（報(bào)告出品方：招商證券）

一、工業(yè)機(jī)器人——自動(dòng)化的明珠

1、工業(yè)機(jī)器人，智能制造的代言人

工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置，主要用于代替人工從事柔性生產(chǎn)環(huán)節(jié)，是靠自身 動(dòng)力和控制能力實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。

目前工業(yè)機(jī)器人已有較完整的產(chǎn)業(yè)鏈，大致可分為原材料、核心零部件、本體制造、系統(tǒng)集成服務(wù)等環(huán)節(jié)： 最上游原材料：主要包括鋼材、鑄鐵、鋁合金及少量塑料制品和各種電子元器件。 核心零部件：包括控制系統(tǒng)、伺服電機(jī)、精密減速器、及傳感器等。 工業(yè)機(jī)器人本體制造：機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)。 系統(tǒng)集成：按照客戶需求，進(jìn)行產(chǎn)線的設(shè)計(jì)和組裝。

控制器、伺服電機(jī)以及減速器是構(gòu)成工業(yè)機(jī)器人的三大核心零部件。三大核心零部件的性能、穩(wěn)定性很大程度上決定 了工業(yè)機(jī)器人的性能與穩(wěn)定性。由于核心零部件的生產(chǎn)技術(shù)壁壘較高，大多關(guān)鍵技術(shù)被少數(shù)公司壟斷，使得機(jī)器人生產(chǎn)商在采購時(shí)議價(jià)能力不足，采購價(jià)格較高。 控制器是工業(yè)機(jī)器人的“大腦”。控制器負(fù)責(zé)將動(dòng)作指令發(fā)布和傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由硬件和軟件兩部分構(gòu)成：硬件就 是工業(yè)控制板卡，包括一些主控單元、信號(hào)處理部分等電路；軟件主要是控制算法、二次開發(fā)等。 伺服系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人的“動(dòng)力源”。伺服系統(tǒng)通常由伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)器組成，主要負(fù)責(zé)將接收到的電壓信號(hào)轉(zhuǎn) 變?yōu)檗D(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。 減速器是工業(yè)機(jī)器人的“關(guān)節(jié)”。減速器是核心零部件中技術(shù)壁壘最高的一環(huán)，也是工業(yè)機(jī)器人中成本占比最大的零 部件，主要起到匹配轉(zhuǎn)速與傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。減速器分為諧波齒輪減速器、擺線針輪行星減速器、RV 減速器、精密 行星減速器和濾波齒輪減速器，其中工業(yè)機(jī)器人主要使用的是諧波減速器與 RV 減速器。

工業(yè)機(jī)器人可以按機(jī)械結(jié)構(gòu)、坐標(biāo)形式以及程序輸入方式等進(jìn)行分類。根據(jù)坐標(biāo)形式的不同，工業(yè)機(jī)器人可以分為直 角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型、球坐標(biāo)型、多關(guān)節(jié)型和平面關(guān)節(jié)型等。其中，多關(guān)節(jié)型（六軸工業(yè)機(jī)器人）與平面關(guān)節(jié)型（SCARA 型機(jī)器人）最為常見，被廣泛的應(yīng)用在了汽車、3C 行業(yè)中。

2、工業(yè)機(jī)器人于美國(guó)發(fā)源，于日本興盛

工業(yè)機(jī)器人誕生于美國(guó)，興盛于日本。1959 年，發(fā)明家德沃爾與約瑟夫·英格伯格聯(lián)手制造出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人， 它結(jié)構(gòu)和功能都十分簡(jiǎn)單，只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的重物搬運(yùn)。但由于失業(yè)率高、工會(huì)阻撓等原因，工業(yè)機(jī)器人并未在美國(guó)生 根發(fā)芽。日本由于其各方面的優(yōu)勢(shì)，接過了美國(guó)的接力棒，成為了工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的引領(lǐng)者，目前日本已經(jīng)形成了從 上游核心零部件到中游本體制造再到下游系統(tǒng)集成的完整產(chǎn)業(yè)鏈。其中，最有名的公司莫過于“工業(yè)機(jī)器人四大家族” 中的發(fā)那科與安川，以及減速器龍頭哈默納科以及納博特斯克。

中國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)起步較晚。雖然早在 20 世紀(jì) 70 年代，科技部就將工業(yè)機(jī)器人列入了科技攻關(guān)計(jì)劃，原機(jī)械工業(yè) 部也牽頭組織了點(diǎn)焊、弧焊、搬運(yùn)等工業(yè)機(jī)器人相關(guān)領(lǐng)域的攻關(guān)，但由于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)人口紅利正盛，市場(chǎng)需求不足，工 業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了較長(zhǎng)時(shí)間的停滯。等到 2010 年以后，市場(chǎng)重新將目光投向該領(lǐng)域時(shí)，日德等制造強(qiáng)國(guó)已 經(jīng)建立起了完善的產(chǎn)業(yè)鏈，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)了先發(fā)優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人無論是本體還是核心零部件，都與國(guó)外巨 頭存在著巨大的差距。2010 年以后，國(guó)內(nèi)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)開始全面發(fā)展。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)的工業(yè)機(jī)器人仍以本體制造 的組裝為主，零部件尚需要大量進(jìn)口，且產(chǎn)品主要定位在中低端市場(chǎng)。

