规划类政策解读  政策解读
规划类行业新闻  行业新闻
规划成果  规划成果
产业调研成果 产业调研成果
招商策划成果 招商策划成果
概念规划成果 概念规划成果
地产策划成果 地产策划成果
投融资顾问成果 投融资顾问成果
园区规划成果 园区规划成果
产业规划成果 产业规划成果
企业战略成果 企业战略成果
> 行业新闻 > 机器人产业规划专题研究

机器人产业规划专题研究

来源:中机院  时间:2018-04-11  点击:
  近年来,在市场需求带动下,我国自主品牌工业机器人发展迅速,在技术攻关和设计水平上有了长足的进步。但同国外先进水平相比,各环节仍存有差距。

机器人产业规划专题研究

全球机器人产业发展现状
 
一、机器人概述
 
1.机器人概念
 
采用国际机器人联合会对机器人的概念,即:机器人就是一种半自主或全自主工作的机器,能完成有益于人类的工作。
 
2.机器人分类
 
机器人包括工业机器人和服务机器人的两大类。目前工业机器人基本上按照它的用途进行分类,如焊接机器人、搬运机器人、加工机器人、装备机器人。由于中国的服务机器人发展水平和世界整体上处于一个病好的阶段,国内外有相似的服务机器人分类标准,即服务机器人大概分成两类:个人以及家用服务机器人和专业服务机器人。个人和家用服务的机器人主要包括扫地机器人、娱乐机器人、养老助残机器人及家庭作业机器人等涉及家用领域的机器人。专业服务机器人包括医疗机器人、特种环境下使用的机器人(包括物流机器人、军用机器人、水下机器人等)。
 
3.机器人基本结构
 
机器人最核心的模块是控制系统、驱动系统、减速系统,那么机器人的三大部件就是控制器、减速器,伺服系统(伺服电机和驱动器)。
 
最直观的说对一个机器手臂的三大核心部件是控制器、减速器、伺服系统,如果这个手要想伸展的话,驱动器就会把手推出去;减速器或者减速机负责调节动作的幅度;控制系统,就是机器人的大脑或者机器人的CPU,能够进行自我控制。执行系统指机器人出厂之后在前端做的集成。以工业机器人中焊接机器人、搬运机器人为例,两种机器人区别在于机器人手臂前端,即手的不同,不同的手臂前端能够发挥不同的功能。如果手臂前端接一个焊枪,可能它是焊接机器人;如果接一个搬运上下料的模块,则是搬运机器人。在业内将前端不同称之为集成。
 
二、机器人产业发展现状及问题
 
1.机器人发展阶段
 
1950年代美国教授最先提出来机器的概念,国外在第四个阶段取得较快发展,也就是机器人现在市场应用比较多的六轴产品的机器人开始大规模投入运用。目前这个阶段是智能化阶段,国外也在做。如波士顿动力公司的机器大狗,在无人的环境遇到河、坑等障碍物摔倒后它完全可以自己站起来。双臂机器人、人机协作机器人,将会是下一步的发展方向。
 
2.全球工业机器人发展现状
 
(1)全球工业机器人市场屡创新高

2015年全球工业机器人销量25.4万台,亚洲销量16万,亚洲占全球工业机器人销售比重的65%;欧洲销量5万台,占全球工业机器人销售比重的20%;美洲销量3.8万台,而且主要集中在美国。 

按国家来说,2015年中国工业机器人销量占全国工业机器人销量的27%,实际上从2013年中国已经是全球工业机器人年销量最大的国家。

从全球范围内口径进行统计,工业机器人的主要应用行业比例中,汽车行业占38%,汽车行业自动化装备的生产线大部分使用工业机器人。国内自主品牌工业机器人厂家,最应该出现的领域就是汽车领域,但是数据显示:国内汽车厂基本不用国内自主品牌的工业机器人。目前汽车厂商,尤其中国的汽车厂商,基本上都是使用国际四大家(ABB、KUKI、FANUC、YASKAWA)的工业机器人。
 
