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文檔簡介
內(nèi)容目錄機(jī)器人是一種自動化設(shè)備或工具,當(dāng)前處于第三代智能機(jī)器人的L3發(fā)展階段 5機(jī)器人是一種自動化設(shè)備或工具,具備人的特長和機(jī)器的特長 5機(jī)器人主要由三大部分、五大系統(tǒng)組成 5當(dāng)前處于第三代智能機(jī)器人的L3發(fā)展階段 7我國市場以工業(yè)機(jī)器人為主,是工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)大國、但非制造大國 10我國機(jī)器人市場以工業(yè)機(jī)器人為主,服務(wù)機(jī)器人市場規(guī)模增速更快 10我國是工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)大國,日本是機(jī)器人制造強(qiáng)國 14我國工業(yè)機(jī)器人以六軸多關(guān)節(jié)機(jī)器人、SCARA機(jī)器人為主,主要應(yīng)用于搬運(yùn)、焊接和裝配 16我國服務(wù)機(jī)器人以家用服務(wù)機(jī)器人為主,商用服務(wù)機(jī)器人以商用清潔機(jī)和終端配送為主 19我國擁有較為完整的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈,上游核心零部件是產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)壁壘高、成本占比較大的環(huán)節(jié) 20上游:三大核心零部件國產(chǎn)化率不斷提升,但高端領(lǐng)域國外廠商仍占競爭優(yōu)勢 22機(jī)器人主要使用RV減速器和諧波減速器,市場均由日本廠商主導(dǎo),國產(chǎn)化進(jìn)程不斷推進(jìn) 22伺服系統(tǒng)中伺服驅(qū)動器、伺服電機(jī)成本占比較高,國產(chǎn)化率不斷提升 27控制器國內(nèi)外差異主要體現(xiàn)在軟件層,市場競爭格局與本體廠商類似 31中游:大小六軸、SCARA等機(jī)型以及汽車、電子等行業(yè)機(jī)器人國產(chǎn)化率提升空間較大 36下游:國內(nèi)系統(tǒng)集成行業(yè)集中度低、國產(chǎn)化率高,行業(yè)商業(yè)模式已向“日+美并行”模式轉(zhuǎn)變 40國產(chǎn)替代、周期見底、技術(shù)迭代、勞動力短缺是看好機(jī)器人行業(yè)的主要邏輯 43國產(chǎn)化率、滲透率提升空間大,政策驅(qū)動下國產(chǎn)替代、產(chǎn)業(yè)升級進(jìn)程有望加快 43經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇預(yù)期下,工業(yè)機(jī)器人行業(yè)或?qū)⒂瓉硇乱惠喌纳蠞q周期 47特斯拉等科技公司入局人形機(jī)器人,AI大模型助力具身智能,人形機(jī)器人迎來“0-1”階段 48老齡化與人力短缺將帶來生產(chǎn)關(guān)系的變革,催化機(jī)器人進(jìn)一步替代人力勞動 49投資建議 51風(fēng)險提示 51圖表目錄圖1:機(jī)器人組成部分 7圖2:全球機(jī)器人歷史發(fā)展階段 8圖3:工業(yè)機(jī)器人舉例(以多關(guān)節(jié)機(jī)器人為例) 圖4:服務(wù)機(jī)器人舉例(以商用清潔、終端配送機(jī)器人為例) 圖5:2017-2024年全球不同類型機(jī)器人市場規(guī)模及增長率 12圖6:2017-2024年中國不同類型機(jī)器人市場規(guī)模及增長率 12圖7:2015年-2023年7月中國工業(yè)機(jī)器人月度產(chǎn)量與增速 12圖8:2015年-2023年7月中國工業(yè)機(jī)器人累計產(chǎn)量與增速 12圖9:2016-2023上半年我國工業(yè)機(jī)器人分季度出貨(銷售)量(臺)及增速(%) 13圖10:2021年-2023年7月中國服務(wù)機(jī)器人月度產(chǎn)量與增速 13圖2021年-2023年7月中國服務(wù)機(jī)器人累計產(chǎn)量與增速 13圖12:智元機(jī)器人“遠(yuǎn)征A1”在工業(yè)場景中的應(yīng)用(擰螺絲) 14圖13:智元機(jī)器人“遠(yuǎn)征A1”在生活場景中的應(yīng)用(打雞蛋) 14圖14:全球主要國家2011-2021年新增工業(yè)機(jī)器人數(shù)量(千臺) 14圖15:中國不同類型機(jī)器人市場規(guī)模占全球相應(yīng)市場規(guī)模的比例(%) 15圖16:中國新增工業(yè)機(jī)器人占全球新增工業(yè)機(jī)器人的比例(%) 15圖17:2020年全球工業(yè)機(jī)器人行業(yè)競爭格局(%) 15圖18:中國工業(yè)機(jī)器人分機(jī)械結(jié)構(gòu)類型的銷量結(jié)構(gòu)(%) 18圖19:中國不同機(jī)械結(jié)構(gòu)類型的工業(yè)機(jī)器人銷量增速(%) 18圖20:全球機(jī)器人傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人與協(xié)作機(jī)器人銷量及增速 18圖21:2021年中國工業(yè)機(jī)器人分應(yīng)用領(lǐng)域占比 18圖22:協(xié)作機(jī)器人在3C行業(yè)裝配中的應(yīng)用 19圖23:協(xié)作機(jī)器人在制作咖啡中的應(yīng)用 19圖24:2021年中國服務(wù)機(jī)器人不同類型市場占比(%) 20圖25:2020-2021年全球?qū)I(yè)(商用)服務(wù)機(jī)器人前五大應(yīng)用類型銷量(千臺)與同比增速(%) 20圖26:中國公共(商用)服務(wù)機(jī)器人不同類型市場規(guī)模(億元)與增速 20圖27:中國商用服務(wù)機(jī)器人不同應(yīng)用場景市場規(guī)模(億元) 20圖28:機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈(以工業(yè)機(jī)器人為例) 21圖29:機(jī)器人成本構(gòu)成(以工業(yè)機(jī)器人為例) 21圖30:工業(yè)機(jī)器人各環(huán)節(jié)毛利率 21圖31:機(jī)器人成本構(gòu)成(以公共服務(wù)機(jī)器人為例,環(huán)境感知與運(yùn)動控制模塊自研) 22圖32:機(jī)器人成本構(gòu)成(以公共服務(wù)機(jī)器人為例,環(huán)境感知與運(yùn)動控制模塊外采) 22圖33:中國RV減速器市場規(guī)模(億元) 24圖34:中國諧波減速器市場規(guī)模(億元) 24圖35:2014-2022年中國工業(yè)機(jī)器人用RV與諧波減速器使用量(萬臺) 25圖36:2022年中國RV減速器市場份額 25圖37:2022年中國諧波減速器市場份額 25圖38:2018年-2022年精密減速器國產(chǎn)化率不斷提升(%) 26圖39:伺服系統(tǒng)原理 27圖40:伺服系統(tǒng)成本占比情況 27圖41:伺服驅(qū)動器示意圖 28圖42:編碼器示意圖 28圖43:伺服電機(jī)示意圖 29圖44:中國通用及專用伺服系統(tǒng)市場規(guī)模(億元)及增速(%) 30圖45:中國伺服電機(jī)市場規(guī)模(億元)及增速(%) 30圖46:2019年大、中、小型伺服電機(jī)產(chǎn)品市場規(guī)模占比(%) 30圖47:2022年直流、交流伺服電機(jī)市場規(guī)模占比(%) 30圖48:2021年伺服系統(tǒng)下游應(yīng)用行業(yè)分布(%) 31圖49:2019-2022年中國通用伺服市場內(nèi)外資廠商份額占比(%) 31圖50:2022年中國伺服系統(tǒng)品牌市場份額(%) 31圖51:機(jī)器人的控制系統(tǒng)工作原理 32圖52:運(yùn)動控制器基本結(jié)構(gòu) 33圖53:2020年P(guān)C-Based控制器、專用控制器、PLC控制器市場份額占比 34圖54:2016-2022年中國運(yùn)動控制器市場規(guī)模(億元) 34圖55:2016-2022年中國工業(yè)機(jī)器人用控制器市場規(guī)模(億元) 34圖56:2021年中國控制器市場競爭格局(%) 36圖57:中國工業(yè)機(jī)器人控制器國產(chǎn)化率不斷提升(%) 36圖58:本體制造企業(yè)在不同應(yīng)用領(lǐng)域的布局(以國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人本體公司為例) 36圖59:2022年中國工業(yè)機(jī)器人競爭格局 37圖60:2022H1—2023H1中國工業(yè)機(jī)器人市場格局變化 37圖61:國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人國產(chǎn)化率不斷提升(%) 38圖62:中國工業(yè)機(jī)器人分機(jī)型國產(chǎn)化率(%) 38圖63:2021年中國工業(yè)機(jī)器人分行業(yè)國產(chǎn)化率(%) 38圖64:2021年中國工業(yè)機(jī)器人分應(yīng)用場景國產(chǎn)化率(%) 38圖65:2021年中國掃地機(jī)器人線上銷售份額占比 39圖66:2021年中國餐飲行業(yè)商用服務(wù)機(jī)器人市場份額 39圖67:2021年商用清潔機(jī)器人市場競爭格局(市場規(guī)模占比) 39圖68:工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成的主要模式 41圖69:工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成市場規(guī)模及增速 42圖70:2019年工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成市場占比(按行業(yè)細(xì)分) 42圖71:2019年工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成市場規(guī)模(按內(nèi)外資,%) 43圖72:2019年各工藝段系統(tǒng)集成商本土和外資競爭格局(%) 43圖73:2019年各行業(yè)系統(tǒng)集成本土和外資競爭格局(%) 43圖74:中國工業(yè)機(jī)器人密度靠前,但仍有提升空間(單位:臺/萬人) 44圖75:2010-2021年主要地區(qū)或國家工業(yè)機(jī)器人密度比較(單位:臺/萬人) 44圖76:2022年中國工業(yè)機(jī)器人各行業(yè)滲透率調(diào)查(%) 45圖77:2022年中國服務(wù)機(jī)器人各行業(yè)滲透率調(diào)查(%) 45圖78:2008年以來金屬切削機(jī)床、叉車、工業(yè)機(jī)器人月度產(chǎn)量同比(%) 47圖79:AI技術(shù)將助力機(jī)器人智能化發(fā)展 49圖80:人口出現(xiàn)負(fù)增長 50圖81:人口老齡化趨勢加劇 50圖82:勞動力人口比例(%)下滑 50圖83:制造業(yè)城鎮(zhèn)單位就業(yè)人員數(shù)量下滑(萬人) 50圖84:2008年以來金屬切削機(jī)床、叉車、工業(yè)機(jī)器人月度產(chǎn)量同比(%) 