3、協(xié)作機(jī)器人、特種機(jī)器人、人形機(jī)器人

協(xié)作機(jī)器人：更安全，更適應(yīng)未來商用、家用空間。工業(yè)機(jī)器人隨著技術(shù)進(jìn)步逐步小型化，分化出具備安全、柔性、 與人協(xié)作特點(diǎn)的協(xié)作機(jī)器人。機(jī)器人下游行業(yè)中，汽車是 20kg 以上應(yīng)用場(chǎng)景，家電、3C 在 4kg 左右，半導(dǎo)體行業(yè)在 12kg 左右。在輕負(fù)載工作環(huán)境下，安全性得到保障，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與人在同一空間內(nèi)進(jìn)行協(xié)同工作的機(jī)器人——協(xié) 作機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。

協(xié)作機(jī)器人與工業(yè)機(jī)器人最大的區(qū)別在于安全性，當(dāng)觸碰障礙物時(shí)會(huì)自動(dòng)停下?，F(xiàn)多家公司正在開發(fā)環(huán)境感應(yīng)技術(shù)， 已有試用機(jī)型可實(shí)現(xiàn)碰撞前停止運(yùn)行。其他區(qū)別包括：應(yīng)用場(chǎng)景不同，工業(yè)機(jī)器人精度更高，末端速度在 7.8m/s，負(fù) 載大；協(xié)作機(jī)器人注重靈活性，對(duì)編程要求低，可拖拽示教（精度更低）。

特種機(jī)器人：針對(duì)特殊高危場(chǎng)景的解決方案。特種機(jī)器人指除工業(yè)機(jī)器人、公共服務(wù)機(jī)器人和個(gè)人服務(wù)機(jī)器人外的機(jī) 器人，主要應(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，輔助和/或代替人執(zhí)行任務(wù)。2021 年特種機(jī)器 人銷售額占全球機(jī)器人市場(chǎng)的 28.17%，占國(guó)內(nèi)機(jī)器人市場(chǎng)的 7.93%。 特種機(jī)器人分類：（1）根據(jù)行業(yè)分類：農(nóng)業(yè)機(jī)器人、電力機(jī)器人、建筑機(jī)器人、物流機(jī)器人、醫(yī)用機(jī)器人、護(hù)理機(jī)器 人、康復(fù)機(jī)器人、安防與救援機(jī)器人、軍用機(jī)器人、核工業(yè)機(jī)器人、礦業(yè)機(jī)器人、石油化工機(jī)器人、市政工程機(jī)器人 和其他行業(yè)機(jī)器人。（2）根據(jù)功能分類：采掘、安裝、檢測(cè)、維護(hù)、維修、巡檢、偵察、排爆、搜救、輸送、診斷、 治療、康復(fù)、清潔等。（3）根據(jù)使用的空間分類：地面機(jī)器人、地下機(jī)器人、水面機(jī)器人、水下機(jī)器人、空中機(jī)器人、 空間機(jī)器人和其他機(jī)器人。（4）根據(jù)運(yùn)動(dòng)方式分類：輪式機(jī)器人、履帶式機(jī)器人、足腿式機(jī)器人、蠕動(dòng)式機(jī)器人、飛 行式機(jī)器人、潛游式機(jī)器人、固定式機(jī)器人、噴射式機(jī)器人、穿戴式機(jī)器人、復(fù)合式機(jī)器人和其他運(yùn)動(dòng)方式機(jī)器人。

人型機(jī)器人是旨在模仿人類外觀和行為的機(jī)器人，被譽(yù)為機(jī)器人皇冠上的明珠。人形機(jī)器人的挑戰(zhàn)難度是業(yè)界公認(rèn)最 高的，對(duì)基礎(chǔ)三大要素包括規(guī)劃、控制和感測(cè)所對(duì)應(yīng)的裝置要求非常高。特斯拉首席執(zhí)行官馬斯克稱 Tesla Bot 有望 在 2023 年投入生產(chǎn)，其將用來填補(bǔ)勞動(dòng)力缺口。 人形機(jī)器人目前主流的技術(shù)路線包括以下幾種：（1）以本田 Asimo 為代表的傳統(tǒng)電控+控制方法。該方法在控制方面 通過力控+位置控制實(shí)現(xiàn)，使用傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，本質(zhì)類似于意大利 IIT 的 iRonCub 與力控的結(jié)合。 （2）以波士頓動(dòng)力 Altas 為代表的液壓驅(qū)動(dòng)+控制方法。液壓驅(qū)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)仿人機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的極致，目前在運(yùn)動(dòng)能力 上首屈一指。（3）以 Agility 的 Cassie 為代表，重心上移的新方式，腿很細(xì)，上半身較大，該方式可以節(jié)約功耗。