现在中国国内自主品牌工业机器人销量很低,大概两三万台。国内应用自主品牌工业机器人最大的领域就是电子行业,由于对机器人灵活度要求不高,所以使用的工业机器人不是那么高端,而汽车行业对机器人灵活度要求最高,但这个最成熟的行业,我国自主品牌机器人暂时无法进入。基础制造行业中涉及一些锻造、按摩,以及一些特殊环境的工业机器人也正在生产推动。
 
从全球角度看,工业机器人的生产厂家和核心部件包括系统集成一些主要的企业。平时看到的一个工业机器人,它的三大核心部件是减速系统、伺服系统、控制系统,三大系统集中到一起构成了工业机器人的主干部件,然后在外面“加个壳”,就构成了工业机器人本体。如果在本体前面集成一个实现不同功能模块的执行单元,这就是集成的概念。比如ABB公司生产机器人本体,而且这个本体是没有前端执行系统,同时有一个对汽车行业非常熟悉的企业,那么汽车企业、机器人本体的生产企业和系统集成企业签合同,本体生产企业生产没有前端执行系统的机器人本体,系统金融企业来根据汽车行业的特点对它加载具体的功能模块,这就像系统集成的概念。
 
(2)工业机器人四大家占据全球一半市场
 
ABB、KUKI(库卡)、FANUC(发那科)、YASKAWA(安川)在机器人产业内部称之为国际四大家。ABB主要是瑞士和瑞典的合资公司,总部在欧洲;KUKI(库卡),本属于德国,2015年被美的以300亿收购;FANUC(发那科)、YASKAWA(安川)都是日本公司,也体现了日本在工业机器人领域的独特优势。现在YASKAWA(安川)最大,FANUC(发那科)和ABB各自的应用领域不一样。 KUKI(库卡)是德国的,但已经被美的收购,美的控股99%以上,但是美的不干预KUKI(库卡)公司的内部执行运营。

介绍一下关键零部件,ABB、KUKI(库卡)、FANUC(发那科)、YASKAWA(安川)在控制系统发展不错,特别是FANUC(发那科)、YASKAWA(安川)在伺服电机方面也很好。三大关键零部件的成本大概会占到一个完整工业机器人的成本的70%以上。KUKI(库卡)、FANUC(发那科)、YASKAWA(安川)拥有三大核心部件自己的核心技术,在生产工业机器人时,有较为明显的成本优势和比较优势。目前国内机器人本体的生产企业也在做,但是与国外存在明显差距,所以成本方面国内机器人企业处于劣势。
 
减速机在工业机器人的成本是最高的,Harmonicdrive(哈默纳科)、Nabtesco(纳博特斯克)这两家企业的减速机的份额占到全球市场份额的75%,这两家公司全是日本,所以日本在工业机器人领域是非常强大。世界系统集成上做的比较好企业依然是ABB、KUKI(库卡)、FANUC(发那科)、YASKAWA(安川)。
 
3. 全球服务机器人发展现状
 
2015年全球个人/家用服务机器人的销量约为540万台,销售额为22亿美金,平均大概一台是400美金左右、人民币2000-3000元。其中家庭工业机器人销量370万台,娱乐机器人销量约为170万台,助老助残机器人销量比较少,而且全球范围内助老助残机器人在起步阶段。
 
专业服务机器人,2015年是销量达到4.1万台,销售额37.7亿美元,可以看出一台专业服务机器人的价格高很多,约 9万美金。救援机器人方面,国内也在做,其中发展比较好的是唐山的开诚智能主要生产救火、救援等在特殊环境下的救灾机器人。开诚智能已经被中信重工收购,也是上市公司,由于刚起步,去年售出300多台,每一台的售价约300万人民币。
 
物流机器人销量达1.9万台,在国内物流企业实际上使用的是动态AGV(自动导引运输车),是一个运载平台,它突破了传统机器人的概念,通过在地面上贴上包裹电路、传感器等的防线,实现在物流的运输、分拣。
 
医疗机器人,目前国际上比较热门的是美国达芬奇,它主要是负责软组织方面的手术,一台手术约四五万人民币,它在中国大陆销量特别好。国内医疗机器人产业处于刚起步状态,主要是由于国内医疗机器人申请过程比较复杂。
 
