要工業(yè)機(jī)器人企業(yè)歷史營(yíng)收(億美元)4036.4發(fā)那科ABB?
海外工業(yè)機(jī)器人“四大家族”的機(jī)器人業(yè)務(wù)在2022年合計(jì)收入為86.76億美元,相當(dāng)于全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模的44%,依然占據(jù)主導(dǎo)地位。安川電機(jī)那智不二越庫(kù)卡302010026.8516.4311.66?
最近三年行業(yè)呈現(xiàn)集中加強(qiáng)趨勢(shì),前兩名ABB和發(fā)那科營(yíng)收顯著增長(zhǎng)。尤其是發(fā)那科受益于中國(guó)制造市場(chǎng)的強(qiáng)勁需求。而安川電機(jī)和庫(kù)卡表現(xiàn)在最近5年?duì)I收表現(xiàn)相對(duì)略顯平穩(wěn),日本企業(yè)的那智不二越收入也保持穩(wěn)定。2.71資料:Wind,國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理?
而在滲透率為10%的細(xì)分賽道協(xié)作機(jī)器人領(lǐng)域,海外機(jī)器人龍頭優(yōu)傲機(jī)器人2023年實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入3.04億美元,同比下降7%。圖15:海外主要工業(yè)機(jī)器人企業(yè)歷史營(yíng)業(yè)利潤(rùn)率(%)FY2017
FY2018
FY2019
FY2020
FY2021
FY202213%13%12%10%11%11%11%11%10%?
工業(yè)機(jī)器人“四大家族”的營(yíng)業(yè)利潤(rùn)率相對(duì)穩(wěn)定,多數(shù)年份在10-13%之間波動(dòng),2020-2021年受到疫情對(duì)供應(yīng)鏈的擾動(dòng),利潤(rùn)率普遍出現(xiàn)下滑,但2022年以來(lái)已經(jīng)明顯恢復(fù)。9%8%8%6%4%3%0%安川電機(jī)ABB庫(kù)卡0%-6%:Wind,國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理資料目錄1234全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)人工智能與人形機(jī)器人機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈分析5機(jī)器人關(guān)鍵零部件國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷史和主要目標(biāo)?我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史可以主要分為三個(gè)階段:1970-1990年技術(shù)準(zhǔn)備階段20世紀(jì)60年代末,全球工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用掀起一個(gè)高潮,1972年,中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所起草有關(guān)發(fā)展工業(yè)機(jī)器人的建議,至此,我國(guó)開(kāi)始研制自己的工業(yè)機(jī)器人。此后的十幾年,取得了一大批科研成果,縮短了我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家間的差距。1990-2009
產(chǎn)業(yè)孕育階段20世紀(jì)90年代我國(guó)確定了特種機(jī)器人與工業(yè)機(jī)器人及應(yīng)用并重的指導(dǎo)方針,到90年代末,國(guó)內(nèi)初步建成9個(gè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地和科研基地。21世紀(jì)初,國(guó)內(nèi)一大批企業(yè)或自主研制或與科研院所合作,進(jìn)入工業(yè)機(jī)器人研制和生產(chǎn)行列,我國(guó)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入初步產(chǎn)業(yè)化階段。2009至今
產(chǎn)業(yè)形成階段2009年金融危機(jī)過(guò)后,我國(guó)制造業(yè)的壓力進(jìn)一步上升,比較優(yōu)勢(shì)受到明顯削弱。一是人工成本逐年提高,老齡化社會(huì)快速形成,一線(xiàn)產(chǎn)業(yè)工人減少趨勢(shì)不可逆轉(zhuǎn);二是國(guó)內(nèi)外競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,客戶(hù)定制、柔性制造、成本效率的需求不斷增加。外在動(dòng)力則是一系列政策措施的推動(dòng)。大力發(fā)展工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已成為我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵路徑。?根據(jù)我國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展路線(xiàn)圖,
未來(lái)將發(fā)展的重點(diǎn)機(jī)器人產(chǎn)品和目標(biāo)包括:實(shí)現(xiàn)多關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)器人的本體開(kāi)發(fā)及批量生產(chǎn),使國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人在焊接、搬運(yùn)、噴涂、加工、裝配、檢測(cè)和清潔生產(chǎn)等方面實(shí)現(xiàn)規(guī)模化集成應(yīng)用。積極研發(fā)能夠滿(mǎn)足智能制造需求,特別是與小批量定制、個(gè)性化制造、柔性制造相適應(yīng)的,可以完成動(dòng)態(tài)、復(fù)雜作業(yè)使命,可以與人類(lèi)協(xié)同作業(yè)的新一代工業(yè)機(jī)器人。?重點(diǎn)發(fā)展的關(guān)鍵零部件包括:減速器、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器、專(zhuān)用伺服電機(jī)、傳感器、末端執(zhí)行器。國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀?
我國(guó)高度重視機(jī)器人科技和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,市場(chǎng)規(guī)??焖僭鲩L(zhǎng),產(chǎn)業(yè)逐步發(fā)展壯大。IFR估計(jì)2022年市場(chǎng)規(guī)模174億美元,2017年以來(lái)的5年CAGR達(dá)到22%,同時(shí)預(yù)計(jì)2024年市場(chǎng)規(guī)模會(huì)進(jìn)一步增長(zhǎng)到251億美元,保持20%以上的復(fù)合增速。?
數(shù)據(jù)顯示,受益于3C、光伏、鋰電、汽車(chē)等高端制造業(yè)的蓬勃發(fā)展,2021-2022年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量大幅提升,從2020年的不到18萬(wàn)臺(tái)提升至2022年的28-30萬(wàn)臺(tái),其中三分之一的需求來(lái)自電氣電子行業(yè),26%來(lái)自汽車(chē)制造行業(yè);同時(shí)單臺(tái)價(jià)值量、操作自由度和可編程性能更高的多關(guān)節(jié)型機(jī)器人銷(xiāo)售占比達(dá)到57%。根據(jù)
MIR睿工業(yè)預(yù)測(cè),2025年國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量有望達(dá)39.2萬(wàn)臺(tái)。圖16:中國(guó)機(jī)器人年銷(xiāo)售額(億美元)圖17:我國(guó)工業(yè)機(jī)器人年銷(xiāo)量(萬(wàn)臺(tái))下游市場(chǎng)份額電氣電子設(shè)備汽車(chē)制造2022工藝用途2022
機(jī)械結(jié)構(gòu)52.0%202234.5%26.0%10.5%29%搬運(yùn)及上下料焊接及釬焊其他多關(guān)節(jié)型17.1%
SCARA57.0%25.7%8.8%金屬加工和機(jī)械制造業(yè)30.9%
坐標(biāo)型其他物流機(jī)器人其他5.9%2.6%資料:國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR),中國(guó)電子學(xué)會(huì),《中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告(2022資料:國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR),CRIA,中國(guó)電子學(xué)會(huì),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理年),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理
注:2022年市場(chǎng)規(guī)模為預(yù)估數(shù)。注:工藝用途的其他包括裝配、涂膠、潔凈等;機(jī)械結(jié)構(gòu)的其他包括并聯(lián)機(jī)器人和圓柱坐標(biāo)機(jī)器人等。國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀?