人形機(jī)器人供應(yīng)鏈：（1）齒輪：小仿人可選傳統(tǒng)齒輪、精密性齒輪、諧波齒輪；（2）驅(qū)動(dòng)器（電機(jī)）：國(guó)產(chǎn)電機(jī)與海 外電機(jī)相差不大，得益于軍工電機(jī)轉(zhuǎn)民用；（3）傳感器：用于感知設(shè)備驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的轉(zhuǎn)速、位置的傳感器，目前以進(jìn) 口為主，技術(shù)被老牌海外企業(yè)掌握；（4）芯片：均以海外供應(yīng)商為主，小仿人可以用國(guó)產(chǎn)主控芯片。主控芯片：寫入 電機(jī)、舵機(jī)、速度驅(qū)動(dòng)器算法的芯片。常用的包括英特爾的 x86 系列芯片（有部分集成控制無法使用 GPU，因而仍 在使用傳統(tǒng)的 CPU）、基于 AI 計(jì)算的 AI 處理芯片，如英偉達(dá)芯片、高通的強(qiáng) AI 算力處理器。國(guó)產(chǎn)選擇較少；（5）傳 感器：國(guó)產(chǎn)化率較高，其中超聲傳感器、紅外傳感器（障礙物檢測(cè)）、視覺傳感器（雙目、多目）等基本可以實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn) 化。力矩傳感器以海外為主。

二、安裝量已居第一，自主品牌正迎頭趕上

1、我國(guó)成為機(jī)器人生產(chǎn)消費(fèi)大國(guó)，21 年全球市場(chǎng)超千億

2011 2020 工業(yè)機(jī)器人安裝量保持 10%以上年增速，勞動(dòng)力替代及制造業(yè)升級(jí)雙邏輯加持，長(zhǎng)期向好趨勢(shì)不變。其 中中國(guó)十年復(fù)合增速超 25%，2013 年中國(guó)超過日本成為世界最大的機(jī)器人使用國(guó)，近 20 年來安裝量占比從 0%提升 至 44%。以我國(guó)機(jī)器人單臺(tái)價(jià)格中位數(shù) 15 萬元估計(jì)，全球 2021 年市場(chǎng)規(guī)模為 1200 億元。2020 年疫情得到控制后， 海內(nèi)外制造業(yè)需求爆發(fā)，我國(guó)機(jī)器人行業(yè)進(jìn)入為期 2 年的增長(zhǎng)期，月均產(chǎn)量越過 3 萬臺(tái)大關(guān)。僅在 2022 年 4 月后， 因長(zhǎng)三角疫情而陷入負(fù)增長(zhǎng)。

我國(guó)機(jī)器人密度穩(wěn)步提升，但與發(fā)達(dá)國(guó)家仍有差距。根據(jù) IFR 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019 年全球工業(yè)機(jī)器人平均保有量已達(dá)到 113 臺(tái)/萬人，其中新加坡最高，已達(dá)到 918 臺(tái)/萬人，日本 364 臺(tái)/萬人，中國(guó) 187 臺(tái)/萬人。從每萬制造人員使用量 上來看，達(dá)到日本水平還有 1X 空間。

機(jī)器人下游應(yīng)用仍以電子、汽車為主，鋰電、倉儲(chǔ)增速居前。絕對(duì)數(shù)值上，工業(yè)機(jī)器人早期主要應(yīng)用于汽車制造業(yè)的 焊接、噴涂線，后小型工業(yè)機(jī)器人（含 SCARA、DELTA）在 3C 行業(yè)因成本優(yōu)勢(shì)快速替代人力的重復(fù)勞動(dòng)。近年受 “雙碳政策驅(qū)動(dòng)”，鋰電池板塊快速擴(kuò)產(chǎn)，鋰電池生產(chǎn)工藝中疊片、焊接、封裝等工序，因一致性需求使用機(jī)器人較 多，后道檢測(cè)、組裝和 PACK 主要依賴機(jī)器人進(jìn)行大負(fù)載抓取、搬運(yùn)提升自動(dòng)化水平。倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)則主要由 AGV、中 大型堆垛機(jī)器人組成。

我國(guó)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)出口均價(jià)差距大，高端機(jī)型更加明顯。目前因?yàn)閲?guó)產(chǎn)機(jī)器人核心零部件（控制器、伺服系統(tǒng)、減速 器等）精度及一致性落后于進(jìn)口品牌，單個(gè)細(xì)節(jié)的誤差最終累積到整體誤差上使得國(guó)產(chǎn)品牌難以與外資機(jī)器人競(jìng)爭(zhēng)， 只能在價(jià)格上讓步。22Q1 噴涂機(jī)器人進(jìn)出口差價(jià)達(dá) 4.1 萬美元，多功能機(jī)器人進(jìn)出口差價(jià)達(dá) 4500 美元。

2、四大家族鎖定高端市場(chǎng)，國(guó)產(chǎn)雙星率先突圍

“四大家族”全球市占率超 50%，國(guó)內(nèi)市占率超 40%，自主品牌埃斯頓及匯川技術(shù)各占 4%?！八拇蠹易濉背幸u原有 機(jī)床、伺服系統(tǒng)、焊接設(shè)備技術(shù)優(yōu)勢(shì)，機(jī)器人領(lǐng)域繼續(xù)占據(jù)鰲頭。國(guó)內(nèi)品牌埃斯頓、匯川技術(shù)快速成長(zhǎng)，在 2021 年 銷量均突破 1 萬臺(tái)，進(jìn)入中國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量前十。前者以 6 關(guān)節(jié)機(jī)器人為主、后者以 SCARA 機(jī)器人為主，現(xiàn)均向 多種負(fù)載、全產(chǎn)品系列方向邁進(jìn)，有望成為真正替代“四大家族”的國(guó)產(chǎn)機(jī)器人品牌。