51表1:不同機(jī)構(gòu)/標(biāo)準(zhǔn)對機(jī)器人的定義 5表2:機(jī)器人組成部分 6表3:中國機(jī)器人歷史發(fā)展階段 8表4:機(jī)器人智能等級階段 9表5:根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)C(jī)器人進(jìn)行分類 10表6:工業(yè)機(jī)器人分類(按機(jī)械結(jié)構(gòu)) 16表7:工業(yè)機(jī)器人分類(按應(yīng)用類型)以及對應(yīng)常見的機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)類別 16表8:RV減速器與諧波減速器對比 23表9:精密減速器行業(yè)的進(jìn)入壁壘較高 26表10:通用運(yùn)動控制器分類 33表部分機(jī)器人本體廠商主要產(chǎn)品線及優(yōu)勢行業(yè)梳理 37表12:部分機(jī)器人本體廠商細(xì)分產(chǎn)業(yè)鏈布局情況 39表13:以工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成步驟為例 40表14:機(jī)器人細(xì)分產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化率情況(以工業(yè)機(jī)器人為例) 44表15:近年各國或地區(qū)機(jī)器人行業(yè)重要相關(guān)政策 45表16:2016-2023年國內(nèi)機(jī)器人行業(yè)重要相關(guān)政策 46機(jī)器人是一種自動化設(shè)備或工具,當(dāng)前處于第三代智能機(jī)器人L3發(fā)展階段機(jī)器人是一種自動化設(shè)備或工具,具備人的特長和機(jī)器的特長機(jī)器人具備人的特長和機(jī)器的特長。機(jī)器人可以輔助甚至替代人類完成危險、繁重、復(fù)雜的工作,提高工作效率質(zhì)量,服務(wù)人類生活,擴(kuò)大延伸人的活動及能力范圍。但與此同時,機(jī)器人并不是在簡單意義上替代人工的勞動,而是綜合了人的特長和機(jī)器特長,既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力,又有機(jī)器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力。表1:不同機(jī)構(gòu)/標(biāo)準(zhǔn)對機(jī)器人的定義機(jī)構(gòu)/標(biāo)準(zhǔn)定義GB/T39405-2020定任務(wù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。美國機(jī)器人協(xié)會(RIA)能力的多功能機(jī)械手。日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(JIRA)將機(jī)器人的定義分成兩類:工業(yè)機(jī)器人:一種能夠執(zhí)行與人體上肢(手和臂)類型動作的多功能機(jī)器;智能機(jī)器人:一種具有感覺和識別能力,并能控制自身行為的機(jī)器。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO機(jī)器人的動作機(jī)構(gòu)具有類似于人或其他生物體的某些器官(肢體、感受等)的功能;機(jī)器人具有通用性,工作種類多樣,動作程序靈活易變;)機(jī)器人具有不同程度的智能性,如記憶、感知、推理、決策、學(xué)習(xí)等;機(jī)器人具有獨(dú)立性,完整的機(jī)器人系統(tǒng)在工作中可以不依賴于人的干預(yù)。資料來源/T3945-220IJI,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(I,華寶證券研究創(chuàng)新部機(jī)器人主要由三大部分、五大系統(tǒng)組成的組成部分進(jìn)行類比,可將機(jī)器人結(jié)構(gòu)細(xì)分為感知系統(tǒng)(感官系統(tǒng)中的感受、控制系統(tǒng)(大腦系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)(心臟、肌肉、機(jī)械/執(zhí)行機(jī)構(gòu)(身軀、四肢、交互系統(tǒng)(感官系統(tǒng)中的交流。組成系統(tǒng)定義感知系統(tǒng)它由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成,獲取內(nèi)部和外部環(huán)境中有用的信息。內(nèi)部傳感器用來檢測組成系統(tǒng)定義感知系統(tǒng)它由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成,獲取內(nèi)部和外部環(huán)境中有用的信息。內(nèi)部傳感器用來檢測(內(nèi)部信息(外部信息性和智能化水平??刂葡到y(tǒng)機(jī)器人控制系統(tǒng)是機(jī)器人的大腦,是決定機(jī)器人功能和性能的主要因素??刂葡到y(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令以及從傳感器反饋回來的信號,支配機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)去完成規(guī)定的運(yùn)動和功能。主要包括控制器、控制算法、關(guān)節(jié)伺服控制器等??刂破鞲鶕?jù)作業(yè)要求接收編程發(fā)出的指令控制和協(xié)調(diào)運(yùn)動,并根據(jù)環(huán)境信息協(xié)調(diào)運(yùn)動。驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)是向機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)提供動力的裝置。其主要驅(qū)動方式有:電氣驅(qū)動、液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動及新型驅(qū)動。電氣驅(qū)動是目前使用最多的一種驅(qū)動方式,液壓驅(qū)動可以獲得很大的抓取能力,氣壓驅(qū)動的機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡單,動作迅速,空氣來源方便。隨著應(yīng)用材料科學(xué)的發(fā)展,一些新型材料開始應(yīng)用于機(jī)器人的驅(qū)動,如形狀記憶合金驅(qū)動、壓電效應(yīng)驅(qū)動、人體肌肉及光驅(qū)動等。此外還包括伺服驅(qū)動器,控制各關(guān)節(jié)按伺服控制器指示的速度、加速度和軌跡要求進(jìn)行運(yùn)動。機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)(執(zhí)行機(jī)構(gòu)、操作機(jī)構(gòu)機(jī)器人中負(fù)責(zé)執(zhí)行作業(yè)、完成工作任務(wù)的實體部分,主要由機(jī)械部分和傳動部分組成。(立柱(末端執(zhí)行器)四大組件,一些機(jī)器人還配備有行走結(jié)構(gòu)。手部:又稱末端執(zhí)行器,是工業(yè)機(jī)器人直接進(jìn)行工作的部分,其作用是直接抓取和放置物件,可以是各種手持器。(大臂和小臂腰部:又稱立柱,是支撐手臂的部件,其作用是帶動臂部運(yùn)動,與臂部運(yùn)動結(jié)合,把腕部傳遞到需)要的工作位置。(行走機(jī)構(gòu)傳動部分直接影響機(jī)器人的穩(wěn)定性、快速性和精確性等性能參數(shù)。傳動裝置是指把動力裝置的動力傳遞(RV減速器傳動外,還常用柔性元件傳動(諧波齒輪傳動、繩傳動和同步齒形帶傳動等。交互系統(tǒng)即人-機(jī)器人-外部環(huán)境中的設(shè)備互換聯(lián)系和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)部分。。。、、(陳繼文,姬帥,楊紅娟等,華寶證券研究創(chuàng)新部圖1:機(jī)器人組成部分(林燕文,陳南江,許文稼,華寶證券研究創(chuàng)新部L3發(fā)展階段全球機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展經(jīng)(2040-50年代(2060-70年代(20世80-90年代(21世紀(jì)初-至今AI技術(shù)方面引領(lǐng)潮流。圖2:全球機(jī)器人歷史發(fā)展階段(劉超,周恩權(quán),言勇華,華寶證券研究創(chuàng)新部進(jìn)。國內(nèi)主要經(jīng)歷了三個發(fā)展時期——技術(shù)準(zhǔn)備階段(1970-1990年、產(chǎn)業(yè)孕育階段(1990-2009年、產(chǎn)業(yè)形成階段(2009年-至今2000年之前,國內(nèi)主要以技術(shù)研究、21世紀(jì)后,國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及產(chǎn)業(yè)才得到迅猛發(fā)展。2000年-2010年,在汽車等主要應(yīng)用領(lǐng)域較為低迷的情況下,國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人年均銷量僅為數(shù)千臺,這一階段主要是外資在加速布局國內(nèi)市場,而國內(nèi)供應(yīng)商主要做集成和代理。2010-2017年,隨著下游汽車、3C等行業(yè)需求的高速增長,工業(yè)機(jī)器人銷量超過萬臺,一些內(nèi)資集成企業(yè)發(fā)展到了一定程度,并開始向中上游拓展。同時國家對機(jī)器人支持補(bǔ)貼政策的密集出臺,以及長尾市場2018-2019年受貿(mào)易摩擦影響以及補(bǔ)貼減少,國內(nèi)汽車、3C電子等主要的機(jī)器人應(yīng)用下游受到影響,機(jī)器人需求放緩。近年來,伴隨新能源等行業(yè)快速擴(kuò)產(chǎn),機(jī)器人行業(yè)抓住歷史機(jī)遇切入相應(yīng)細(xì)分行業(yè),在相關(guān)行業(yè)應(yīng)用上占據(jù)先發(fā)優(yōu)勢??偟膩碚f,與美、日、德等機(jī)器人強(qiáng)國相比,中國仍更多處于機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的中下游,主要是本體制造、系統(tǒng)集成、二次開發(fā)、定制性部件和售后服務(wù)等環(huán)節(jié)。表3:中國機(jī)器人歷史發(fā)展階段階段劃分時間范圍含義技術(shù)準(zhǔn)備階段1970-1990年207080年代初期,這一時期主要是針對工業(yè)機(jī)器人的研究,研究單位分布在國內(nèi)部分科研院所及高校。2080年代中期,隨著工業(yè)發(fā)達(dá)國家開始大量應(yīng)用和普及工業(yè)機(jī)器人,我國工業(yè)機(jī)器人的研究得到政府的重視和支持。國家組織了對工業(yè)機(jī)器人需求行業(yè)的調(diào)研,投入大量的資金開展工業(yè)機(jī)器人的研究,進(jìn)入了樣機(jī)開發(fā)階段。產(chǎn)業(yè)孕育階段1990-2009年2090年代,是工業(yè)機(jī)器人示范應(yīng)用階段。