工業(yè)機(jī)器人:除了汽車(chē)、3C電子等行業(yè),工業(yè)機(jī)器人也逐步打開(kāi)化工、石油應(yīng)用市場(chǎng),IFR統(tǒng)計(jì)測(cè)算2022年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到87億美元,并且在2023和2024年繼續(xù)保持14-16%的旺盛增長(zhǎng)趨勢(shì),在2024年達(dá)到115億美元。?
服務(wù)機(jī)器人:我國(guó)人口眾多,并且老齡化趨勢(shì)加快,建筑和教育領(lǐng)域也具備旺盛的需求,服務(wù)機(jī)器人存在巨大的市場(chǎng)潛力和發(fā)展空間。IFR統(tǒng)計(jì)2022年中國(guó)服務(wù)機(jī)器人繼續(xù)快速增長(zhǎng),規(guī)模達(dá)到65億美元;中國(guó)電子學(xué)會(huì)展望到2024年隨著新興場(chǎng)景進(jìn)一步拓展,中國(guó)服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模有望突破100億美元,達(dá)到102億美元。?
特種機(jī)器人:國(guó)內(nèi)特種機(jī)器人市場(chǎng)保持較快發(fā)展,各類(lèi)型產(chǎn)品在應(yīng)對(duì)地震、洪澇災(zāi)害、極端天氣、礦難、火災(zāi)、安防等公共安全事件中不斷出現(xiàn)。2017年以來(lái)我國(guó)特種機(jī)器人市場(chǎng)也保持20-40%的高速增長(zhǎng),到2022年已經(jīng)發(fā)展到22億美元,預(yù)期到2024年還將進(jìn)一步擴(kuò)大至34億美元。圖19:中國(guó)服務(wù)機(jī)器人年銷(xiāo)售額(億美元)圖20:中國(guó)特種機(jī)器人年銷(xiāo)售額(億美元)圖18:中國(guó)工業(yè)機(jī)器人年銷(xiāo)售額(億美元)資料國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告(2022年),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整注:2022年市場(chǎng)規(guī)模為預(yù)估數(shù)。:國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR),中國(guó)電子學(xué)會(huì),中資料:國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR),中國(guó)電子學(xué)會(huì),中資料:國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR),中國(guó)電子學(xué)會(huì),中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告(2022年),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告(2022年),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理
注:2022年市場(chǎng)規(guī)模為預(yù)估數(shù)。理理注:2022年市場(chǎng)規(guī)模為預(yù)估數(shù)。國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)圖21:國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)份額(2022年)?
我國(guó)是全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng),IFR統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示2022年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到87億美元(617億元人民幣),2022年國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人出貨量達(dá)29.03萬(wàn)臺(tái),占同期全球市場(chǎng)比重約
52.5%。埃斯頓6%匯川5%雅馬哈4%愛(ài)普生7%川崎3%那智ABB8%?
根據(jù)
MIR睿工業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2022年國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)主要被外資廠商所占據(jù)。市場(chǎng)份額排名前十的工業(yè)機(jī)器人廠商中,外資廠商有八家。其中海外四大家族占據(jù)約
40%的市場(chǎng)份額。在六軸工業(yè)機(jī)器人細(xì)分市場(chǎng)中,“四大家族”的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)更為顯著,市場(chǎng)占有率合計(jì)接近
60%,主要原因?yàn)榱S工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)壁壘相對(duì)較高,四大家族先發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯,客戶(hù)忠誠(chéng)度較高。3%埃夫特2%庫(kù)卡8%安川8%其他31%?
近年來(lái)埃斯頓、匯川技術(shù)、埃夫特等國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人頭部廠商產(chǎn)品持續(xù)迭代升級(jí),憑借本地化供應(yīng)鏈、服務(wù)響應(yīng)優(yōu)勢(shì)和靈活的定價(jià)策略,市場(chǎng)份額也在不斷提升。發(fā)那科15%?
我國(guó)目前仍處于制造業(yè)大國(guó)邁向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的過(guò)渡階段,制造業(yè)工業(yè)機(jī)器人人均保有密度低于韓國(guó)、新加坡等國(guó)家,存在較大空間。在國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策鼓勵(lì)、工業(yè)自動(dòng)化需求增長(zhǎng)、機(jī)器人產(chǎn)品穩(wěn)定性提升及降本優(yōu)勢(shì)的推動(dòng)下,工業(yè)機(jī)器人行業(yè)有望保持快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。MIR睿工業(yè)預(yù)測(cè),到
2025年,國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量有望達(dá)
39.2萬(wàn)臺(tái),2022-2025年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)
11.55%。資料:MIR睿工業(yè),節(jié)卡股份招股說(shuō)明書(shū),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理國(guó)內(nèi)自主品牌工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀自主化率不斷提高,但仍有提升空間圖22:2021年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)自主品牌占比汽車(chē)制造電氣電子制造SCARA25.6%27.2%25.4%29.1%2021年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人外資品牌依然占據(jù)主導(dǎo)地位,自主品牌份額為32%,同比增長(zhǎng)0.2個(gè)百分點(diǎn)。在最大的下游領(lǐng)域電子和汽車(chē)制造行業(yè),國(guó)產(chǎn)化率更低,分別為27%和25.6%。同時(shí)價(jià)值量更高的多關(guān)節(jié)機(jī)器人市場(chǎng),國(guó)產(chǎn)化率為29%,低于平均水平,?我國(guó)工業(yè)機(jī)器人和高端升級(jí)方面擁有充分空間。多關(guān)節(jié)機(jī)器人總銷(xiāo)量32.0%?海關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示2021年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人出口總額為5.95億美元,中國(guó)生產(chǎn)的機(jī)器人在海外市場(chǎng)份額約6%;同年進(jìn)口總額22.02億美元,進(jìn)口產(chǎn)品市場(chǎng)份額29%。資料:中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì),中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理圖23:2022年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人主要企業(yè)銷(xiāo)售均價(jià),國(guó)內(nèi)與海外業(yè)務(wù)毛利率比較(藍(lán)色為海外毛利率)國(guó)際品牌保持較高定價(jià),海外市場(chǎng)毛利率可觀協(xié)作機(jī)器人(萬(wàn)元/臺(tái))20202021202237%優(yōu)傲21.317.67.9海外工業(yè)機(jī)器人公司在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)保持高定價(jià),較國(guó)內(nèi)企業(yè)售價(jià)拉開(kāi)一定差距,同時(shí)國(guó)內(nèi)代表性企業(yè)海外業(yè)務(wù)的毛利率,也明顯高于國(guó)內(nèi)業(yè)務(wù),平均差距在3%-5%之間。斗山17.57.616.28.124%21%節(jié)卡股份出口節(jié)卡股份協(xié)內(nèi)銷(xiāo)6.56.15.819%12%工業(yè)機(jī)器人(萬(wàn)元/臺(tái))進(jìn)口產(chǎn)品隨著國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人廠商紛紛入局,核心部件、智能設(shè)備等關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)突破,埃斯頓、匯川技術(shù)、埃夫特等國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人廠商提升產(chǎn)品性能、擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域,在海外活躍程度不斷提高,打開(kāi)廣闊的出口空間。32%11%10%9.453.769.965.98.654.068.286.18.714.338.026.5拓斯達(dá)埃夫特埃斯頓拓斯達(dá)
埃夫特-U
機(jī)器人埃斯頓資料:Wind,國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理
“機(jī)器人”公司國(guó)內(nèi)毛利率選取主營(yíng)業(yè)務(wù)占比較大的華東地區(qū)。目錄1234全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)人工智能與人形機(jī)器人機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈分析5機(jī)器人關(guān)鍵零部件人工智能的發(fā)展歷史?