實(shí)際應(yīng)用積累 know-how 是艱難的一關(guān)。機(jī)器人行業(yè)自身周期成長(zhǎng)雙屬性，周期屬性與通用自動(dòng)化及中國(guó)自身信用 周期相關(guān)，而成長(zhǎng)性主要來自于制造業(yè)升級(jí)及勞動(dòng)替代。后疫情時(shí)代，下游各細(xì)分行業(yè)龍頭公司不會(huì)因?yàn)槎唐诘慕?jīng)濟(jì) 周期波動(dòng)而暫緩內(nèi)部的產(chǎn)線升級(jí)，同樣以寧德時(shí)代為首的鋰電池廠商擴(kuò)產(chǎn)方興未艾，現(xiàn)“四大家族”機(jī)器人訂單已排 產(chǎn)至 2023 年中后。“四大家族”機(jī)器人供不應(yīng)求給國(guó)產(chǎn)龍頭品牌提供了切入高端下游應(yīng)用場(chǎng)景的機(jī)會(huì)。過去國(guó)產(chǎn)機(jī) 器人品牌的應(yīng)用場(chǎng)景具有單一化、長(zhǎng)尾化的特點(diǎn)，缺乏長(zhǎng)時(shí)間完整生產(chǎn)線自動(dòng)化的 know-how 積累，在高端應(yīng)用場(chǎng)景 往往難以滿足全方位的需求，因而只能以工作站的形式在特點(diǎn)工位進(jìn)行人力替代。以鋰電池行業(yè)為例，其既涉及焊接， 又涉及小工件高速節(jié)拍搬運(yùn)，也涉及大工件重負(fù)載搬運(yùn)，需要全品類焊接機(jī)器人、堆垛機(jī)器人、SCARA 機(jī)器人的配 套。以電池盒焊接工序?yàn)槔?，鋁合金焊接需使用攪拌摩擦焊，需要重型負(fù)載機(jī)器人搭載徑軸攪拌器，施加強(qiáng)壓力配合 高溫融化材料再進(jìn)行摩擦焊，在自身圓周運(yùn)動(dòng)的同時(shí)保持整體路徑的直線。

相似的成長(zhǎng)路徑，埃斯頓承襲控制器、匯川技術(shù)承襲伺服系統(tǒng)，快速響應(yīng)能力助力國(guó)產(chǎn)替代。埃斯頓在機(jī)器人成長(zhǎng)之 路上與發(fā)那科相近，其擁有 20 年折彎?rùn)C(jī)床數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，15 年折彎?rùn)C(jī)床伺服系統(tǒng)，后收購 Trio 和 Cloos 完善其 控制系統(tǒng)及焊接相關(guān)技術(shù)。匯川技術(shù)具備變頻器、伺服系統(tǒng)、編碼器、PLC&HMI、視覺系統(tǒng)等產(chǎn)品矩陣，可全方位理 解運(yùn)動(dòng)控制，并具有高度一致性和穩(wěn)定性。在具備機(jī)器人核心零部件自主生產(chǎn)能力外，埃斯頓與匯川技術(shù)在配合客戶 階段，可支持人員數(shù)量及反應(yīng)速度上較外資品牌優(yōu)勢(shì)大。國(guó)產(chǎn)品牌正不斷豐富自身技術(shù)及產(chǎn)品系列，從長(zhǎng)尾的非標(biāo)場(chǎng) 景逐步往大批量的標(biāo)準(zhǔn)化場(chǎng)景應(yīng)用，替代外資品牌。（報(bào)告來源：未來智庫）

三、控制器、伺服電機(jī)、減速機(jī)，三核心零部件決定機(jī)器人性能

1、三核心零部件占據(jù)成本 70%

工業(yè)機(jī)器人的核心零部件包括控制器、伺服系統(tǒng)、減速器，決定了工業(yè)機(jī)器人的精度、穩(wěn)定性、負(fù)荷能力等重要性能 指標(biāo)。核心零部件是產(chǎn)業(yè)鏈中壁壘最高的環(huán)節(jié)，占機(jī)器人成本的 70%。控制器是工業(yè)機(jī)器人的“大腦”，一般占總成 本的 15%左右；伺服系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人的“動(dòng)力源”，一般占總成本的 20%左右。減速器是工業(yè)機(jī)器人的“關(guān)節(jié)”， 減 速器一般占總成本的 35%左右。

2、控制器：工業(yè)機(jī)器人的大腦

控制系統(tǒng)是決定機(jī)器人性能的關(guān)鍵要素，接收來自其他各組元的信號(hào)、根據(jù)已編程的系統(tǒng)進(jìn)行處理后，向各組元發(fā)出 指令，從而控制各組元的運(yùn)行，它是工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)特定功能的中樞單元。