為實現(xiàn)高新技術(shù)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的緊密909個機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地和科研基地。21產(chǎn)業(yè)形成階段2009年至今2009階段劃分時間范圍含義以及工業(yè)轉(zhuǎn)型升級規(guī)劃的相繼出臺,智能制造裝備作為高端裝備制造業(yè)的重要方向被提出,我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展自此迎來發(fā)展高峰。這一時期,隨著工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的推進(jìn),并受勞動力成本上漲等因素影響,我國工業(yè)機(jī)器人市場需求呈現(xiàn)爆發(fā)式增長,國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人開始實現(xiàn)大批量生產(chǎn),產(chǎn)品日趨多樣化。(宋曉剛,中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟(I,華寶證券研究創(chuàng)新部第一代的機(jī)器人L3階段深化L4階段邁進(jìn)。根據(jù)《智能機(jī)器人(第二版(陳黃祥)一書中的分類,將機(jī)器L0-L45L3階段,隨著以物聯(lián)網(wǎng)、云計算、深度學(xué)L3L4階段邁進(jìn)。。表4:機(jī)器人智能等級階段。機(jī)器人智能等級名稱定義知識獲取知識反饋知識應(yīng)用知識創(chuàng)新L0人工操控機(jī)器人人類人類人類人類L1程序控制機(jī)器人的機(jī)械臂、非標(biāo)自動化設(shè)備等。人類/機(jī)器人人類人類人類L2感知控制機(jī)器人機(jī)器人能夠感知周圍環(huán)境并反饋自身狀控,典型的如掃地機(jī)器人等。機(jī)器人人類/機(jī)器人人類人類L3自適應(yīng)機(jī)器人機(jī)器人在特定場景和特定范圍內(nèi)可以實現(xiàn)高度的自適應(yīng),但其不具備自學(xué)能力,具備環(huán)境自適應(yīng)性,但無法持續(xù)優(yōu)化。機(jī)器人機(jī)器人人類/機(jī)器人人類L4完全自主機(jī)器人學(xué)習(xí)進(jìn)化。機(jī)器人機(jī)器人機(jī)器人機(jī)器人(第二版(陳黃祥,華寶證券研究創(chuàng)新部我國市場以工業(yè)機(jī)器人為主,是工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)大國、但非制造大國我國機(jī)器人市場以工業(yè)機(jī)器人為主,服務(wù)機(jī)器人市場規(guī)模增速更快2021GB/T39405-2020、特種機(jī)器人和其他應(yīng)/(商業(yè)服務(wù)機(jī)器人可歸屬于服務(wù)機(jī)器人大類。本文主要討論工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人。機(jī)器人類型含義細(xì)分類型工業(yè)機(jī)器人機(jī)器人類型含義細(xì)分類型工業(yè)機(jī)器人功能。。包裝四大類,具體可分為搬運(yùn)作業(yè)/上和其他工業(yè)機(jī)器人。服務(wù)機(jī)器人個人/家用服務(wù)機(jī)器人訓(xùn)或資質(zhì)。這類機(jī)器人為大眾化、低價位產(chǎn)品,其市場空間最大。他個人/家用服務(wù)機(jī)器人。公共服務(wù)機(jī)器人公共服務(wù)機(jī)器人按其使用用途可分為器人和其他公共服務(wù)機(jī)器人。特種機(jī)器人應(yīng)用于專業(yè)領(lǐng)域,一般由經(jīng)過專門培訓(xùn)的人員操作或使用的,輔助和/或替代人執(zhí)行任務(wù)的機(jī)器人。按其使用用途可分為檢查維修機(jī)器人、專業(yè)檢測機(jī)器人、搜救機(jī)器人、專業(yè)巡檢機(jī)器人、偵察機(jī)器人、排爆機(jī)器人,專業(yè)安裝機(jī)器人、采掘機(jī)器人、專業(yè)運(yùn)輸機(jī)器人、手術(shù)機(jī)器人、康復(fù)機(jī)器人和其他特種機(jī)器人。其他應(yīng)用領(lǐng)域機(jī)器人除以上機(jī)器人外的其他機(jī)器人。/、、資料來源:/T3945-220B(龔仲華,龔曉雯,華寶證券研究創(chuàng)新部歸類為服務(wù)機(jī)器人,故本文仍將醫(yī)療服務(wù)相關(guān)機(jī)器人納入服務(wù)機(jī)器人范疇。工業(yè)機(jī)器人是20%的智能+80%的動能,而服務(wù)機(jī)器人是80%的智能+20%的動能。簡單來說,機(jī)器人就是動能(提供動力,完成運(yùn)動)+智能(判斷、控制)的組合,如果說工業(yè)機(jī)20%的智能+80%80%的智能+20%的動能。原因在于工圖3:工業(yè)機(jī)器人舉例(以多關(guān)節(jié)機(jī)器人為例) 圖4:服務(wù)機(jī)器人舉(以商用清潔終端配送機(jī)器人為例) 資料來源:億歐智庫,華寶證券研究創(chuàng)新部 資料來源:億歐智庫,華寶證券研究創(chuàng)新部IFR數(shù)據(jù),2021年全球工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、特種機(jī)器人市場規(guī)模175億美元、172億美元、8241%、40%、19%。預(yù)計工業(yè)機(jī)器2022-2024CAGR9%2022-2024年市場規(guī)模CAGR16%、18%。2021年數(shù)據(jù),中國工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、75491853%35%13%。2017-2021IFR的預(yù)測,2022-2024年間工業(yè)機(jī)器人市場CAGR15%的速度增長,但服務(wù)機(jī)器人、特種機(jī)器人市場規(guī)模增速將高于工CAGR25%、24%,服務(wù)機(jī)器人市場規(guī)模與工業(yè)機(jī)器人的差距將縮小。2017-2022CAGR均高于全球。圖5:2017-2024年全球不同類型機(jī)器人市場規(guī)模及增長率 圖6:2017-2024年中國不同類型機(jī)器人市場規(guī)模及增長率資料來源:中國電子學(xué)會,IFR,華寶證券研究創(chuàng)新部 資料來源:中國電子學(xué)會,IFR,華寶證券研究創(chuàng)新部無論是從產(chǎn)量還是銷量上看,我國工業(yè)機(jī)器人近兩年增速有所放緩。Wind以及蘿卜投研數(shù)據(jù),2017-2022CAGR28%、14%。2020-2021年,由于疫情因素、機(jī)器替代人的需求增加,以及國產(chǎn)替代疊加新能源等行業(yè)大規(guī)模擴(kuò)產(chǎn)等因素,工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)銷量均有大幅度提升;近兩年產(chǎn)銷增速放緩,今年上半年表現(xiàn)疲軟,主要受到下游應(yīng)用市場需求走低以及渠道商降庫存的影響。圖7:2015年-2023年7月中國工業(yè)機(jī)器人月度產(chǎn)量與增速 圖8:2015年-2023年7月中國工業(yè)機(jī)器人累計產(chǎn)量與增速 資料來源:Wind,華寶證券研究創(chuàng)新部作機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人、直角坐標(biāo)機(jī)器人。
資料來源:Wind,華寶證券研究創(chuàng)新部注:Wind中為國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù),包括垂直多關(guān)節(jié)、水平多關(guān)節(jié)、協(xié)作機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人、直角坐標(biāo)機(jī)器人。圖9:2016-2023上半年我國工業(yè)機(jī)器人分季度出貨(銷售)量(臺)及增速(%)資料來源:IR(睿工業(yè),華寶證券研究創(chuàng)新部注:MIR統(tǒng)計數(shù)據(jù)包括小六軸多關(guān)節(jié)機(jī)器人、大六軸多關(guān)節(jié)機(jī)器人、SCARA機(jī)器人、Delta機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人。服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)量增速有回暖趨勢。2021年,在疫情影響下,無接觸式服務(wù)成為剛需,過去兩年消費(fèi)者和企業(yè)對服務(wù)機(jī)器人的需求陡然增加,機(jī)器人的價值被進(jìn)一步挖掘,服務(wù)機(jī)器人202332023447.6%20237月,服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)量同比增速28.7%,有所回暖。圖10:2021年-2023年7月中國服務(wù)機(jī)器人月度產(chǎn)量與增速 圖年-2023年7月中國服務(wù)機(jī)器人累計產(chǎn)量與增速資料來源:Wind,華寶證券研究創(chuàng)新部 資料來源:Wind,華寶證券研究創(chuàng)新部根據(jù)前文AIOptimus12A1”在工業(yè)場景中的應(yīng)用(絲)
圖13:智元機(jī)器人“遠(yuǎn)征A1”在生活場景中的應(yīng)用(打雞蛋) 資料來源:智元機(jī)器人微信公眾號,華寶證券研究創(chuàng)新部 資料來源:智元機(jī)器人微信公眾號,華寶證券研究創(chuàng)新部我國是工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)大國,日本是機(jī)器人制造強(qiáng)國2013年起,我國已成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)國。從每年新增工業(yè)機(jī)器人安裝數(shù)20133.7萬臺,成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)市場,且近幾年新增安裝數(shù)量的增速高于其他主要國家。從占比上看,202152%預(yù)測,由于中國對機(jī)器人科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展高度重視,中國機(jī)器人行業(yè)將進(jìn)一步發(fā)展壯大,2022-2024174億美元、210億美元、25122-204年中國機(jī)器人市場規(guī)模CGR預(yù)計為%,超過全球預(yù)計增速1%。圖14:全球主要國家2011-2021年新增工業(yè)機(jī)器人數(shù)量(千臺)資料來源:IFR,華寶證券研究創(chuàng)新部圖15:中國不同類型機(jī)器人市場規(guī)模占全球相應(yīng)市場規(guī)模的比例(%)