人工智能的正式提出是在1956年,從技術(shù)上而言,人工智能采用的方法可以初步劃分為兩類(lèi),一類(lèi)是早期的符號(hào)方法,另一類(lèi)是統(tǒng)計(jì)方法(支持向量機(jī)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)都可以歸為這一類(lèi))。從20世紀(jì)90年代開(kāi)始,統(tǒng)計(jì)方法開(kāi)始盛行并取得了不少進(jìn)展,包括支持向量機(jī)等機(jī)器學(xué)習(xí)方法,并廣泛應(yīng)用于語(yǔ)音識(shí)別、自然語(yǔ)言處理、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、數(shù)據(jù)挖掘等領(lǐng)域。從2012年開(kāi)始,深度學(xué)習(xí)方法在計(jì)算機(jī)視覺(jué)、語(yǔ)音識(shí)別方面取得較大的突破,在大規(guī)模數(shù)據(jù)集上任務(wù)的執(zhí)行性能得到了大幅度提升,也在機(jī)器人的研發(fā)方面起到重要的作用。圖24:人工智能發(fā)展歷史123419361956
開(kāi)端1956-1974
蓬勃發(fā)展1974-1980
AI寒冬51980-1987
短暫回暖達(dá)特茅斯學(xué)院內(nèi)召開(kāi)了機(jī)器智能的研討會(huì),并首次采用“人工智能”一詞,標(biāo)志人工智能學(xué)科正式誕生。英國(guó)數(shù)學(xué)家圖靈在1936年提出了一種理想計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)模型,即圖靈機(jī),為后來(lái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的問(wèn)世奠定了理論基礎(chǔ)。發(fā)展典型方法是符號(hào)方法,基于人為定義的知識(shí),利用符號(hào)的邏輯演算解決推理問(wèn)題。典型成果包括定理證明、基于模板的對(duì)話(huà)機(jī)器人。AI在處理包含大量不確定性的實(shí)際問(wèn)題時(shí)則出現(xiàn)極大的局限性。一是專(zhuān)家系統(tǒng)(ExpertSystem)的興起;二是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(NeuralNet)的復(fù)蘇,從人為設(shè)計(jì)的推理規(guī)則轉(zhuǎn)向基于數(shù)據(jù)的自我學(xué)習(xí)。762011至今
迅猛發(fā)展?1987-1993
二次低潮1993-2010
務(wù)實(shí)與復(fù)蘇2011年蘋(píng)果發(fā)布Siri語(yǔ)音對(duì)話(huà)軟件,以深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的新一代機(jī)器學(xué)習(xí)方法的成熟,以及大規(guī)模計(jì)算集群的出現(xiàn),形成了聚合效應(yīng),實(shí)現(xiàn)了真正的AI技術(shù)落地。人們發(fā)現(xiàn)專(zhuān)家系統(tǒng)的局限性,AI投資再次削減。特定領(lǐng)域內(nèi)特定問(wèn)題的解決方法,如語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理等成為研究重點(diǎn),貝葉斯模型(BayesModel)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逐漸成為主流。資料:《人工智能》,王東,利節(jié),許莎,清華大學(xué)出版社,2019-10-01,國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理新一代人工智能推動(dòng)了人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)爆發(fā)?
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與人工智能技術(shù)密切相關(guān),傳統(tǒng)機(jī)器人主要用于特定單一應(yīng)用場(chǎng)景,與人類(lèi)常用工具和生活環(huán)境的銜接性、匹配性較差,功能也較為單一;隨著人工智能算法和算力的快速發(fā)展,特別是Chat-GPT等多模態(tài)大模型的問(wèn)世,為AI賦能人形機(jī)器人商業(yè)化爆發(fā)提供可行性。AI為人形機(jī)器人提供了“大腦”的思考能力,同時(shí)也能夠優(yōu)化
“小腦”的運(yùn)控協(xié)調(diào)能力,最終實(shí)現(xiàn)機(jī)器人更聰明、更效率、更靈活。人形機(jī)器人具有較強(qiáng)的場(chǎng)景通用性,可以從事各類(lèi)復(fù)雜任務(wù),并具有自主決策能力,實(shí)現(xiàn)“具身智能”;“人形”設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有工具的良好匹配,大幅提高與人類(lèi)的互動(dòng)友好性。圖25:新一代人工智能產(chǎn)業(yè)鏈自主協(xié)同控制與類(lèi)腦智能計(jì)算大數(shù)據(jù)智能優(yōu)化決策基
前礎(chǔ)
沿理
技論
術(shù)數(shù)據(jù)平臺(tái)及服務(wù)計(jì)算平臺(tái)及服務(wù)智能汽車(chē)智能家居智能穿戴智能機(jī)器人終端應(yīng)用混合增強(qiáng)智能跨媒體感知計(jì)算智能無(wú)人機(jī)群體智能AR/VR設(shè)備量子智能計(jì)算基礎(chǔ)支撐層硬件中間技術(shù)層上層應(yīng)用層人工智能算法(機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、增強(qiáng)學(xué)習(xí)等)智能金融智能零售智能安防智能金融智能教育計(jì)算機(jī)視覺(jué)自然語(yǔ)言處理行業(yè)應(yīng)用智能政務(wù)智能辦公智能寫(xiě)作智應(yīng)用技術(shù)AI芯片能傳感智能語(yǔ)音無(wú)人駕駛智能客服智能制造智能物流生物特征識(shí)別情感挖掘分析機(jī)器翻譯智能定位檢測(cè)智能城市安全、標(biāo)準(zhǔn)、人才、法律規(guī)范與人才規(guī)范資料:國(guó)家工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心,大疆,天太機(jī)器人,國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理人形機(jī)器人發(fā)展歷史?