目前常用的控制系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上分為三類：以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，以可編程控制器（PLC）為核心的控制系統(tǒng)，以及基于工業(yè)個(gè)人計(jì)算（IPC）+運(yùn)動(dòng)控制器的機(jī)器人控制系統(tǒng)。其中 IPC+運(yùn)動(dòng)控制器的控制系統(tǒng)憑借運(yùn)行穩(wěn)定、通 用性強(qiáng)、抗干擾性能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，正在逐步成為工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的主流。

核心技術(shù)，本體廠家自產(chǎn)居多：工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)主要由硬件和軟件兩部分構(gòu)成，硬件即工業(yè)控制板卡，軟件主 要是控制算法、二次開發(fā)等?？刂葡到y(tǒng)的表現(xiàn)是一家工業(yè)機(jī)器人廠商設(shè)計(jì)理念的集中體現(xiàn)，成熟的機(jī)器人廠商一般自 行開發(fā)控制器和伺服系統(tǒng)，從而保證機(jī)器人的穩(wěn)定性和技術(shù)體系。因而全球控制系統(tǒng)的市場(chǎng)份額與工業(yè)機(jī)器人本體情 況接近。

智能化程度越來越高，是未來工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的必然趨勢(shì)，未來各本體制造商之間的差異化也將越來越顯著，這種差 異化最主要體現(xiàn)在控制系統(tǒng)上。隨著國(guó)內(nèi)廠商技術(shù)的逐步積累進(jìn)步，目前控制系統(tǒng)與國(guó)外產(chǎn)品的差距在逐步縮小。國(guó) 內(nèi)知名的工業(yè)機(jī)器人生廠商均自主研發(fā)了自家的控制系統(tǒng)，包括埃斯頓、華中數(shù)控、新時(shí)達(dá)、廣州數(shù)控、匯川技術(shù)等 公司，也誕生了一批專業(yè)的控制系統(tǒng)服務(wù)商如固高科技、英威騰、卡諾普等。

3、伺服系統(tǒng)：工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)力來源

伺服系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人主要的動(dòng)力來源，主要由伺服電機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)器、編碼器三部分組成。伺服含義為“跟隨”，指 按照指令信號(hào)做出位置、速度或轉(zhuǎn)矩的跟隨控制。2021 年我國(guó)伺服系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模約 189 億元，處于快速發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

伺服電機(jī)：每個(gè)關(guān)節(jié)會(huì)被布置一個(gè)電機(jī)。目前小型交流伺服電機(jī)使用較多，也有部分采用直流電機(jī)。直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 是功率更大，但交流電機(jī)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，后期養(yǎng)護(hù)和維修更方便，因此越來越受到歡迎。 伺服驅(qū)動(dòng)：伺服驅(qū)動(dòng)器主要的作用包括接受編碼器信號(hào)進(jìn)行修正調(diào)整，然后根據(jù)指令發(fā)出相應(yīng)控制電流。驅(qū)動(dòng)器與伺 服電機(jī)為閉環(huán)控制系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)器由編碼器送回?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行控制修正工作。伺服驅(qū)動(dòng)器包括位置控制單元、速度控制單元 和驅(qū)動(dòng)單元三部分構(gòu)成。 編碼器：為了達(dá)到閉環(huán)控制，在電機(jī)輸出軸同軸裝上編碼器，電機(jī)與編碼器同步旋轉(zhuǎn)，電機(jī)轉(zhuǎn)一圈編碼器也轉(zhuǎn)一圈， 轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)將編碼信號(hào)送回驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)編碼信號(hào)判斷伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速、位置是否正確，據(jù)此調(diào)整驅(qū)動(dòng) 器輸出電源頻率及電流大小。

伺服系統(tǒng)日系主導(dǎo)，歐美其次，國(guó)產(chǎn)追隨。我國(guó)工業(yè)機(jī)器人用伺服系統(tǒng)仍以日系為主導(dǎo)，但國(guó)產(chǎn)突破已小有成就，匯 川、禾川、埃斯頓合計(jì)共占 18.5%。

伺服電機(jī)市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)，國(guó)產(chǎn)品牌份額加速提升：目前外資品牌占據(jù)我國(guó)伺服電機(jī)市場(chǎng) 65%的份額，主要為日本 和歐美品牌。過去外資品牌長(zhǎng)期主導(dǎo)市場(chǎng)，近年隨著我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化加速，一批國(guó)產(chǎn)品牌迅速崛起。2021 年上半年 國(guó)產(chǎn)品牌匯川技術(shù)首次市場(chǎng)份額占比排名第一，市占率達(dá) 15.9%。中國(guó)臺(tái)灣臺(tái)達(dá)和德國(guó)西門子在光學(xué)儀器領(lǐng)域的占有 率也較高。

我國(guó)伺服電機(jī)與日系和歐美品牌仍然存在差距，主要表現(xiàn)為：大功率產(chǎn)品缺乏、小型化不夠、信號(hào)接插件不穩(wěn)定、缺 乏高精度的編碼器，這些也是國(guó)內(nèi)伺服系統(tǒng)未來要攻克的主要方向。