圖16:中國新增工業(yè)機(jī)器人占全球新增工業(yè)機(jī)器人的比例(%) 資料來源:中國電子學(xué)會,IFR,華寶證券研究創(chuàng)新部 資料來源:IFR,華寶證券研究創(chuàng)新部(尤其是工業(yè)機(jī)器人)市場的主角。從供給視角來看,盡管我國已經(jīng)形成學(xué)科齊全的機(jī)器人研發(fā)體系、從零部件生產(chǎn)到機(jī)器人應(yīng)用的完整產(chǎn)業(yè)鏈,但仍處于產(chǎn)業(yè)化的初期階段,而日本與歐洲已經(jīng)實現(xiàn)了傳感AI大模型的開發(fā)和應(yīng)用上已走在世BUANUC)4%的市場份《全2021年生產(chǎn)的機(jī)器人數(shù)量占全45%。圖17:2020年全球工業(yè)機(jī)器人行業(yè)競爭格局(%)資料來源:IFR,前瞻產(chǎn)業(yè)研究院,華寶證券研究創(chuàng)新部SCARA根據(jù)前文分析,按照機(jī)器人的用途和功能,三大類型機(jī)器人可以繼續(xù)向下細(xì)分,工業(yè)機(jī)器/(商業(yè)服務(wù)機(jī)器人表6:工業(yè)機(jī)器人分類(按機(jī)械結(jié)構(gòu))分類應(yīng)用領(lǐng)域負(fù)載區(qū)間(kg)相關(guān)內(nèi)容串聯(lián)機(jī)器人垂直關(guān)節(jié)機(jī)器人大六軸機(jī)器人汽車、食品,搬運(yùn)、焊接、裝配和加工作業(yè)20-600小六軸機(jī)器人和加工作業(yè)3-20平面關(guān)節(jié)機(jī)器人CAR(串聯(lián)機(jī)器人電子、食品、半導(dǎo)體、金屬制品、醫(yī)療,主要用于固定裝配壓力裝配、搬運(yùn)、潔凈室等、 3-50協(xié)作機(jī)器人3C、汽車零部件、科研教育、機(jī)械加工3-30并聯(lián)機(jī)器人Delta機(jī)器人食品、藥品、電子產(chǎn)品分揀、包裝等流水線作業(yè)3-100直角坐標(biāo)型機(jī)器人器人因為穩(wěn)定性好且簡單經(jīng)下料等常見的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。負(fù)載可高于串聯(lián)機(jī)器人、B(龔仲華,龔曉雯,拓斯達(dá)官網(wǎng),節(jié)卡機(jī)器人官網(wǎng),華寶證券研究創(chuàng)新部表7:工業(yè)機(jī)器人分類(按應(yīng)用類型)以及對應(yīng)常見的機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)類別類別功能應(yīng)用場景或行業(yè)常見機(jī)器人結(jié)構(gòu)類型類別 功能
應(yīng)用場景或行業(yè) 常見機(jī)器人結(jié)構(gòu)類被廣泛用于汽車鐵路、焊接機(jī)器人阻和點焊等多種焊接工藝,是目前工業(yè)
垂直關(guān)節(jié)機(jī)器人(6-7航空航天、軍工、冶金、機(jī)器人中產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的產(chǎn)品
軸)電器等行業(yè)異形、大型材料或船舶、加工機(jī)器人
器人
的切割已開始逐步使用工業(yè)機(jī)器人
車輛等大型廢舊設(shè)備的切割
垂直關(guān)節(jié)機(jī)器人(6-7軸)裝配機(jī)器人
拋光機(jī)器人組裝機(jī)器人
表面處理
工程機(jī)械、家具建材、電子電氣、陶瓷衛(wèi)浴等行業(yè)的表面處理3C行業(yè)是目前組裝機(jī)器人最大的應(yīng)用市場廣泛用于汽車、儀表、
垂直關(guān)節(jié)機(jī)器人(6軸)機(jī)器人(4-6軸)電子、光伏裝配:SCARA(4-5軸)工業(yè)機(jī)器人
理
電器、搪瓷等工藝生產(chǎn)部門可廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電
垂直關(guān)節(jié)機(jī)器人(6-7軸)CAR(-5軸(子、塑料、汽車、藥輸送機(jī)器人
運(yùn)輸貨物
子、紡織、卷煙、醫(yī)療、品、食品等行業(yè)平面搬運(yùn)機(jī)器人裝卸機(jī)器人包裝機(jī)器人
多用于機(jī)械加工設(shè)備的工件裝卸(上下料備組合,此外還經(jīng)常用于沖剪、鍛壓、鑄造等設(shè)備的上下料是用于物品分類、成品包裝、碼垛的工業(yè)機(jī)器人,常用的主要有分揀、包裝和碼垛3類
食品、造紙等行業(yè)的物品搬運(yùn)和輸送大型倉庫和物流中心、零售、制造業(yè)、醫(yī)藥計算機(jī)、通信和消費(fèi)性(3C行業(yè)及化工、食品、飲料、藥品工業(yè)是包裝機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域
搬運(yùn)G(自動導(dǎo)引運(yùn)輸車主移動機(jī)器人)垂直關(guān)節(jié)機(jī)器人(4-6軸)分揀包裝:垂直關(guān)節(jié)機(jī)器人(-6軸,并聯(lián)機(jī)器人(-6軸,SCARA(電子行業(yè)碼垛:垂直關(guān)節(jié)機(jī)器人(4-6軸)B(龔仲華,龔曉雯,華寶證券研究創(chuàng)新部我國工業(yè)機(jī)器人以六軸多關(guān)節(jié)機(jī)器人、SCARA機(jī)器人為主,應(yīng)用場景主要為搬運(yùn)、焊接和裝配。從結(jié)構(gòu)上看,中國工業(yè)機(jī)器人市場需求主要以六軸多關(guān)節(jié)機(jī)器人、SCARA機(jī)器人為SCARA37%26%、27%。從功能上看,盡管工業(yè)機(jī)器人運(yùn)用場景廣泛,但我國工業(yè)機(jī)器人主要用于搬運(yùn)、焊接和82%。工業(yè)機(jī)器人方面,人機(jī)協(xié)作或成為未來焦點。協(xié)作機(jī)器人指在共享空間中與人類互動或在附近安全工作的機(jī)器人,是工業(yè)機(jī)器人重要的細(xì)分領(lǐng)域之一。盡管協(xié)作機(jī)器人銷量占比較低,約為7%左右,但其增長速度最快,這點從全球協(xié)作機(jī)器人增速上也有體現(xiàn)。比傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人智能化程度、靈活程度、安全程度更高,應(yīng)用場景不斷更新,不僅可以應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域,還可以應(yīng)用于商用服務(wù)領(lǐng)域,協(xié)作人工執(zhí)行更加復(fù)雜的任務(wù)。在機(jī)器人柔性化、高靈活性的發(fā)展趨勢下,協(xié)作機(jī)器人將是機(jī)器人未來發(fā)展的重要方向之一。圖18:中國工業(yè)機(jī)器人分機(jī)械結(jié)構(gòu)類型的銷量結(jié)構(gòu)(%) 圖19:中國不同機(jī)械結(jié)構(gòu)類型的工業(yè)機(jī)器人銷量增速(%)資料來源:蘿卜投研,MIR,華寶證券研究創(chuàng)新部注:2023年為預(yù)測值。
資料來源:蘿卜投研,MIR,華寶證券研究創(chuàng)新部注:2023年為預(yù)測值。圖20:全球機(jī)器人傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人與協(xié)作機(jī)器人銷量及增速
圖21:2021年中國工業(yè)機(jī)器人分應(yīng)用領(lǐng)域占比 資料來源:IFR,華寶證券研究創(chuàng)新部 資料來源:艾瑞咨詢,華寶證券研究創(chuàng)新部圖22:協(xié)作機(jī)器人在3C行業(yè)裝配中的應(yīng)用 圖23:協(xié)作機(jī)器人在制作咖啡中的應(yīng)用資料來源:遨博機(jī)器人官網(wǎng),華寶證券研究創(chuàng)新部 資料來源:遨博機(jī)器人官網(wǎng),華寶證券研究創(chuàng)新部我國服務(wù)機(jī)器人以家用服務(wù)機(jī)器人為主,商用服務(wù)機(jī)器人以商用清潔機(jī)和終端配送為主我國服務(wù)機(jī)器人市場以家用服務(wù)機(jī)器人為主。根據(jù)中商情報網(wǎng)數(shù)據(jù),2021年我國家用服務(wù)機(jī)器人市場規(guī)模約為商用(公共)2IFR數(shù)據(jù),2021年全球?qū)I(yè)(商用)37%,遠(yuǎn)高于消費(fèi)(家用)服務(wù)機(jī)器人增速9%(場規(guī)模中國19-222年商用服務(wù)機(jī)器人CGR為5%3%,IFR數(shù)據(jù)。商用服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域,全球主要以運(yùn)輸和物流、餐飲服務(wù)領(lǐng)域的商用服務(wù)機(jī)器人為主,且以上兩個領(lǐng)域的商用服務(wù)機(jī)器人增速較快。國內(nèi)市場則以商用清潔機(jī)器人為主,其次是終端配送機(jī)器人,商用清潔機(jī)器人、講解引導(dǎo)機(jī)器人近幾年增速較快;主要應(yīng)用領(lǐng)域為餐廳和酒店。圖24:2021年中國服務(wù)機(jī)器人不同類型市場占比(%) 圖25:2020-2021年全球?qū)#ㄉ逃梅?wù)機(jī)器人前五大應(yīng)用類型銷量(千臺)與同比增速(%)資料來源:億歐智庫,華寶證券研究創(chuàng)新部注:億歐智庫統(tǒng)計數(shù)據(jù)將醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人歸屬于服務(wù)機(jī)器人。
資料來源:IFR,華寶證券研究創(chuàng)新部注:IFR將醫(yī)療機(jī)器人歸屬于服務(wù)機(jī)器人。26(商用(元)與增速
圖27:中國商用服務(wù)機(jī)器人不同應(yīng)用場景市場規(guī)模(億元) 資料來源:億歐智庫,華寶證券研究創(chuàng)新部 資料來源:灼識咨詢,華寶證券研究創(chuàng)新部我國擁有較為完整的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈,上游核心零部件是產(chǎn)業(yè)鏈中技術(shù)壁壘高、成本占比較大的環(huán)節(jié)我國機(jī)器人行業(yè)在經(jīng)歷數(shù)十年發(fā)展后形成完整的行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈,工業(yè)機(jī)器人行業(yè)按產(chǎn)業(yè)鏈分為上游、中游、下游和終端應(yīng)用。上游為控制器、伺服電機(jī)、減速器、智能芯片、傳感器等核心零部件生產(chǎn);中游為工業(yè)機(jī)器人本體生產(chǎn);下游是基于終端行業(yè)特定需求的機(jī)器人系統(tǒng)集成商,主要用于實現(xiàn)焊接、裝配、檢測、搬運(yùn)、噴涂等工藝或功能。終端應(yīng)用主要由不同領(lǐng)域的企業(yè)客戶和個人消費(fèi)者組成,形成巨大的機(jī)器人應(yīng)用市場。圖28:機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈(以工業(yè)機(jī)器人為例)資料來源:億歐智庫,各公司官網(wǎng),Wind,華寶證券研究創(chuàng)新部12%22%32%,合計66%40%,35%25%15%;下游系統(tǒng)集成毛利35%。圖29:機(jī)器人成本構(gòu)成(以工業(yè)機(jī)器人為例) 圖30:工業(yè)機(jī)器人各環(huán)節(jié)毛利率資料來源:OFweek機(jī)器人網(wǎng),華寶證券研究創(chuàng)新部 資料來源:OFweek機(jī)器人網(wǎng),華寶證券研究創(chuàng)新部從服務(wù)機(jī)器人成本構(gòu)成來看,三大核心模塊環(huán)境感知、運(yùn)動控制和人機(jī)交互成本占比至少85%(商用92%。31(與運(yùn)動控制模塊自研)