根據(jù)CMR人形機(jī)器人專(zhuān)委會(huì)的觀察,在技術(shù)發(fā)展方面,國(guó)外人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)相對(duì)成熟,擁有較為完善的研發(fā)體系和技術(shù)積累。美國(guó)、日本等國(guó)家的企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)在人工智能、感知技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)等領(lǐng)域具有較高水平。而中國(guó)的人形機(jī)器人技術(shù)發(fā)展起步較晚,但近年來(lái)在人工智能、語(yǔ)音識(shí)別、人機(jī)交互等技術(shù)方面取得了快速進(jìn)步。?
目前我國(guó)的人形機(jī)器人技術(shù)在硬件上已接近國(guó)際先進(jìn)水平,但在操作系統(tǒng)、人工智能等“軟”實(shí)力方面仍存在短板弱項(xiàng)。國(guó)外人工智能技術(shù)快速發(fā)展,以ChatGPT為代表的語(yǔ)言大模型為人形機(jī)器人研發(fā)注入了新動(dòng)力,通過(guò)多模態(tài)技術(shù),機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)更加精確高效的動(dòng)作控制,提升智能化水平,有望進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化落地;而我國(guó)自2022年下半年以來(lái)涌現(xiàn)了一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的人形機(jī)器人企業(yè)及產(chǎn)品,在運(yùn)動(dòng)能力、感知能力和決策能力上都得到了大幅提升。表2:海外人形機(jī)器人發(fā)展歷史表3:我國(guó)人形機(jī)器人發(fā)展歷史發(fā)展時(shí)期發(fā)展特點(diǎn)代表產(chǎn)品WABOT
1、Wabot2—早稻田大學(xué)Cog一麻省理工學(xué)院發(fā)展時(shí)期發(fā)展特點(diǎn)代表產(chǎn)品人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng),能夠根據(jù)指令完成特定工作,有一定智力水平1972年-2000年先行者一國(guó)防科技大學(xué)Blackman—國(guó)防科技大學(xué)BHR5—北京理工大學(xué)探索人形機(jī)器人結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)技術(shù),2000年-2016年
實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單行走和平衡控制,有一定智力水平ASIMO—本田人形機(jī)器人的運(yùn)行功能逐步完善,并實(shí)現(xiàn)能夠替代人類(lèi)完成重力作業(yè)的功能2000年-2013年2013年-2022年2022年至今Nao—軟銀機(jī)器人Petman—波士頓動(dòng)力Atlas—波士頓動(dòng)力Walker
X—優(yōu)必選優(yōu)悠—優(yōu)必選提升人形機(jī)器人的智能化水平,實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)和交互功能人形機(jī)器人實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng),具備更高的環(huán)境感知能力、決策能力、學(xué)習(xí)能力以及運(yùn)動(dòng)控制能力2016年-2022年2022年至今TALOS—PAL
RoboticsARTrobot—鋼鐵俠科技GITAI
G1—GITAINeo—1XGR-1—傅利葉智能H1—宇樹(shù)實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng),人工智能快速發(fā)展,感知技術(shù)、自主決策、自主導(dǎo)航、協(xié)作能力等大幅提升人工智能技術(shù)快速發(fā)展,感知技術(shù)、自主決策、自主導(dǎo)航、協(xié)作能力等大幅提升Optimus2-特斯拉Apollo—ApptronikWalker
S—優(yōu)必選資料:CMR人形機(jī)器人專(zhuān)委會(huì),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理資料:CMR人形機(jī)器人專(zhuān)委會(huì),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)政策?
人形機(jī)器人作為重要的新興產(chǎn)業(yè),各國(guó)政府都在積極出臺(tái)相關(guān)政策和措施。表4:近三年國(guó)外部分人形機(jī)器人相關(guān)政策/計(jì)劃表5:近三年我國(guó)部分人形機(jī)器人相關(guān)政策/計(jì)劃時(shí)間國(guó)家/地區(qū)政策/計(jì)劃主要內(nèi)容時(shí)間相關(guān)部門(mén)政策/計(jì)劃主要內(nèi)容尋求對(duì)集成機(jī)器人系統(tǒng)的研究,并以之前的NRI項(xiàng)目為基礎(chǔ)。旨在推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā),并鼓勵(lì)人形機(jī)器人的創(chuàng)新與應(yīng)用。推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能、區(qū)塊健康養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)
鏈等新一代信息技術(shù)以及移動(dòng)終端、可穿戴設(shè)備、工信部、國(guó)2021年
家美國(guó)國(guó)家機(jī)器人計(jì)劃(NRI)2021年美國(guó)計(jì)劃服務(wù)機(jī)器人等智能設(shè)備在居家、社區(qū)、機(jī)構(gòu)等養(yǎng)老場(chǎng)景集成應(yīng)用。到2026年,德國(guó)政府每年將提供約6900萬(wàn)美元的資2025高科技戰(zhàn)略(HTS)
金。該計(jì)劃旨在利用整個(gè)社會(huì)和工作領(lǐng)域的技術(shù)變革造福于人們。到2025年,機(jī)器人產(chǎn)業(yè)營(yíng)業(yè)收入年均增速超過(guò)20%;形成一批具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的領(lǐng)軍企業(yè)及一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、成長(zhǎng)性好的專(zhuān)精特新“小巨人”企業(yè),建成3-5個(gè)有國(guó)際影響力的產(chǎn)業(yè)集群;制造業(yè)機(jī)器人密度實(shí)現(xiàn)翻番。2021年2021年德國(guó)歐盟工業(yè)和信息
“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)2021年2023年化部發(fā)展規(guī)劃預(yù)算為943億美元,為期七年(2021年至2027年)。歐洲地平線(xiàn)(HorizonEurope)計(jì)劃加強(qiáng)歐盟的科技基礎(chǔ),提升歐洲的創(chuàng)新能力、競(jìng)爭(zhēng)力和就業(yè)機(jī)會(huì),以及實(shí)現(xiàn)公民的優(yōu)先事項(xiàng)并維持社會(huì)經(jīng)濟(jì)模式和價(jià)值觀。工業(yè)和信息聚焦10大應(yīng)用重點(diǎn)領(lǐng)域,突破100種以上機(jī)器人化部、教育
第三次智能機(jī)器人基本
創(chuàng)新應(yīng)用技術(shù)及解決方案,推廣200個(gè)以上具有部等十七部
計(jì)劃門(mén)較高技術(shù)水平、創(chuàng)新應(yīng)用模式和顯著應(yīng)用成效的機(jī)器大典型應(yīng)用場(chǎng)景。第三次智能機(jī)器人基本計(jì)劃推動(dòng)將機(jī)器人技術(shù)發(fā)展為第四次工業(yè)革命的核心產(chǎn)業(yè)。為“智能機(jī)器人2022年實(shí)施計(jì)劃”撥款1.722億美元。2022年韓國(guó)加緊布局人形機(jī)器人,對(duì)標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先人形機(jī)器人北京市機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新