4、減速器：減速增矩，保證精度

減速器是工業(yè)機(jī)器人的“關(guān)節(jié)”，主要起到匹配轉(zhuǎn)速與傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。減速器是核心零部件中技術(shù)壁壘最高的一環(huán)， 主要起到匹配轉(zhuǎn)速與傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。減速器的分類方式有多種：按照傳動(dòng)類型，減速器可分為齒輪減速器、蝸桿減 速器、行星減速器、擺針減速器等；按照傳動(dòng)級(jí)數(shù)，可分為單級(jí)減速器、兩級(jí)減速器、多級(jí)減速器；按照布局方式， 可分為展開式減速器、分流式減速器、同軸式減速器等。

減速增距，協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)速、扭矩，保障精度。工業(yè)機(jī)器人依靠伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，但伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速快、扭矩小與工業(yè)機(jī)器人關(guān) 節(jié)所需要的轉(zhuǎn)速慢、扭矩大矛盾。伺服電機(jī)本身可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速，但低頻運(yùn)轉(zhuǎn)下容易發(fā)熱和出現(xiàn)低頻振動(dòng)，無法保證工 業(yè)機(jī)器人高精度工作。減速器可使伺服電機(jī)在一個(gè)合適的速度下運(yùn)轉(zhuǎn)，并精確地將轉(zhuǎn)速降至工業(yè)機(jī)器人各部位需要的 速度，提高機(jī)械體剛性的同時(shí)輸出更大的力矩，提高重復(fù)定位精度，執(zhí)行重復(fù)、精準(zhǔn)的動(dòng)作。

諧波減速器工作原理：將波發(fā)生器裝入柔輪時(shí)，柔輪會(huì)隨波發(fā)生器形狀變形為橢圓。當(dāng)波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)時(shí)，柔輪的開口 端會(huì)產(chǎn)生徑向變形，因?yàn)槿彷喆藭r(shí)為橢圓形，且柔輪齒數(shù)少于鋼輪齒數(shù)（通常為 2 齒），柔輪只會(huì)在兩個(gè)長(zhǎng)直徑處嚙 合。隨著波發(fā)生器的旋轉(zhuǎn)，柔輪與鋼輪嚙合的位置會(huì)發(fā)生移動(dòng)，由于柔輪和鋼輪之間的齒數(shù)差異，波發(fā)生器每旋轉(zhuǎn) 180 度，柔輪和鋼輪的嚙合位置將改變一個(gè)齒。減速比計(jì)算公式為：（柔輪齒數(shù)-鋼輪齒數(shù)）/柔輪齒數(shù)，其中結(jié)果為負(fù)表明 是反向運(yùn)動(dòng)，為正表明同向運(yùn)動(dòng)。例如，一諧波減速器柔輪為 100 齒，鋼輪為 102 齒，則該減速器減速比為-1/50， 即輸入端波發(fā)生器和電機(jī)轉(zhuǎn) 50 周，柔輪輸出端反向轉(zhuǎn) 1 周。

RV 減速器工作原理：在外殼的內(nèi)環(huán)圈內(nèi)裝有圓柱形的滾針（Pin），RV 齒輪的偏心運(yùn)動(dòng)引起滾針與擺線形 RV 輪齒的 嚙合和脫離，產(chǎn)生多組 RV 輪齒與滾針同時(shí)嚙合，提高負(fù)載能力。由于 RV 齒數(shù)比滾針少１個(gè)數(shù)目，因此當(dāng)偏心軸旋 轉(zhuǎn)一周時(shí)，如果固定外殼(Case)，則 RV 齒輪與輸入軸同向轉(zhuǎn)１個(gè)齒的角度。輸出端可以是傳動(dòng)軸（Shaft）或外殼。 如果外殼固定，則傳動(dòng)軸為輸出，輸出為同方向。如果傳動(dòng)軸固定，外殼為輸出，輸出的方向恰好相反。更換固定和 輸出部件，可以得到不同的傳動(dòng)比。 諧波減速器適合小臂，RV 減速器適合大臂，互為補(bǔ)充。諧波減速器具有單級(jí)傳動(dòng)比大、體積小、質(zhì)量小、運(yùn)動(dòng)精度 高并能在密閉空間和介質(zhì)輻射的工況下正常工作的優(yōu)點(diǎn)，因此在機(jī)器人小臂、腕部、手部等部件具有較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。RV 減 速器傳動(dòng)比范圍大、精度較為穩(wěn)定、疲勞強(qiáng)度較高，并具有更高的剛性和扭矩承載能力，在機(jī)器人大臂、機(jī)座等重負(fù)載部位擁有優(yōu)勢(shì)。目前兩者適用領(lǐng)域不同，還不能互相取代。一般情況下，一套六軸多關(guān)節(jié)機(jī)器人需要 4 套 RV 減速 器和 2 套諧波減速器；一套 SCARA 機(jī)器人包含 4 套諧波減速器；一套直角坐標(biāo)機(jī)器人需要 3 套 RV 減速器和 1 套 諧波減速器；DELTA 機(jī)器人的電機(jī)安裝在固定基座上，需要 1 套諧波減速器。