圖32:機(jī)器人成本構(gòu)成(以公共服務(wù)機(jī)器人為例,環(huán)境感知與運(yùn)動控制模塊外采) 資料來源:億歐智庫,華寶證券研究創(chuàng)新部 資料來源:億歐智庫,華寶證券研究創(chuàng)新部上游:三大核心零部件國產(chǎn)化率不斷提升,但高端領(lǐng)域國外廠商仍占競爭優(yōu)勢RVVector)(((它是一種精密的動力傳達(dá)裝置,具有匹配轉(zhuǎn)速和專遞轉(zhuǎn)矩的作用,其利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器,使伺服電機(jī)在一個合適的速度下運(yùn)轉(zhuǎn),并精確地將轉(zhuǎn)速降到機(jī)器人各部位需要的速度,提高機(jī)械體剛性的同時輸出更大的力矩。機(jī)器人中主要使用的精密減速器為RV減速器和諧波減速器。減速器可分為通用、專用、精密減速器。由于減速器的輸出轉(zhuǎn)速、傳動精度、輸出轉(zhuǎn)矩和剛性決定了機(jī)器人對應(yīng)運(yùn)動軸的運(yùn)動速度、定位精度、承載能力,因此一般來說機(jī)器人對減速器的要求很高,傳統(tǒng)的普通齒輪減速器、行星齒輪減速器、擺線針輪減速器等都不能滿足一些應(yīng)用場景(尤其是工業(yè)領(lǐng)域)對RV減速器和諧波減速器。諧波減速器主要用于機(jī)器人的手腕驅(qū)動,RV減速器主要用于機(jī)器人的機(jī)身驅(qū)動。諧波減速器是諧波齒輪傳動裝置的簡稱,這種減速器的傳動精度高、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便,但其結(jié)構(gòu)RVRVRV減速器,即基座、RV減速器,其余部位更可能使用諧波減速器,負(fù)載更高的機(jī)器RV減速器,反之則更多地使用諧波減速器。對比指標(biāo)RV減速器諧波減速器背向間隙≤對比指標(biāo)RV減速器諧波減速器背向間隙≤60arcsec≤20arcsec傳動效率>80%>75%溫升≤45℃≤40℃噪聲≤70db≤60db減速比30-192.430-160額定轉(zhuǎn)矩下使用壽命>6,000h>8,000h額定輸出轉(zhuǎn)矩101-6,135N·m6.6-921N·m扭轉(zhuǎn)剛性20-1,176N·m/arcmin1.34-54.09N·m/arcmin技術(shù)特點通過多級減速實現(xiàn)傳動,一般由行星齒輪減速器的前級和擺線針輪減速器的后級組成,組成的零部件較多。RV及其他精密減速器應(yīng)用場景一般應(yīng)用于多關(guān)節(jié)機(jī)器人中機(jī)座、大臂、肩部等重負(fù)載的位置。主要應(yīng)用于機(jī)器人小臂、腕部或手部。價格區(qū)間5,000-8,000元/臺(來自綠的諧波招股說明書)1,000-5,000元/臺(來自綠的諧波招股說明書)價格舉例年埃夫特向奧一精機(jī)采RV0.21萬元/RV0.26萬元/0.235萬元/臺。根據(jù)綠的諧波招股說明書,2019年綠的諧波減速器平均價格為1631.95元/臺。終端領(lǐng)域汽車、運(yùn)輸、港口碼頭等行業(yè)中通常使用配有RV減速器的重負(fù)載機(jī)器人。3C用由諧波減速器組成的30kg負(fù)載以下的機(jī)器人。。對比指標(biāo)RV減速器諧波減速器結(jié)構(gòu)圖示B(龔仲華,龔曉雯,華寶證券研究創(chuàng)新部RV4020根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)RV42.9202560億元,2021-2025CAGR212025年30CAGR16.49%(GGII)RV45.9463.96RV2350元的價格(8RV減速器平均價格,2019年數(shù)據(jù)1631.95元/(8年數(shù)據(jù)2022RV10.80億元、10.44億元,兩者大致相當(dāng)。圖33:中國RV減速器市場規(guī)模(億元) 圖34:中國諧波減速器市場規(guī)模(億元)資料來源:中商產(chǎn)業(yè)研究院,華寶證券研究創(chuàng)新部 資料來源:中商產(chǎn)業(yè)研究院,華寶證券研究創(chuàng)新部圖35:2014-2022年中國工業(yè)機(jī)器人用RV與諧波減速器使用量(萬臺)資料來源:II(高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所,華寶證券研究創(chuàng)新部RV(NabtescoCorporation)RVRVRV減速器。RV減速器的國產(chǎn)廠商主要有雙環(huán)傳動、珠海飛馬、中大力德、南通振康、秦川機(jī)床等。日本(HarmonicDrive(漢宇集團(tuán)圖36:2022年中國RV減速器市場份額 圖37:2022年中國諧波減速器市場份額資料來源:MIR,中商產(chǎn)業(yè)研究院,華寶證券研究創(chuàng)新部 資料來源:MIR,中商產(chǎn)業(yè)研究院,華寶證券研究創(chuàng)新部壁壘具體描述技術(shù)壁壘壁壘具體描述技術(shù)壁壘專職工藝技術(shù)人員經(jīng)驗不足、人員欠缺。具體如諧波減速器的制造材料和熱處理工藝,RV減速器的齒形設(shè)計加工精度等技術(shù)存在壁壘。資金壁壘下游客戶對于精密減速器產(chǎn)品的質(zhì)量、精度、穩(wěn)定性、可靠性要求越來越高,減速器廠商要保持核心競爭力,量高,技術(shù)的不斷進(jìn)步和產(chǎn)品的更新?lián)Q代也需要企業(yè)持續(xù)的研發(fā)投入。品牌壁壘實力和資金實力的劣勢,難以在短時間內(nèi)建立較高的品牌知名度。銷售渠道壁壘方面,經(jīng)銷渠道的開發(fā)和管控需要一定的前期成本,新企業(yè)對渠道的管控能力也較弱。、,資料來源:科峰智能招股說明書,華寶證券研究創(chuàng)新部RV減速器。根GGII42%RV2022年44%RV減速器零部件多、結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜,對設(shè)計、加工工藝、裝配的要求更為苛刻,中間的一點小誤差累積到最終產(chǎn)品上會被放大,而關(guān)鍵的材料、工藝、技術(shù)和經(jīng)驗主要被國外廠商掌握,產(chǎn)線設(shè)備投資相比諧波更高,國內(nèi)廠商量產(chǎn)難度較高。目前,國內(nèi)諧波減速器已接近國外龍頭,在加工技術(shù)方面難點已基本攻克,滿足常規(guī)使用,但在批量生產(chǎn)品控、極端使用下的產(chǎn)品、柔輪材料、制造設(shè)備等方面仍存在攻克難點;RV減速器現(xiàn)階段相比日本產(chǎn)品的精度、耐磨性仍有差距。圖38:2018年-2022年精密減速器國產(chǎn)化率不斷提升(%)資料來源:GGII,華寶證券研究創(chuàng)新部伺服系統(tǒng)中伺服驅(qū)動器、伺服電機(jī)成本占比較高,國產(chǎn)化率不斷提升整個伺服系統(tǒng)發(fā)揮了“心臟”與“肌肉”等功能,是機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)的重要組成部分,是經(jīng)由閉環(huán)控制的方式達(dá)到對一個機(jī)械系統(tǒng)的位置、速度和加速度的控制。伺服系統(tǒng)又被稱為隨動系統(tǒng),其主要任務(wù)是按照上級控制命令的要求,對功率進(jìn)行放大、變換與調(diào)控等處理,使驅(qū)動裝置輸出的力矩、速度和位置控制靈活方便,一般結(jié)構(gòu)為三個閉環(huán)控制,即電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)。因此對于機(jī)器人來說,其需要靈活改變位姿,絕大多數(shù)運(yùn)動軸都需要有任意位置定位功能,因此需要使用伺服驅(qū)動系統(tǒng)。按使用通用性程度,伺服系統(tǒng)分為通用和專用兩類。通用與專用伺服系統(tǒng)下游略有差異。其中通用伺服系統(tǒng)可以在不同行業(yè)廣泛應(yīng)用,其下游應(yīng)用廣泛。專用伺服系統(tǒng)一般是根據(jù)不同行業(yè)需求定制化開發(fā),提供專業(yè)化產(chǎn)品,主要為交流電伺服以外的其他品類伺服,下游應(yīng)用領(lǐng)域包括風(fēng)力發(fā)電、礦山機(jī)械、纜車索道、電梯等。按照功率大小,目前可以分為小型伺服、中型伺服和大型伺服系統(tǒng)。按驅(qū)動方式分,有電氣、液壓和氣壓等伺服驅(qū)動形式,伺服系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了由液壓、氣動到電氣驅(qū)動的過程。圖39:伺服系統(tǒng)原理 圖40:伺服系統(tǒng)成本占比情況資料來源:億歐智庫,華寶證券研究創(chuàng)新部 資料來源:華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,華寶證券研究創(chuàng)新部伺服編碼器是一種傳感器,安裝在伺服電機(jī)末端用來測量轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)速。編碼器主要由傳感器和碼盤組成,能夠測量機(jī)械部件在運(yùn)動時的位移位置和速度等信息,并將其轉(zhuǎn)換成電信號,進(jìn)一步發(fā)送反饋信號給驅(qū)動器,驅(qū)動器以此確定位置、速度或方向。作為伺服系統(tǒng)的信號反饋裝置,編碼器很大程度上決定了伺服系統(tǒng)的精度。根據(jù)檢測原理,編碼器可分為光電式、磁場式、感應(yīng)式和電容式,目前自控領(lǐng)域常用的是光電編碼器和磁電編碼器。就編碼器而言,主要看分辨率、精度以及重復(fù)精度等。伺服電機(jī)作為執(zhí)行元件,作用是將伺服控制器的脈沖信號轉(zhuǎn)化為電機(jī)轉(zhuǎn)動的角位移和角速度,其主要由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動離不開伺服電機(jī),關(guān)節(jié)越多,其柔性和精度的要求就越高,所需的伺服電機(jī)數(shù)量就越多。機(jī)器人對伺服電機(jī)的要求較高,必須滿足快速響應(yīng)、高啟動轉(zhuǎn)矩、大動轉(zhuǎn)矩慣量比、寬調(diào)速范圍,同時又要適應(yīng)機(jī)器人的形體做到體積小、重量輕、加減速運(yùn)動等要求。機(jī)器人以使用無刷直流電機(jī)(BLDC)為主流。如今一般伺服電機(jī)都追求高模塊集成化++傳動關(guān)節(jié)”等一體化形式,例如當(dāng)前較多企業(yè)(如匯川技術(shù)、綠的諧波)已推位置、速度控制,自動增益調(diào)整等功能。網(wǎng)絡(luò)化則主要指構(gòu)建總線型伺服,現(xiàn)場總線是一種應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場,在現(xiàn)場設(shè)備之間、現(xiàn)場設(shè)備和控制裝置之間實行雙向、串形、多結(jié)點的數(shù)字通信技術(shù)。隨著國內(nèi)對大規(guī)模分布式控制裝置的需求增加,伺服系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化成為未來發(fā)展的必然趨勢。圖41:伺服驅(qū)動器示意圖 圖42:編碼器示意圖資料來源:工業(yè)匯微信公眾號,華寶證券研究創(chuàng)新部 資料來源:電子技術(shù)控微信公眾號,華寶證券研究創(chuàng)新部圖43:伺服電機(jī)示意圖資料來源:鳴志電器官網(wǎng),華寶證券研究創(chuàng)新部伺服系統(tǒng)市場主要以通用伺服系統(tǒng)為主,2022223億元。根MIR年我國通用141223CAGR9.6%MIR預(yù)測,20232024-202680%。伺服電機(jī)市場以小中型為主,且交流伺服電機(jī)市場規(guī)模更大,2017-2021CAGR為9.86%MIR和中商產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù),2021年中國伺服電機(jī)市場規(guī)模為169億元,2017-20219.86%3C行業(yè)、工45%80%。圖44:中國通用及專用伺服系統(tǒng)市場規(guī)模(億元)及增速(%)資料來源:MIR,華寶證券研究創(chuàng)新部注:2022年專用伺服系統(tǒng)市場規(guī)模取的是預(yù)測值;2021年之前,MIR統(tǒng)計的范圍為通用伺服系統(tǒng)市場,即伺服驅(qū)動+伺服電機(jī)打包器或通用伺服電機(jī)。