產(chǎn)品,支持企業(yè)和高校院所開(kāi)展人形機(jī)器人整機(jī)北京市人民政府辦公廳2023年發(fā)展行動(dòng)方案(2023—2025年)產(chǎn)品、關(guān)鍵零部件攻關(guān)和工程化,加快建設(shè)北京市人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心,爭(zhēng)創(chuàng)國(guó)家制造業(yè)創(chuàng)新中心。旨在使該國(guó)成為世界第一的機(jī)器人創(chuàng)新中心。提供了超過(guò)9.305億美元的支持。重點(diǎn)領(lǐng)域是制造業(yè)、護(hù)理和醫(yī)療、基礎(chǔ)設(shè)施和農(nóng)業(yè)。2022年2023年日本美國(guó)新機(jī)器人戰(zhàn)略打造人形機(jī)器人“大腦”和“小腦”、突破“肢體”關(guān)鍵技術(shù)、健全技術(shù)創(chuàng)新體系。打造整機(jī)產(chǎn)品、夯實(shí)基礎(chǔ)部組件、推動(dòng)軟件創(chuàng)新。服務(wù)特種領(lǐng)域需求、打造制造業(yè)典型場(chǎng)景、加快民生及重點(diǎn)行業(yè)推廣等。使美國(guó)在人工智能領(lǐng)域保持世界領(lǐng)先地位。促進(jìn)聯(lián)邦機(jī)器學(xué)習(xí)方法;增強(qiáng)人工智能系統(tǒng)的感知能力;開(kāi)發(fā)功能更強(qiáng)大、更可靠的機(jī)器人等。工業(yè)和信息
人形機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)國(guó)家人工智能研發(fā)戰(zhàn)略計(jì)劃2023年化部資料:CMR人形機(jī)器人專(zhuān)委會(huì),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理資料:CMR人形機(jī)器人專(zhuān)委會(huì),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理機(jī)器人的系統(tǒng)構(gòu)成?
機(jī)器人的結(jié)構(gòu)包括機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和感知系統(tǒng)四大部分。圖26:機(jī)器人的結(jié)構(gòu)機(jī)械系統(tǒng)控制系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)的作用相當(dāng)于人的身體(如骨骼、手、臂和腿等)。械系統(tǒng)包括機(jī)身、臂部、手腕和末端操作器等部件,每個(gè)部件都有若干自由度,從而構(gòu)成了一個(gè)多自由度的機(jī)械系統(tǒng)。此外,有的機(jī)器人還具備行走機(jī)構(gòu)或腰轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)??刂葡到y(tǒng)相當(dāng)于人的大腦,由計(jì)算機(jī)硬件和控制軟件組成,控制軟件主要由人與機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)系的人機(jī)交互系統(tǒng)和控制算法組成??刂破鞲鶕?jù)作業(yè)程序,以及從傳感器反饋回來(lái)的信息來(lái)控制機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu),使機(jī)器人完成規(guī)定作業(yè)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)感知系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的作用相當(dāng)于人的肌肉,用于驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)作。根據(jù)驅(qū)動(dòng)源的不同,可分為電氣、液壓和氣壓三種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),以及這三種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成的綜合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。感知系統(tǒng)的作用相當(dāng)于人的五官,主要由各種傳感器組成,這些傳感器可分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。感知系統(tǒng)的作用是獲取機(jī)器人的內(nèi)部信息和外部環(huán)境信息,并把這些信息反饋給控制系統(tǒng)。資料:發(fā)那科公司官網(wǎng),《人工智能.智能機(jī)器人》作者:陸建峰等,電子工業(yè)出版社,出版時(shí)間:2020年6月,國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈圖27:機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈上游零部件下游應(yīng)用上游零部件本體制造系統(tǒng)集成控制器及軟芯片航空航天倉(cāng)儲(chǔ)物流特種安防零售批發(fā)件工業(yè)機(jī)器人焊接服務(wù)機(jī)器人控制系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)器公共服務(wù)個(gè)人/家用醫(yī)療編碼器、IGBT模塊汽車(chē)制造電子制造驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)感知系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)搬運(yùn)上下料齒輪軸承減速器傳感器裝配與拆卸加工特種機(jī)器人應(yīng)急、救援軍事石油化工酒店餐飲醫(yī)療服務(wù)家庭服務(wù)涂層與封膠潔凈室人機(jī)交互系統(tǒng)傳感材料及元件末端執(zhí)行器機(jī)械結(jié)構(gòu)件食品飲料精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)環(huán)境交互系統(tǒng)其他極限作業(yè)金屬、橡膠等材料資料:中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(CRIA),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈-主要企業(yè)表6:工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵零部件工業(yè)機(jī)器人類(lèi)別減速器控制系統(tǒng)伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)器人本體系統(tǒng)集成綠的諧波雙環(huán)傳動(dòng)秦川機(jī)床武漢精華上海力克恒豐泰新松公司(機(jī)器人)廣州數(shù)控埃斯頓固高科技新時(shí)達(dá)新松公司埃夫特匯川技術(shù)華中數(shù)控英威騰新松公司埃夫特廣州數(shù)控埃斯頓廣州啟帆新時(shí)達(dá)華數(shù)機(jī)器人常州銘賽節(jié)卡股份新松公司埃夫特廣州數(shù)控埃斯頓華恒焊接巨一自動(dòng)化唐山開(kāi)元長(zhǎng)沙長(zhǎng)泰哈博實(shí)國(guó)內(nèi)公司華數(shù)機(jī)器人翡葉動(dòng)力中大力德廣州瑞松明珞裝備哈默納科納博特斯克住友Spinea賽勁ABB倫茨ABB發(fā)那科安川庫(kù)卡歐地希松下川崎重工那智不二越現(xiàn)代徠斯愛(ài)德普優(yōu)傲ABB發(fā)那科安川庫(kù)卡柯馬發(fā)那科安川電機(jī)庫(kù)卡松下倍福博世力士樂(lè)安川電機(jī)松下三菱多摩川三洋杜爾徠斯海外公司三菱貝加萊西門(mén)子克魯斯德瑪泰克埃森曼愛(ài)德普IGM優(yōu)傲資料:中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(CRIA),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理