相較于其他三種減速器，諧波減速器體積最小、重量最輕，減速比最高。與傳統(tǒng)斜齒輪減速器和行星齒輪減速器相比， 在輸出力矩相同時(shí)，諧波減速器的體積可減少 2/3，重量可減輕 1/2；在同等空間內(nèi)，諧波減速器最高可以提升減速比 近 30 倍。因此在為設(shè)備選擇減速器時(shí)，優(yōu)先考慮精度，再依據(jù)所需的負(fù)載能力、空間、成本等篩選。以機(jī)器人為例， 機(jī)器人有嚴(yán)格的定位及重復(fù)定位精度要求，幾乎只使用 RV 和諧波減速器。常見的工業(yè)機(jī)器人在基座及大臂上使用 RV 減速器（容許力矩負(fù)載可達(dá) 8000N·m），在中小臂上使用諧波減速器（容許力矩負(fù)載在 1500N·m 以內(nèi)）；輕負(fù)載 （20kg 以下）的機(jī)器人全部使用諧波減速器。目前 RV 減速器和諧波減速器適用范圍不同，還不能互相取代。

全球超過 85%的減速器市場(chǎng)份額被日本廠商占據(jù)：全球工業(yè)機(jī)器人減速器的市場(chǎng)高度集中，其中日本納博特斯克在 RV 減速器領(lǐng)域處壟斷地位，日本哈默納科則在諧波減速器領(lǐng)域處壟斷地位，兩家合計(jì)占全球市場(chǎng)的 75%左右。由于 其極高的技術(shù)壁壘，工業(yè)機(jī)器人本體制造環(huán)節(jié)對(duì)減速器環(huán)節(jié)議價(jià)能力很弱。

四、機(jī)器人行業(yè)發(fā)展的宏觀背景

1、“機(jī)器人王國(guó)”——日本

日本擁有完整的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈。日本擁有從核心零部件，到本體，到系統(tǒng)集成的完整產(chǎn)業(yè)鏈，并且在每個(gè)環(huán)節(jié)都 處于世界領(lǐng)先的地位。擁有多家世界知名的機(jī)器人公司，例如，哈默納科與納博特斯克是減速器里的絕對(duì)龍頭企業(yè)， 兩者分別建立了諧波和 RV 的行業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn)，在機(jī)器人領(lǐng)域，兩者合計(jì)市占率超 75%，其中納博特斯克的市占率超過 60%，哈默納科市占率為 15%左右。發(fā)那科是數(shù)控系統(tǒng)領(lǐng)域的世界龍頭，和伺服電機(jī)龍頭公司安川電機(jī)一起占據(jù)工業(yè) 機(jī)器人“四大家族”中的兩席。 掌握著最多的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專利。日本在工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)上處于絕對(duì)領(lǐng)先地位。除了涂裝軌跡規(guī)劃技術(shù)等若 干小方面，中國(guó)可以與日本分庭抗禮外，其他所有技術(shù)基本都被日本牢牢把控，其中諧波減速器、RV 減速器、電焊 鉗以及焊縫追蹤四個(gè)領(lǐng)域超過 70%的專利都屬于日本。

日本機(jī)器人從模仿起步，到逐漸引領(lǐng)。工業(yè)機(jī)器人誕生于美國(guó)，并且在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，美國(guó)都在技術(shù)上保持著絕對(duì) 領(lǐng)先。1967 年，川崎重工引入日本第一臺(tái) Unimate 工業(yè)機(jī)器人，并在 1968 年仿制出自己的工業(yè)機(jī)器人。受益于國(guó) 內(nèi)勞動(dòng)力短缺、下游產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)大需求、政策扶持等因素，日本工業(yè)機(jī)器人行業(yè)在 30 年內(nèi)完成了從模仿到引領(lǐng)的蛻變。

我們認(rèn)為，日本能取代美國(guó)，成為工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域領(lǐng)導(dǎo)者的原因主要有四點(diǎn)：（1）經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，勞動(dòng)力出 現(xiàn)了短缺；（2）下游應(yīng)用推動(dòng)；（3）政策大力扶持；（4）石油危機(jī)等因素。下面我們就這四點(diǎn)原因來一一梳理分 析。