圖45:中國伺服電機(jī)市場規(guī)模(億元)及增速(%)資料來源:前瞻產(chǎn)業(yè)研究院,中商產(chǎn)業(yè)研究院,華寶證券研究創(chuàng)新部圖46:2019年大、中、小型伺服電機(jī)產(chǎn)品市場規(guī)模占比(%)圖47:2022年直流、交流伺服電機(jī)市場規(guī)模占比(%)資料來源:前瞻產(chǎn)業(yè)研究院,華寶證券研究創(chuàng)新部 資料來源:智研咨詢,華寶證券研究創(chuàng)新部伺服系統(tǒng)在電子制造業(yè)、電池制造業(yè)、工業(yè)機(jī)器人、機(jī)床等行業(yè)應(yīng)用占比較高,2021工28億元。伺服系統(tǒng)作為自動化設(shè)備中的基礎(chǔ)元件,未來幾乎(、電子制造、電池制造、機(jī)器人、半導(dǎo)體、光伏、紡織、食品包裝等行業(yè)。根據(jù)華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院202122%,其次是電池制造、工業(yè)機(jī)器13%12%10%(63%202127.99MIR預(yù)測,新興行業(yè)如光伏、鋰電池制造、半導(dǎo)體等行業(yè)將是未來伺服領(lǐng)域的彈性增長點。圖48:2021年伺服系統(tǒng)下游應(yīng)用行業(yè)分布(%)資料來源:華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院,華寶證券研究創(chuàng)新部伺服系統(tǒng)市場集中度較高,2022CR555.2%221年國產(chǎn)品牌廠商整體份額已超越首位的日韓系廠商,若不考慮中國臺灣,2022年通用伺服系GGII數(shù)據(jù),2022年伺服電機(jī)國產(chǎn)化31.4%芯片等、高精度編碼器等方面國外廠商仍具備優(yōu)勢。圖49:2019-2022年中國通用伺服市場內(nèi)外資廠商份額占比(%)資料來源:MIR,智研咨詢,華寶證券研究創(chuàng)新部進(jìn)行計算而得。
圖50:2022年中國伺服系統(tǒng)品牌市場份額(%)資料來源:智研咨詢,華寶證券研究創(chuàng)新部控制器國內(nèi)外差異主要體現(xiàn)在軟件層,市場競爭格局與本體廠商類似控制系統(tǒng)在機(jī)器人上發(fā)揮的是“大腦”的功能。控制系統(tǒng)的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令以及從傳感器反饋回來的信號,支配機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)去完成規(guī)定的運(yùn)動和功能。如果機(jī)器人不具備信息反饋特征,則為開環(huán)控制系統(tǒng);具備信息反饋特征,則為閉環(huán)控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)對于一個具有高度智能的機(jī)器人,它的控制系統(tǒng)實際上包含了“任務(wù)規(guī)劃機(jī)器人控制系統(tǒng)一般由控制計算機(jī)(上位機(jī)、伺服控制器(下位機(jī))等部分組成,伺服3264CPUCPU。伺服控制器(也被稱為軸控制器)作為下位機(jī),控制各關(guān)節(jié)的驅(qū)動器使其按一定的速度、加速圖51:機(jī)器人的控制系統(tǒng)工作原理(董春利,華寶證券研究創(chuàng)新部運(yùn)動控制器的工作原理是將預(yù)定的控制方案、(控制、速度控制、加速度控制、轉(zhuǎn)矩或力的控制,主要由硬件、固件、軟件等組成。其中硬件部分包括微處理器、存儲器、接口電路、通信接口、電源等;固件是指固化在微處理器、存儲器、可編程邏輯器件等元件中的軟件;軟件部分由實時操作系統(tǒng)、運(yùn)動控制指令編譯器、運(yùn)動控制參數(shù)的預(yù)處理及優(yōu)化、運(yùn)動控制函數(shù)、通信管理等模塊構(gòu)成。圖52:運(yùn)動控制器基本結(jié)構(gòu)資料來源:固高科技招股說明書,華寶證券研究創(chuàng)新部運(yùn)動控制器可分為通用和專用兩類,通用又可分為PLC控制器、嵌入式控制器和PC-Based控制卡。通用運(yùn)動控制器一般為用戶提供二次開發(fā)接口,設(shè)備制造商根據(jù)其設(shè)備的可編程邏輯控制器PC-Based(。主要應(yīng)用于電子、半導(dǎo)體、工業(yè)機(jī)器人、激光設(shè)備、包裝等領(lǐng)域系統(tǒng)通用性強(qiáng)、可拓展性強(qiáng),能夠滿足復(fù)雜運(yùn)動的算法要求、抗干擾能力強(qiáng),可供用戶根據(jù)不同的需DOS。主要應(yīng)用于電子、半導(dǎo)體、工業(yè)機(jī)器人、激光設(shè)備、包裝等領(lǐng)域系統(tǒng)通用性強(qiáng)、可拓展性強(qiáng),能夠滿足復(fù)雜運(yùn)動的算法要求、抗干擾能力強(qiáng),可供用戶根據(jù)不同的需DOSWindows等平臺下自行開發(fā)應(yīng)用軟件,組成各種控制系統(tǒng)。PC-Based控制卡、在針織機(jī)械、激光設(shè)備、切割機(jī)點膠機(jī)等設(shè)備制造行業(yè)有廣泛的應(yīng)用。涵蓋從簡單到復(fù)雜的各種應(yīng)用,具有應(yīng)用靈活、穩(wěn)定性高、定制性強(qiáng)、價格便宜、操作和維護(hù)方便的特點。嵌入式控制器(獨(dú)立式運(yùn)動控制器),可以用于圓周運(yùn)動或直線運(yùn)動的控制,廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人和電梯等行業(yè)。PLC電機(jī)的位置控制模塊,在為各種機(jī)械設(shè)備提供邏輯控制的同時,提供運(yùn)動控制功能。PLC控制器圖示應(yīng)用領(lǐng)域特點分類資料來源:雷賽智能招股說明書,MIR,固高科技官網(wǎng),匯川科技官網(wǎng),華寶證券研究創(chuàng)新部PC-Based運(yùn)動控制卡目前已成為發(fā)展最快的運(yùn)動控制器。根據(jù)億歐智庫報告,2020年P(guān)C-BasedPLC34.637.8%和27.6%,且在一些行業(yè)中,PC-BasedPLC。相比而言,PC-Based運(yùn)動控制卡能夠?qū)崿F(xiàn)更為復(fù)雜的運(yùn)動控制,在產(chǎn)品性能和生產(chǎn)成本上為下游廠商提供一個最佳MIR數(shù)據(jù),2021PC-Based運(yùn)動控制器市場規(guī)模同比增長超過30%,隨著下游工業(yè)機(jī)器人、半導(dǎo)體等行業(yè)對運(yùn)動控制要求的提高,PC-Based控制卡將迎來更為廣闊的發(fā)展。圖53:2020年P(guān)C-Based控制器、專用控制器、PLC控制器市場份額占比資料來源:億歐智庫,華寶證券研究創(chuàng)新部92根據(jù)InteractAnalysis的數(shù)據(jù)(統(tǒng)計口徑包含了運(yùn)動控制器、伺服驅(qū)動器和伺服電機(jī)0277占比約為7%48(7計算trctnlsis預(yù)計2023/2027189222CAGR4.6%。根據(jù)固高科技招股說明書,201985億元,是當(dāng)年伺1/4,這是由于部分本體商會自行研發(fā)運(yùn)動控制系統(tǒng),且一個運(yùn)動控制器可以控制多個伺服驅(qū)動器,故運(yùn)動控制器的市場規(guī)模小于伺服系統(tǒng)。假設(shè)我國運(yùn)動控制器與伺服2022年運(yùn)動控制器92億元1202218.3720%。圖54:2016-2022年中國運(yùn)動控制器市場規(guī)模(億元) 圖55:2016-2022年中國工業(yè)機(jī)器人用控制器市場規(guī)(億元)資料來源:中商產(chǎn)業(yè)研究院,固高科技招股說明書,Interact 資料來源:GGII,華寶證券研究創(chuàng)新部1202217737458(7140291.6Analysis,華寶證券研究創(chuàng)新部注:2019年數(shù)據(jù)取自固高科技招股說明書,2022年數(shù)據(jù)根據(jù)我們估算所得,其余數(shù)據(jù)取自中商產(chǎn)業(yè)研究院。PC-Based控制卡PLCMIR2021PC-Based、固高科技、雷賽智能、維宏股份,2-5PC-based運(yùn)動控制器市場,主要以國產(chǎn)廠商為主,但整體技術(shù)水平與外資廠商還有一定差距,目前主要服務(wù)于中低端市場。(為了保證機(jī)器人的穩(wěn)定性國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動控制器發(fā)展較為成熟,是機(jī)器人行業(yè)中與國外技術(shù)差距最小的關(guān)鍵零部件產(chǎn)品,國內(nèi)外差異主要體現(xiàn)在軟件層面。從硬件層面看,由于工業(yè)機(jī)器人目前達(dá)到的運(yùn)動控制精度相比機(jī)床要低,因此一般控制器內(nèi)置的操作系統(tǒng)尚無須使用FPGA戶工藝的理解、并且需要時間和項目經(jīng)驗的積累,而機(jī)器人四大家族在汽車、3C行業(yè)先發(fā)優(yōu)勢明顯,因此在控制器算法方面的優(yōu)勢相對難以撼動。