注:不完全統(tǒng)計(jì)人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈-主要企業(yè)表7:人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵零部件(部分)機(jī)器人本體類(lèi)別減速器控制器傳感器伺服系統(tǒng)人工智能&算法滾珠絲杠電機(jī)執(zhí)行器機(jī)器人本體綠的諧波雙環(huán)傳動(dòng)來(lái)福諧波中大力德南通振康珠海飛馬智同科技埃斯頓華中數(shù)控新時(shí)達(dá)匯川技術(shù)固高科技英威騰漢威科技華工科技四方光電南華儀器昊志機(jī)電敏芯股份芯動(dòng)聯(lián)科柯力傳感匯川技術(shù)埃斯頓臺(tái)達(dá)禾川科技步科科大訊飛商湯科技科技貝斯特五洲新春鳴志電器江蘇雷利三花智控拓?fù)浼瘓F(tuán)綠的諧波優(yōu)必選達(dá)闥傅利葉小米追覓智元宇樹(shù)小鵬寒武紀(jì)森創(chuàng)偉創(chuàng)電氣卡諾普國(guó)內(nèi)公司科大訊飛樂(lè)聚帕西尼感知逐際動(dòng)力鋼鐵俠科技開(kāi)普勒洛必德天太機(jī)器人哈莫納科新寶納博特斯克住友ABB施耐德KOWANavitar康耐視基恩士??怂箍礑WFritzATI安川電機(jī)三菱三洋歐姆龍松下西門(mén)子博世力士樂(lè)施耐德英偉達(dá)谷歌微軟IBM亞馬遜OpenAI舍弗勒斯凱孚RollvisGSAEwellix博世力士樂(lè)MaxonFaulhaber科爾摩根KAT波士頓動(dòng)力(美)特斯拉(美)Agility(美)軟銀機(jī)器人(日)1X(挪威)KUKA發(fā)那科KEBA貝加萊倍福海外公司Figure安川EngineeredArtsPALRoboticsApptronikJR3資料:CMR人形機(jī)器人分委會(huì),易玉琴,國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理
注:不完全統(tǒng)計(jì)目錄1234全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)人工智能與人形機(jī)器人機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈分析5機(jī)器人關(guān)鍵零部件機(jī)器人成本結(jié)構(gòu)?
工業(yè)機(jī)器人:減速器、控制器、伺服電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)器等關(guān)鍵零部件占工業(yè)機(jī)器人整體生產(chǎn)成本的60%,直接決定了工業(yè)機(jī)器人整機(jī)的性能及可靠性。隨著我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的加快,推動(dòng)高精度減速器、機(jī)器人用伺服電動(dòng)機(jī)、高性能控制器、傳感器等關(guān)鍵部件的研制及產(chǎn)業(yè)化,同時(shí)對(duì)高檔數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化控制設(shè)備等領(lǐng)域也有很強(qiáng)的帶動(dòng)作用。?
人形機(jī)器人:人形機(jī)器人與工業(yè)機(jī)器人、新能源汽車(chē)等產(chǎn)業(yè)共享的部分供應(yīng)鏈,如電池、芯片、傳感器、控制器等,可以實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的協(xié)同遷移。國(guó)外人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈在技術(shù)研發(fā)、供應(yīng)鏈完善度和市場(chǎng)推廣方面相對(duì)成熟和領(lǐng)先,核心零部件制造商可分為日系和歐美系兩大主要陣營(yíng)。日系陣營(yíng)更加側(cè)重于電機(jī)、傳感器和減速器等方面的零部件,歐美系陣營(yíng)在控制系統(tǒng)和人工智能處理器等方面具有極大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。圖28:我國(guó)工業(yè)機(jī)器人成本構(gòu)成圖29:人形機(jī)器人成本構(gòu)成(以特斯Optimus拉為原型估算)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)22%控制器、示教器旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器10%24%手部關(guān)節(jié)總成其他38%22%線(xiàn)性執(zhí)行器減速器40%30%結(jié)構(gòu)件及線(xiàn)束智能硬件8%電池5%1%資料:中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(CRIA),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理資料:特斯拉、鳴志電器、步科股份、京東、淘寶、智研咨詢(xún)、前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、機(jī)械工業(yè)信息研究院、CMR人形機(jī)器人分委會(huì),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理并估算工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵零部件圖30:機(jī)器人關(guān)鍵零部件示例減速器減速器是連接工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和連桿運(yùn)動(dòng)部件的中間裝置,把電動(dòng)機(jī)的高運(yùn)轉(zhuǎn)速度降低到適合的工作速度,并傳遞更大的轉(zhuǎn)矩,是機(jī)器人關(guān)節(jié)精度的決定性因素。RV減速器和諧波減速器是最常用,高精密減速器是目前我國(guó)工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵零部件中最薄弱的環(huán)節(jié),輕量、小型、傳動(dòng)效率高、減速范圍廣、精度高等。RV減速器適合大載荷、高剛度場(chǎng)景諧波減速器傳動(dòng)比大、輕量、小型、傳動(dòng)效率高、減速范圍廣、精度高等特點(diǎn)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(包括伺服電動(dòng)機(jī)及伺服驅(qū)動(dòng)器)是工業(yè)機(jī)器人的核心部件,對(duì)機(jī)器人的速度、精度、穩(wěn)定性、可靠性等指標(biāo)都有直接的影響。驅(qū)動(dòng)器用來(lái)控制伺服電動(dòng)機(jī),一般通過(guò)位置、速度和力矩三種方式對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)高精度的傳動(dòng)系統(tǒng)定位,是傳動(dòng)技術(shù)的高端產(chǎn)品。全球伺服系統(tǒng)格局由歐系和日系企業(yè)主導(dǎo)。歐系電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)部件過(guò)載能力強(qiáng),動(dòng)態(tài)響應(yīng)好,但是價(jià)格昂貴,體積重量較大;日系價(jià)格相對(duì)較低,體積小,重量輕,但是動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力相對(duì)弱,開(kāi)放性較差。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制器控制器機(jī)器人控制器針對(duì)機(jī)器人的特點(diǎn)定制人機(jī)界面(HMI),設(shè)計(jì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制算法??刂破魇菣C(jī)器人的大腦,它根據(jù)指令以及傳感信息控制機(jī)器人完成一定的動(dòng)作,其主要任務(wù)是控制機(jī)器人在工作空間中的運(yùn)動(dòng)位置、姿態(tài)和軌跡,操作順序及動(dòng)作時(shí)間等。