目前国内医疗机器人真正投入和商业化运营的是北京天智航医疗科技股份有限公司,是国内第一家侧重于骨科手术机器人,它的技术是从北航孵化出来。骨科手术机器人在北京积水潭医院使用较多,每年手术次数在几百上千台。天智航的骨科手术机器人医疗机器人购入成本千万以上,大概十几台手术就需要更换材料,但是一台手术病人花费约3万元。由于手术精准度高,可以使更多的人能享受到更高医疗级别的保障,所以在二三线城市非常受欢迎。但是由于成本太高,所以在拓宽市场时需要与政府协商。目前实践效果非常好,每个订单额约为30亿。世界上骨科器械方面以色列还有一家,但是还没有国内发展情况好。
 
中国工业机器人发展现状
 
一、中国已连续三年成为全球第一大工业机器人市场

国内机器人市场情况分析,中国本土市场工业机器人销量从2010年的1.5万台到2015年的6.9万台,2016年销量将近9万台。2010年工业机器人销量同比增长170%,反映出2008年金融危机产生的金融萎靡导致企业经营成本进一步缩减和优化,企业意识到可以采取工业机器人进行智能化改造以节约经营成本。
 
2008年以后,中国国内企业开始大量的购买工业机器人,同期国外机器人企业因为国内企业的大量购买得到新一轮发展,例如库卡在2008年濒临倒闭,由于中国大陆市场的一些工业企业的智能化改造,救活了库卡。
 
值得注意的是,虽然近几年我国工业机器人销量很大,但2015年的6.9万台工业机器人中属于中国本土自主品牌的工业机器人企业销量仅有两万多台,而且还是中低端的市场,可以推断高端的市场还是由国际工业机器人企业垄断。

对2015年国内市场工业机器人的应用行业占比分析,与国际市场占比类似,汽车制造占比30%以上,电子行业占比20%-38%,但汽车制造几乎没有中国本土自主品牌的工业机器人,国家及国家发改委也在努力推动本土的工业机器人企业产品向汽车制造延伸。 

对2015年全球主要国家及地区制造业工制造业工业机器人密度分析,世界平均69台/万人是指每1万名制造业工人所拥有的工业机器人的台数。可以看到最高是韩国每一万名制造业相关的工人拥有531台工业机器人,韩国的汽车行业非常发达且汽车行业都是应用工业机器人最多的企业,所以韩国的工业机器人密度非常高。
 
同期中国每1万名制造业工人拥有49台工业机器人,这个匹配量远远落后于当前经济发展水平所应该用的匹配量,说明中国工业机器人将来的市场是非常大的。同时也可以看出中国落后很多,德国是300台/每万人,我国是50台/每万人,相差六倍的关系;德国提出“工业4.0”,我国提出“中国制造2025”,想达到德国制造业的程度的话,中国需要更多的依靠机器人产业。

对于自主品牌工业机器人来说,2012年的时候国内机器人销量是0.3万台,2015年销量2.2万台,而2015年中国工业机器人市场销售量6.9万台,差距相对明显。但近几年国家层面各个部门也在政策方面努力推动国内本土机器人企业的推广应用。
 
二、自主品牌工业机器人不断发展壮大

对比国内工业机器人市场中外资品牌与自主品牌所占的市场份额发现,从2013年到2015年国内机器人的自主品牌所占市场份额逐渐扩大,从25%→28%→29%。

我国自主品牌机器人生产企业主要分布在以上海、苏州、南京等为中心的长三角经济圈,以广州、深圳、东莞为中心的珠三角经济圈,以北京、天津、青岛为中心的环渤海经济圈,以沈阳、哈尔滨为中心的东北地区,以及重庆、长沙、武汉、芜湖等为代表的中西部地区;沈阳、上海、深圳、重庆的中心效应较为明显。国内的龙头企业从北向南是沈阳新松、南京埃斯顿、安徽芜湖埃夫特、上海新时达、广州数控。 