I/O圖56:2021年中國控制器市場競爭格局(%) 圖57:中國工業(yè)機(jī)器人控制器國產(chǎn)化率不斷提升(%)資料來源:頭豹研究院,華寶證券研究創(chuàng)新部 資料來源:GGII,華寶證券研究創(chuàng)新部SCARAA股上市公司一般以工業(yè)、服務(wù)、特種機(jī)器人中的2SCARADeltaAMR圖58:本體制造企業(yè)在不同應(yīng)用領(lǐng)域的布局(以國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人本體公司為例)資料來源:億歐智庫,各公司官網(wǎng),華寶證券研究創(chuàng)新部表11:部分機(jī)器人本體廠商主要產(chǎn)品線及優(yōu)勢行業(yè)梳理公司產(chǎn)品線優(yōu)勢行業(yè)ABB除直角坐標(biāo)系外工業(yè)機(jī)器人全覆蓋一般工業(yè)、汽車行業(yè)發(fā)那科除直角坐標(biāo)系外工業(yè)機(jī)器人全覆蓋3C、新能源汽車、重工業(yè)安川電機(jī)除直角坐標(biāo)系外工業(yè)機(jī)器人全覆蓋新能源、半導(dǎo)體、3C、食品庫卡除直角坐標(biāo)系外工業(yè)機(jī)器人全覆蓋汽車、3C、家電、食品埃斯頓六關(guān)節(jié)機(jī)器人、四軸碼垛機(jī)器人、SCARA以及行業(yè)專用定制機(jī)器人新能源、3C、汽車零部件匯川技術(shù)SCARA、六關(guān)節(jié)機(jī)器人3C、鋰電、硅晶、紡織新時達(dá)SCARA、六關(guān)節(jié)機(jī)器人、移動機(jī)器人(配送)3C、鋰電、光伏、電力新松機(jī)器人SCARA、六關(guān)節(jié)機(jī)器人、移動機(jī)器人、直角坐標(biāo)機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人、特種機(jī)器人、醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人汽車、3C、半導(dǎo)體、新能源拓斯達(dá)SCARA、六關(guān)節(jié)機(jī)器人、Delta、協(xié)作機(jī)器人新能源、光電、汽車零部件埃夫特SCARA、六關(guān)節(jié)機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人汽車零部件、3C、家具制造華中數(shù)控SCARA、六關(guān)節(jié)機(jī)器人、Delta機(jī)器人3C、家電、院校培訓(xùn)資料來源:各公司官網(wǎng),艾瑞咨詢,華寶證券研究創(chuàng)新部國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場集中度較高,2022CR550%2023年上半年集中度略有51%ABBKUKA合計占比超四成,國產(chǎn)龍頭以埃斯頓、匯川技術(shù)等為代表,20223%、2%,分別SCARA2023MIR2023年上半年下游需求端的萎靡,近半數(shù)工業(yè)機(jī)器人企業(yè)銷量呈同比下滑態(tài)勢,CR550%TOP5的第二位,匯川則超越安川登上第六位,埃斯頓則擠入前十,本體市場銷量正在向頭部品牌靠攏,市場格局迎來重塑,行業(yè)加速洗牌。圖59:2022年中國工業(yè)機(jī)器人競爭格局 圖60:2022H1—2023H1中國工業(yè)機(jī)器人市場格局變化資料來源:MIR,中商產(chǎn)業(yè)研究院,華寶證券研究創(chuàng)新部 資料來源:MIR,華寶證券研究創(chuàng)新部20238個百分點。2022年疫情導(dǎo)致外資品牌缺2023上半年市場需求不明朗趨勢下,行業(yè)價格戰(zhàn)及內(nèi)卷化成必然趨勢,具備性價比優(yōu)勢的內(nèi)資品牌再次抓住了機(jī)遇,在鋰電、光伏、汽車零部件等領(lǐng)域與外資交鋒并加速搶占市場份額,同時在整車領(lǐng)域MIR年上半年國產(chǎn)品牌和外資品牌工業(yè)機(jī)器人增速分別為+23%/-11%,在需求偏弱的市場環(huán)境中,國產(chǎn)品牌憑借性價比優(yōu)勢和細(xì)分領(lǐng)域定制化設(shè)計服務(wù),實現(xiàn)逆勢增H17.7%機(jī)器人國產(chǎn)化率提升空間較大,分行業(yè)汽車、電子等傳統(tǒng)機(jī)器人應(yīng)用行業(yè)國產(chǎn)化率提升空間較大。圖61:國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人國產(chǎn)化率不斷提升(%) 圖62:中國工業(yè)機(jī)器人分機(jī)型國產(chǎn)化率(%)資料來源:拓斯達(dá)2022年年報,MIR,華寶證券研究創(chuàng)新部 資料來源:虎嗅智庫,MIR,華寶證券研究創(chuàng)新部注:直角坐標(biāo)型機(jī)器人國產(chǎn)化率取2021年數(shù)據(jù),其余機(jī)型均為2022年數(shù)據(jù)。圖63:2021年中國工業(yè)機(jī)器人分行業(yè)國產(chǎn)化率(%) 圖64:2021年中國工業(yè)機(jī)器人分應(yīng)用場景國產(chǎn)化率(%)資料來源:虎嗅智庫,CRIA,華寶證券研究創(chuàng)新部 資料來源:虎嗅智庫,CRIA,華寶證券研究創(chuàng)新部我國服務(wù)機(jī)器人雖然起步較晚,()市場化應(yīng)用已經(jīng)領(lǐng)先于全球,具備先發(fā)優(yōu)勢。掃地機(jī)器人、陪伴機(jī)器人、清潔機(jī)器人、倉儲物流機(jī)器人、導(dǎo)覽機(jī)器人、送餐機(jī)器人、酒店機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人等已在多領(lǐng)域落地應(yīng)用。在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域,市場集中度很高,從家用服務(wù)機(jī)器人——掃地機(jī)器人,商用服務(wù)機(jī)器人——餐021CR1均超過%,CR4CR170%圖65:2021年中國掃地機(jī)器人線上銷售份額占比 圖66:2021年中國餐飲行業(yè)商用服務(wù)機(jī)器人市場份額資料來源:前瞻產(chǎn)業(yè)研究院,華寶證券研究創(chuàng)新部 資料來源:IDC,中商產(chǎn)業(yè)研究院,華寶證券研究創(chuàng)新部圖67:2021年商用清潔機(jī)器人市場競爭格局(市場規(guī)模占比)資料來源:億歐智庫,華寶證券研究創(chuàng)新部RV還是諧波減速器,行業(yè)壁壘均較高,初期投入大,本體廠商一般不—自己研發(fā)控制系統(tǒng),借助非開放式的通訊協(xié)議控制其它核心部件;其次,機(jī)器人控制器及其帶來的周邊生態(tài)圈是各大機(jī)器人廠商的核心競爭力,只有底層核心平臺是自主研發(fā)的,才能不斷的去完善行業(yè)所需要的各種工藝包。因此本體廠商傾向于自研控制器,但這也導(dǎo)致各家控制器的編程語言互不兼容,工藝文件沒有辦法做到通用,每家機(jī)器人本體商只為特定的大客戶提供深度服務(wù)甚至自己包攬集成業(yè)務(wù)。表12:部分機(jī)器人本體廠商細(xì)分產(chǎn)業(yè)鏈布局情況公司減速器伺服電機(jī)控制器系統(tǒng)集成發(fā)那科外采√√√庫卡外采外采√√安川外采√√√ABB外采√√√埃斯頓外采√√√公司減速器伺服電機(jī)控制器系統(tǒng)集成匯川技術(shù)外采√√無埃夫特參股奧一精機(jī),2022年自主率近50%外采(自研中)90%√新時達(dá)外采部分自制√√新松機(jī)器人外采部分自制√√資料來源:各公司官網(wǎng),各公司公告,Wind,華寶證券研究創(chuàng)新部注:自主率指自主生產(chǎn)的零部件占零部件領(lǐng)用總數(shù)的比例。AI技術(shù)在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用,以及人形機(jī)器人在商業(yè)服務(wù)場景中的發(fā)展。下游:國內(nèi)系統(tǒng)集成行業(yè)集中度低、國產(chǎn)化率高,行業(yè)商業(yè)模式已向“日美并行”模式轉(zhuǎn)變系統(tǒng)集成商是負(fù)責(zé)機(jī)器人應(yīng)用二次開發(fā)和周邊自動化配套設(shè)備集成的廠商,幫助機(jī)器人本體應(yīng)用在特定的生產(chǎn)場景中。盡管機(jī)器人一般為標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品,但只有機(jī)器人本體是不能完成任何工作的,需要通過系統(tǒng)集成之后才能為終端客戶所用。因此機(jī)器人在實際應(yīng)用中需要針對現(xiàn)場的集成開發(fā),包括工裝夾具、現(xiàn)場使用的焊槍、噴槍等配套硬件或軟件,針對機(jī)器人本體及其外圍環(huán)境設(shè)備完整系統(tǒng)的調(diào)試開發(fā),以上過程稱為機(jī)器人的系統(tǒng)集成。工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成商處于機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的下游使用端,為終端客戶提供使用解決方案,其負(fù)責(zé)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用二次開發(fā)和周邊自動化配套設(shè)備的集成,是工業(yè)機(jī)器人自動化應(yīng)用的重要組成。相較于機(jī)器人本體供應(yīng)商,機(jī)器人系統(tǒng)集成供應(yīng)商需要具有產(chǎn)品設(shè)計能力、理解終端客戶應(yīng)用需求的工藝、相關(guān)項目經(jīng)驗等,并可提供適應(yīng)各種不同應(yīng)用領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化、個性化成套裝備。步驟內(nèi)容解讀分析工業(yè)機(jī)器人工作任務(wù)步驟內(nèi)容解讀分析工業(yè)機(jī)器人工作任務(wù)部控制系統(tǒng)的設(shè)計。工業(yè)機(jī)器人的合理選型I/O接口、總線通信方式、外部設(shè)備配合等問題。同時,成本也是選型時必須考慮的問題。末端執(zhí)行器的合理選用或設(shè)計工藝輔助軟件的選擇和使用、。步驟內(nèi)容另一些則沒有相應(yīng)的工藝軟件。外部設(shè)備的合理選擇外部控制系統(tǒng)的設(shè)計和選型PLCPC-Based線的通信方式,以減少安裝施工工作量與周期,提高系統(tǒng)可靠性,降低后期維護(hù)維修成本。系統(tǒng)的電路與通信配置不相同的。系統(tǒng)的安裝與調(diào)試前述所有步驟均完成后,就可以進(jìn)入系統(tǒng)安裝、調(diào)試階段。(趙靜靜,侯艷霞,莊績宏,華寶證券研究創(chuàng)新部3美國模式,國內(nèi)已向“日+美并行”模式轉(zhuǎn)變。在日本,機(jī)器人本體制造廠商以開發(fā)新型機(jī)器人和批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品為主要目標(biāo),并由其子公司或社會上的工程公司負(fù)責(zé)制造各個行業(yè)需要的機(jī)器人成套系統(tǒng),完成交鑰匙工程。在歐洲,機(jī)器人本體制造商承擔(dān)系統(tǒng)集成的工作,即不僅要生產(chǎn)機(jī)器人,還要為用戶設(shè)計開發(fā)機(jī)器人系統(tǒng)。美國則是以系統(tǒng)集成商為主,采購與成套設(shè)計相結(jié)合,美國國內(nèi)基本上不生產(chǎn)普通的工業(yè)機(jī)器人,客戶需要機(jī)器人時,通常由工程公司++美并行”的模式。