國(guó)外機(jī)器人用控制器的生產(chǎn)廠商分專(zhuān)業(yè)廠商和主流機(jī)器人廠商兩大類(lèi),我國(guó)控制器產(chǎn)品較為成熟,軟硬件平臺(tái)與國(guó)外差距相對(duì)較小。資料:中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(CRIA),中國(guó)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)研究與發(fā)展——工業(yè)機(jī)器人(國(guó)家出版基金項(xiàng)目)作者:宋曉剛出版社:機(jī)械工業(yè)出版社,2020-09-01,國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理伺服系統(tǒng):高精度的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)?伺服系統(tǒng):以位置、速度、轉(zhuǎn)矩為控制量組成的能夠動(dòng)態(tài)跟蹤目標(biāo)任意位置變化的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)主要由:伺服驅(qū)動(dòng)器(指令裝置)、編碼器(反饋裝置)、伺服電機(jī)(又稱(chēng)控制電機(jī))三個(gè)部分組成,編碼器通常嵌入于伺服電機(jī)。伺服系統(tǒng)由伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)出信號(hào)給伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng),同時(shí)編碼器將伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)反饋給伺服驅(qū)動(dòng)器,伺服驅(qū)動(dòng)器再對(duì)信號(hào)進(jìn)行匯總、分析、修正。??根據(jù)控制方式不同,控制電機(jī)可以分為伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等。伺服電機(jī)的精度高、響應(yīng)速度快、綜合性能優(yōu)異,但整體價(jià)格較高。伺服系統(tǒng)可分為通用伺服系統(tǒng)和專(zhuān)用伺服系統(tǒng),其中通用伺服下游應(yīng)用領(lǐng)域較廣,包括包裝、物流、3C電子、鋰電池、機(jī)器人、木工、激光等,專(zhuān)用伺服下游應(yīng)用領(lǐng)域包括風(fēng)力發(fā)電、礦山機(jī)械、纜車(chē)索道、電梯等。
2022年國(guó)內(nèi)伺服系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到256.8億元,同比-8%;其中通用伺服系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模為222.6億元、專(zhuān)用伺服系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模為34.2億元。圖32:國(guó)內(nèi)伺服系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模(億元)圖31:工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)與
傳統(tǒng)系統(tǒng)通用伺服系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模(億元)專(zhuān)用伺服系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模(億元)合計(jì)YoY300.0250.0200.0150.0100.050.050.0%40.0%30.0%20.0%10.0%0.0%伺服驅(qū)動(dòng)器46.001輸入0203
伺服電機(jī)04減速器05輸出34.222337.332.735.214833.5141233164139-10.0%-20.0%0.0201720182019202020212022資料:MIR睿工業(yè),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理資料:中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(CRIA),節(jié)卡股份,國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理國(guó)內(nèi)企業(yè)在伺服系統(tǒng)市場(chǎng)份額持續(xù)提升???機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)離不開(kāi)伺服系統(tǒng),關(guān)節(jié)越多,機(jī)器人的柔性和精準(zhǔn)度越高,所要使用的伺服電動(dòng)機(jī)的數(shù)量就越多。機(jī)器人對(duì)伺服系統(tǒng)的要求是必須滿(mǎn)足快速響應(yīng)、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩高、動(dòng)轉(zhuǎn)矩慣量比大和調(diào)速范圍寬,適應(yīng)機(jī)器人的形體需要體積小、重量輕和加減速運(yùn)行等,且需要高可靠性和穩(wěn)定性。工業(yè)機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)處大多會(huì)配備一個(gè)伺服電機(jī)(系統(tǒng)),如六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人配備了六個(gè)伺服電機(jī);而特斯拉人形機(jī)器人擁有40個(gè)關(guān)節(jié),對(duì)于伺服電機(jī)需求明顯增加。根據(jù)MIR睿工業(yè)數(shù)據(jù),2021年通用伺服系統(tǒng)在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模約為24.8億元,占通用伺服系統(tǒng)市場(chǎng)總規(guī)模的10%左右。競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看,匯川技術(shù)等國(guó)內(nèi)企業(yè)份額在持續(xù)提升。國(guó)內(nèi)伺服企業(yè)雖然起步較晚,但近年來(lái)憑借高性?xún)r(jià)比、客戶(hù)響應(yīng)及時(shí)以及產(chǎn)品質(zhì)量持續(xù)優(yōu)化等優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)中低端伺服系統(tǒng)市場(chǎng)的海外份額替代。2022年匯川技術(shù)在國(guó)內(nèi)通用伺服系統(tǒng)市場(chǎng)份額第一、市占率超24%。圖33:2021年國(guó)內(nèi)伺服系統(tǒng)下游應(yīng)用行業(yè)圖34:國(guó)內(nèi)通用伺服系統(tǒng)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局圖35:國(guó)內(nèi)伺服系統(tǒng)行業(yè)國(guó)產(chǎn)化情況匯川技術(shù)
西門(mén)子三菱電機(jī)
安川電機(jī)國(guó)內(nèi)
日韓
歐美電子制造設(shè)備電池制造設(shè)備工業(yè)機(jī)器人包裝機(jī)械松下電器
臺(tái)達(dá)電子
禾川科技