国内外机器人产业技术现状及比较
 
一、国内外工业机器人产业技术现状及比较

近年来,在市场需求带动下,我国自主品牌工业机器人发展迅速,在技术攻关和设计水平上有了长足的进步。但同国外先进水平相比,各环节仍存有差距。
 
本体方面,国外龙头企业年销量万台以上,国内五家龙头企业销量在千台左右。国外企业六七十年代建厂,已经历了五十年的摸索与完善,在产品的可靠性、一致性方面比较强,而机器人产业本身也是需要时间积累的过程。
 
减速器方面,RV减速器:日本纳博公司占60%;谐波减速器:哈默纳科占15%。RV减速器与谐波减速器在应用中的区别是:机器人的负载量,如果操作的物体重量要求大,RV减速器负载能量就大1.2-1.4倍,而谐波减速器负载量小一些。
 
伺服电机方面,欧美的产品货载能力高,后台响应好;日本产品质量可靠;台湾的伺服电机产品不错,质量虽不如日本,但是较大的价格优势是的国内企业用的较多。
 
控制器方面,国外的主流机械厂商的控制器均为多轴运动,而且龙头企业都自己的研发平台;虽然国内企业也在做控制器,但仍需要一个摸索的过程。
 
系统集成方面,最鲜明的特点是在汽车之外的行业在寻找发展机会。判定工业机器人最有说服力的指标是产品在汽车行业能否实现应用,而国内企业在汽车行业处于劣势。第三方检测机构(国家机器人检测与评估中心)成立时间短,检测项目不完整。
 
二、国内外服务机器人产业技术现状及比较
 
近年来,我国服务机器人开始起步,各类自主研发产品开始不断涌现。
 
●  我国已经成功研制出6000米自治水下机器人、长航程水下机器人、7000米水下潜器(蛟龙)、系列化作业型水下机器人(ROV),为谱系化水下机器人研究与规模化应用奠定了坚实的基础。
 
●  我国长航程南极科考移动机器人已经初步完成样机研制,即将开始科考工程的实际应用,为我国不远的将来利用移动机器人进行南极大时空范围科考、乃至构建机器人南极科考站提供了技术保障。
 
●   我国自主研发的多种型号核裂变堆运行维护机器人已经投入示范应用,为我国核能源安全利用提供了技术手段。
 
●   我国的救灾救援、公共安全等多种型号机器人已经开始进入示范应用阶段;部分型号军用机器人也经实现应用。
 
●  我国手术机器人、辅助治疗机器人等医疗机器人也实现了技术突破,开始进行试验应用。
 
●  清洁机器人、两轮平衡车和消费类无人机等家用服务机器人领域也涌现出一些表现优异的企业。

服务机器人方面,“蛟龙号”在国际深潜方面处于领先地位,南极科考机器人、救灾救援机器人仍在试验应用阶段。总体来说,国内服务机器人产业的发展水平与国际差距较小,基本上处于病好阶段,在某些具体领域国内服务机器人产品性能更好一些,我国无人机占全球无人机市场份额的70%以上。
 
三、阻碍机器人产业健康发展若干问题
 
第一,关键零部件对外依存度高,尤其在机器人三大核心部件方面,国外企业市场占比很高;
 
第二,自主创新能力不足,主要是关键核心技术的原创性差,国外企业经过五六十年的积累,能够不断的试错反馈信息不断地完善产品性能,任何一个行业都有类似的发展过程;
 
第三,产业发展秩序亟待规范及高端技术人才匮乏,我国机器人产业处于新兴阶段,行业标准缺失,使得产业发展秩序不规范,产品质量参差不齐,同时机器人产业面临人力资源结构性短缺。 
 

分享到:
上一篇:经济新常态下通用航空产业规划专题研究
下一篇:田园综合体产业发展规划专题研究
规划首页 | 业务领域 | 规划收费标准 | 资源优势及资质 | 咨询业绩 | 快速浏览网站
Copyright 2000-2020 中机产城规划设计研究院 版权所有 北元律师事务所提供法律支持
地址:北京市海淀区增光路55号紫玉写字楼13层
全国免费咨询热线:400-666-8495
传真:010-51667252-666
备案号:京ICP备08008382号-3
扫一扫关注
中机院
园区规划
产业规划
中机院微信