圖68:工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成的主要模式資料來源:億歐智庫,華寶證券研究創(chuàng)新部3MIR數(shù)據(jù),2019年國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成1857億元,也是大幅高于當(dāng)年中國工業(yè)機(jī)器人市場規(guī)模的(IFR統(tǒng)計,按美元兌644億元201450020209000(80%圖69:工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成市場規(guī)模及增速 圖70:2019年工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成市場占(按行業(yè)細(xì)分)資料來源:MIR,華寶證券研究創(chuàng)新部 資料來源:MIR,華寶證券研究創(chuàng)新部MIR20191個億96.8%,且分散于汽車、3C等多個應(yīng)用領(lǐng)域,大型系統(tǒng)集成商使用國外品牌的產(chǎn)品較多。由于工業(yè)機(jī)器人屬于相對標(biāo)準(zhǔn)化的通用型產(chǎn)品,終端應(yīng)用上同類型產(chǎn)品的替代是個比較漫長的過程,因此為了拓展產(chǎn)品下游用戶,不少機(jī)器人本體企業(yè)也會以布局部分行業(yè)或部分應(yīng)用的系統(tǒng)集成業(yè)務(wù)來推動本公司機(jī)器人品牌的擴(kuò)張,已布局系統(tǒng)集成的本體企業(yè)包括四大家族、新時達(dá)、埃斯頓、埃夫特、新松機(jī)器人等。機(jī)器人系統(tǒng)集成國產(chǎn)化率較高、達(dá)到80%,但本土集成商主要集中在低端工藝場景。據(jù)MIR統(tǒng)計,2019年本土工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成商占據(jù)了全國80%的集成市場。從行業(yè)上看,外資工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成商主要集中于汽車整車行業(yè),電子行業(yè)則主要被本土工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成商占據(jù)。從工藝結(jié)構(gòu)上看,本土工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成商壟斷低端工藝段、領(lǐng)先中端工藝段,如搬運(yùn)、碼垛等系統(tǒng)集成領(lǐng)域;外資工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成商主要集中在高端工藝段和中端工藝段,如焊接、裝配、鉚接和檢測等系統(tǒng)集成領(lǐng)域。但本土工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成商正在不斷滲透高端市場,如汽車整車行業(yè),本土工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成商已經(jīng)突破了汽車焊裝領(lǐng)域,擠占了部分外資集成商的市場份額。圖1:19(%)圖:9年各工藝段系統(tǒng)集成商本土和外資競爭格局(%) 資料來源:MIR,華寶證券研究創(chuàng)新部 資料來源:MIR,華寶證券研究創(chuàng)新部圖73:2019年各行業(yè)系統(tǒng)集成本土和外資競爭格局(%)資料來源:MIR,華寶證券研究創(chuàng)新部國產(chǎn)替代、周期見底、技術(shù)迭代、勞動力短缺是看好機(jī)器人行業(yè)的主要邏輯國產(chǎn)化率、滲透率提升空間大,政策驅(qū)動下國產(chǎn)替代、產(chǎn)業(yè)升級進(jìn)程有望加快SCARA2021年26%汽車制造2021年26%汽車制造2019年60%-90%電子2021年27%電子設(shè)備及及器材制造2019年接近80%金屬加工2021年46%食品制造2019年60%-70%汽車零部件2021年66%金屬及機(jī)械制造2019年接近60%汽車電子2021年75%塑料及化學(xué)制品分行業(yè)2019年40%-50%倉儲物流2022年69%直角坐標(biāo)型2019年約40%汽車整車系統(tǒng)集成2022年74%Delta2022年44%諧波減速器2022年80%協(xié)作2022年32%RV減速器2022年31%SCARA2022年31%伺服電機(jī)2022年37%小六軸2022年38%伺服系統(tǒng)2022年17%大六軸分機(jī)型本體2022年36%控制器核心零部件數(shù)據(jù)時間國產(chǎn)化率分類數(shù)據(jù)時間國產(chǎn)化率分類資料來源:GGII,MIR,智研咨詢,虎嗅智庫,華寶證券研究創(chuàng)注:標(biāo)紅為國產(chǎn)化率低于50%的數(shù)據(jù)。近幾年中國內(nèi)地工業(yè)機(jī)器人密度增速遠(yuǎn)快于其他主要2-21年CGR為15%2122臺萬人、(如74:中國工業(yè)機(jī)器人密度靠前,但仍有提升空間(臺萬人)資料來源:IFR,Wind,華寶證券研究創(chuàng)新部2021=裝量。
圖75:2010-2021年主要地區(qū)或國家工業(yè)機(jī)器人密度比較(單位:臺/萬人)資料來源:IFR,Wind,華寶證券研究創(chuàng)新部圖76:2022年中國工業(yè)機(jī)器人各行業(yè)滲透率調(diào)查(%) 圖77:2022年中國服務(wù)機(jī)器人各行業(yè)滲透率調(diào)查(%)資料來源:艾媒咨詢,華寶證券研究創(chuàng)新部注:艾媒咨詢根據(jù)調(diào)查相關(guān)行業(yè)企業(yè)是否應(yīng)用機(jī)器人得出相應(yīng)已應(yīng)用、籌備中、未計劃的企業(yè)占比。
資料來源:艾媒咨詢,華寶證券研究創(chuàng)新部注:艾媒咨詢根據(jù)調(diào)查相關(guān)行業(yè)企業(yè)是否應(yīng)用機(jī)器人得出相應(yīng)已應(yīng)用、籌備中、未計劃的企業(yè)占比。20134.020182025機(jī)04—08日按照密度規(guī)劃目標(biāo),國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人滲透率2021年-2025年CAGR預(yù)計為12%。2023年1月,工信部等17部門發(fā)布《“機(jī)器人+”應(yīng)用行動實施方案》,方案指出“目標(biāo)到2025年,20202020246臺/2025500臺/萬人,2021年-2025CAGR。國家重要政策文件發(fā)布時間支持方向與舉措國家重要政策文件發(fā)布時間支持方向與舉措美國(第四版)2020年9月新版路線圖總結(jié)了制造業(yè)、生活質(zhì)量、物流、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、安全、運(yùn)輸?shù)绕邆€領(lǐng)域的社會驅(qū)動力,提出了成本、高混合度、安全性、易用性、響應(yīng)時間、魯棒性等六個方面的挑戰(zhàn),最終將挑戰(zhàn)映射到架構(gòu)與設(shè)計實現(xiàn)、移動性、抓取和操作、感知、規(guī)劃和控制、學(xué)習(xí)和適應(yīng)、人機(jī)交互、多機(jī)器人協(xié)作等八個機(jī)器人研究領(lǐng)域。3.0》2021年2月(NR是在美國政府的支持下發(fā)起的基礎(chǔ)機(jī)器人研發(fā)NRI3.0NRINRI3.01400術(shù)、產(chǎn)業(yè)、政府、非營利組織和其他組織之間開展合作。日本《機(jī)器人新戰(zhàn)略》2015新修訂AI93、照護(hù)與醫(yī)療(5500、基礎(chǔ)設(shè)施(6.432億美元)和農(nóng)業(yè)(6620。德國《2025高科技戰(zhàn)略》2023年6月690020263.45,國家重要政策文件國家重要政策文件發(fā)布時間支持方向與舉措2025作的解決方案?!稒C(jī)器人與自動化2028》2023年6月大規(guī)模加速機(jī)器人和自動化發(fā)展,尤其在工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域。韓國《第三版智能機(jī)器人發(fā)展計劃》2019年旨在推動韓國在第四次工業(yè)革命中大力發(fā)展機(jī)器人,使其成為核心產(chǎn)20221.7222024741萬美元。歐盟《歐洲機(jī)器人戰(zhàn)略研究議程》2013新修訂側(cè)重于各關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的開發(fā)進(jìn)步:感知與傳感、認(rèn)知學(xué)習(xí)、人機(jī)交互、集成系統(tǒng)設(shè)計、自主性和適應(yīng)性等。中國發(fā)展規(guī)劃》2021年12月2022年4月23專項獲得了4350萬美元的支持基金。資料來源:IFR《2023世界機(jī)器人研發(fā)計劃》,各國官方政府網(wǎng)站,華寶證券研究創(chuàng)新部政策名稱發(fā)布時間發(fā)布部門機(jī)器人方面具體政策內(nèi)容《北京市機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動方案(2023—2025年)》2023政策名稱發(fā)布時間發(fā)布部門機(jī)器人方面具體政策內(nèi)容《北京市機(jī)器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展行動方案(2023—2025年)》20238北京市經(jīng)濟(jì)和信息化局圍繞機(jī)器人操作系統(tǒng)、高性能專用芯片和伺服電機(jī)、減速器控制器、傳感器等關(guān)鍵零部件,支持企業(yè)組建聯(lián)合體,聚力解決機(jī)器人產(chǎn)業(yè)短板問題和“卡脖子”技術(shù)難題。《深圳市加快推動人工智能高質(zhì)量發(fā)展高水平應(yīng)用行動方案(2023—2024》20235中共深圳市委辦公廳、深圳市人民政府辦公廳《上海市推動制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展三年行動計劃(2023-2025年》20235上海市人民政府辦公廳360/萬人?!渡虾J写龠M(jìn)智能終端產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動方案(2022-2025年》20233上海市經(jīng)濟(jì)和信息化委員會202510100個標(biāo)桿示范的機(jī)器人應(yīng)用場景、1000模。案》20231172025202010100200個以上具有高技術(shù)水平和創(chuàng)新應(yīng)用的機(jī)器人典型應(yīng)用場景,打造一批“機(jī)器人+”應(yīng)用標(biāo)桿企業(yè)?!蛾P(guān)于加快場景創(chuàng)新以人工智能高水平應(yīng)用促進(jìn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》20227科技部等6部門《“十四五”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》202112國家發(fā)展改革委等1
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