其他100%18%55%19%54%19%50%18%43%19%39%20%30%100%80%60%40%20%0%27.4%26.9%80%60%40%20%0%29.9%3.7%3.1%3.1%6.8%8.7%9.0%11.0%13.3%12.0%光伏設(shè)備11.6%9.2%9.5%11.8%紡織機(jī)械9.9%9.4%10.9%金屬切削極其他50%10.7%8.0%42%39%31%27%27%24.3%17.8%12.0%0%20%40%60%202020212022201720182019202020212022資料:MIR睿工業(yè),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理資料:中國(guó)工控網(wǎng),偉創(chuàng)電氣公告,國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理資料整理:中國(guó)工控網(wǎng),偉創(chuàng)電氣公告,國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所伺服電機(jī):伺服系統(tǒng)的核心組成部分?拖動(dòng)電機(jī)依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞,按照用途可以分為控制電機(jī)和非控制電機(jī),二者各項(xiàng)指標(biāo)側(cè)重不同。非控制電機(jī)側(cè)重電機(jī)在啟動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中的力能指標(biāo),能夠輸出較大功率;控制電機(jī)側(cè)重電機(jī)輸出量的幅頻特性、相頻特性及輸出特性的精度、靈敏度、穩(wěn)定性、線(xiàn)性度等指標(biāo),主要應(yīng)用于精確的轉(zhuǎn)速、位置控制上。控制電機(jī)又分為伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等。?伺服電動(dòng)機(jī)也叫執(zhí)行電動(dòng)機(jī),它的工作狀態(tài)受控于信號(hào),按信號(hào)的指令而動(dòng)作:信號(hào)為零時(shí),轉(zhuǎn)子處于靜止?fàn)顟B(tài);有信號(hào)輸入,轉(zhuǎn)子立即旋轉(zhuǎn);除去信號(hào),轉(zhuǎn)子能迅速制動(dòng),很快停轉(zhuǎn)。伺服電動(dòng)機(jī)是工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)力系統(tǒng),一般安裝在機(jī)器人的“關(guān)節(jié)”處,是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的“心臟”,其功能是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)軸的角位移或角速度。????伺服二字正是由于電動(dòng)機(jī)的這種工作特點(diǎn)而命名的。為了達(dá)到自動(dòng)控制系統(tǒng)的要求,伺服電機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn):高可控性(是指信號(hào)去除后,伺服電動(dòng)機(jī)能迅速制動(dòng),很快達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài));高穩(wěn)定性(是指轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速平穩(wěn)變化);高靈敏性(是指伺服電動(dòng)機(jī)對(duì)控制信號(hào)能快速做出反應(yīng))。伺服電動(dòng)機(jī)按照供電電源是直流還是交流可分為直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類(lèi)。其中直流伺服電機(jī)中常用于機(jī)器人領(lǐng)域的包括:1、盤(pán)形電樞直流伺服電機(jī),2、空心杯形直流伺服電機(jī)這兩種細(xì)分品類(lèi)。交流伺服電動(dòng)機(jī)也在工業(yè)機(jī)器人中廣泛應(yīng)用。盤(pán)形電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)多用于低轉(zhuǎn)速、經(jīng)常啟動(dòng)和反轉(zhuǎn)的機(jī)械中,其輸出功率一般在幾瓦到幾千瓦的范圍內(nèi),大功率的盤(pán)形電樞直流伺服電動(dòng)機(jī)主要用于天線(xiàn)的驅(qū)動(dòng)、機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)和數(shù)控機(jī)床等。另外,由于它呈扁圓形,軸向占的位置小,安裝方便??招谋沃绷魉欧妱?dòng)機(jī)價(jià)格比較昂貴,多用于高精度的儀器設(shè)備中。如監(jiān)控?cái)z像機(jī)和精密機(jī)床等,也是未來(lái)人形機(jī)器人靈巧手的核心零部件。空心杯電機(jī):體積小、精度高?空心杯電機(jī)是直流伺服電機(jī)的一種,其結(jié)構(gòu)上突破了傳統(tǒng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、采用了無(wú)鐵芯的轉(zhuǎn)子。這種新穎的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)徹底消除了因鐵芯形成渦流而造成的電能損耗。同時(shí)空心杯電機(jī)重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大幅降低,從而減少轉(zhuǎn)子自身的機(jī)械能損耗??招谋姍C(jī)具有高功率密度、高精度、高集成度等優(yōu)勢(shì)。??空心杯電機(jī)是微特電機(jī)中的高端產(chǎn)品,其主要應(yīng)用于:醫(yī)療器械、隨動(dòng)系統(tǒng)(、工業(yè)自動(dòng)化等)
、機(jī)器人、飛行器、儀器儀表等領(lǐng)域。在人形機(jī)器人領(lǐng)域,精巧且穩(wěn)定的空心杯電機(jī)有望成為靈巧手的核心部件(如特斯拉機(jī)器人兩個(gè)靈巧手共需要12個(gè)空心杯電機(jī))??招谋姍C(jī)分為有刷空心杯電機(jī)和無(wú)刷空心杯電機(jī)。有刷電機(jī)轉(zhuǎn)子無(wú)鐵芯,定子是永磁鐵;無(wú)刷電機(jī)定子無(wú)鐵芯,轉(zhuǎn)子是永磁鐵或磁鋼。有刷空心杯電機(jī)利用碳刷(或金屬電刷)和換向器配合進(jìn)行換向,無(wú)刷空心杯電機(jī)的線(xiàn)圈直接連接到控制器,通過(guò)霍爾反饋的位置信號(hào)進(jìn)行換向。有刷空心杯電機(jī)壽命有限(2000h)、轉(zhuǎn)速受限、無(wú)鐵損、控制簡(jiǎn)單,無(wú)刷空心杯電機(jī)壽命長(zhǎng)(20000h)、轉(zhuǎn)速高、有鐵損、需要驅(qū)動(dòng)控制。?空心杯電機(jī)生產(chǎn)核心難點(diǎn)在于繞線(xiàn)。國(guó)外企業(yè)主要采用一次性繞制成型的生產(chǎn)技術(shù),國(guó)內(nèi)企業(yè)主要采用繞卷式生產(chǎn),我國(guó)在技術(shù)、工藝方面的積累較為薄弱,與海外存在差距。此外,空心杯電機(jī)在測(cè)試和轉(zhuǎn)子成型方面也存在一定難度。表8:空心杯電機(jī)優(yōu)勢(shì)圖36:有刷空心杯電機(jī)結(jié)構(gòu)圖圖37:傳統(tǒng)直流有刷電機(jī)結(jié)構(gòu)圖有鐵芯特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)低速運(yùn)行平穩(wěn)無(wú)鐵芯無(wú)齒槽效應(yīng)低振動(dòng)、低噪音轉(zhuǎn)子可控制在任意位置磁路設(shè)計(jì)更優(yōu)體積小、功率密度更高結(jié)構(gòu)緊湊低電感磁路短,鐵芯和銅芯損耗較小,具有較高的能量轉(zhuǎn)化效率高動(dòng)態(tài)響應(yīng)高加速度資料:鳴志電器官網(wǎng),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理資料:鳴志電器官網(wǎng),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理資料:鳴志電器官網(wǎng),國(guó)信證券經(jīng)濟(jì)研究所整理空心杯電機(jī)市場(chǎng)廣闊,目前仍由海外企業(yè)領(lǐng)跑?
2022-2029年全球市場(chǎng)空間CAGR為8%,亞太地區(qū)占據(jù)需求半壁江山。根據(jù)QY
Research數(shù)據(jù),2022年全球空心杯電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到7.5億美元(折合人民幣約50.3億元),同比+11%。預(yù)計(jì)到2029年增長(zhǎng)為12.84億美元,22-29年CAGR為7.9%。從需求分布看,2022年亞太地區(qū)、歐洲、北美占比分別為49%、25%和20%。?
海外企業(yè)領(lǐng)跑空心杯電機(jī)市
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