（1）經(jīng)濟(jì)騰飛，人力短缺

日本在二戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)開始騰飛。由于國(guó)內(nèi)民主改革，石油價(jià)格低，以及美國(guó)的戰(zhàn)略扶持等原因，日本的經(jīng)濟(jì)迅速恢復(fù)， 在 1951 年恢復(fù)到了戰(zhàn)前水平。1960 年到 1980 年間正處于經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展時(shí)期，GDP 增速最高達(dá)到 25%。1965 年國(guó) 民生產(chǎn)總值躍居世界第五位，1968 年超越西德，成為僅次于美國(guó)的經(jīng)濟(jì)大國(guó)。 勞動(dòng)力出現(xiàn)短缺。1960 年到 1980 年間，日本名義 GDP 復(fù)合增速達(dá)到了 14.6%，實(shí)際 GDP 復(fù)合增速達(dá)到 6.7%，而 勞動(dòng)人口的復(fù)合增長(zhǎng)率僅為 1.1%。快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)擴(kuò)張對(duì)應(yīng)著對(duì)生產(chǎn)力的需求旺盛，但勞動(dòng)人口的數(shù)量卻無 法滿足龐大的生產(chǎn)需求。這個(gè)時(shí)期的失業(yè)率極低，在 60 年代的很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)甚至低于自然失業(yè)率（1.5% 2.5%），并 且在 60 80 年代之間一直維持著較低的失業(yè)率。在當(dāng)時(shí)，日本的招工崗位甚至多于求職人數(shù)，勞動(dòng)力的短缺大大提 升了勞動(dòng)者的議價(jià)能力。與此同時(shí)，日本的人口增長(zhǎng)率 70 年代后在一直維持在較低的水平，低人口增長(zhǎng)率意味著勞 動(dòng)力的短缺具有持續(xù)性，如果繼續(xù)保持勞動(dòng)密集型的生產(chǎn)方式，未來的勞動(dòng)力供給將會(huì)持續(xù)不足。

勞動(dòng)力短缺導(dǎo)致用人成本迅速升高，機(jī)器人順勢(shì)增長(zhǎng)。根據(jù)經(jīng)濟(jì)學(xué)原理，市場(chǎng)供不應(yīng)求的直接結(jié)果就是賣方價(jià)格的增 加，而日本制造業(yè) 1955~1980 年間平均薪資的大幅增加也從側(cè)面驗(yàn)證了這一原理。值得注意的是，1965 年~1975 年 間，制造業(yè)薪資水平的復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá) 16.55%。正是這段時(shí)期，日本工業(yè)機(jī)器人完成了從搖籃期到實(shí)用期的演變。

（2）汽車行業(yè)推動(dòng)

汽車行業(yè)在日本發(fā)展迅速。日本汽車行業(yè)在 20 世紀(jì) 60 年代進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期。1960 年時(shí)，日本的汽車年產(chǎn)量?jī)H為 48 萬，遠(yuǎn)低于美國(guó)和西歐國(guó)家等主要汽車生產(chǎn)國(guó)的產(chǎn)量。1967 時(shí)，日本的汽車年產(chǎn)量已經(jīng)突破了 300 萬，一舉超越 德國(guó)成為了第二大汽車生產(chǎn)國(guó)。到 1980 年，日本的汽車年產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了 1000 萬，成為了世界第一大汽車生產(chǎn)國(guó)。 20 年間，汽車的產(chǎn)量增長(zhǎng) 20 余倍，復(fù)合增長(zhǎng)速度達(dá)到了 16%。

汽車行業(yè)支撐了工業(yè)機(jī)器人的早期應(yīng)用。汽車行業(yè)是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最早、最廣，應(yīng)用能力最強(qiáng)的行業(yè)，機(jī)器人密度 往往是其他行業(yè)的 4 倍以上，時(shí)至今日，汽車行業(yè)依然是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最頻繁的行業(yè)。汽車業(yè)對(duì)產(chǎn)品尺寸、質(zhì)量、 精度和組裝的要求較高，需要高質(zhì)量、大規(guī)模的生產(chǎn)力，同時(shí)生產(chǎn)中會(huì)涉及到危險(xiǎn)、高溫等人類難以忍受的工作環(huán)境， 工業(yè)機(jī)器人則可以有效的完成替換。由于汽車生產(chǎn)廠商規(guī)模龐大，現(xiàn)金流充足，有足夠的經(jīng)濟(jì)實(shí)力去進(jìn)行“機(jī)器換人”。 再加上當(dāng)時(shí)汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，運(yùn)用工業(yè)機(jī)器人可以顯著的降低人力成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。日本汽車廠 商相較于其他廠商，面臨著快速擴(kuò)張的渴望和勞動(dòng)力供給不足的矛盾，更有動(dòng)機(jī)去引入工業(yè)機(jī)器人。 日本汽車行業(yè)與工業(yè)機(jī)器人行業(yè)相互成就。1970 到 1980 這 10 年間，日本汽車產(chǎn)量的復(fù)合增長(zhǎng)率為 7.6%，工業(yè)機(jī) 器人產(chǎn)量的復(fù)合增長(zhǎng)率為 30.8%，兩個(gè)行業(yè)的高速發(fā)展時(shí)期高度重合。汽車廠商作為財(cái)大氣粗的“金主”，為工業(yè)機(jī) 器人行業(yè)解決了發(fā)展初期資金不足、入不敷出的問題。作為回報(bào)，工業(yè)機(jī)器人也為汽車行業(yè)提供了高效的生產(chǎn)力，解 決了汽車行業(yè)勞動(dòng)力短缺的問題。發(fā)那科就是通過與美國(guó)通用合作，借助其投資，完成了技術(shù)的迭代。

（3）政策扶持

日本出臺(tái)多項(xiàng)扶持政策鼓勵(lì)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展。提到政策扶持，大家就會(huì)聯(lián)想到中國(guó)政府，我國(guó)經(jīng)常因?yàn)檩^多的 市場(chǎng)扶持政策而被詬病。但事實(shí)上，幾乎所有政府都會(huì)對(duì)國(guó)內(nèi)重要產(chǎn)業(yè)采取一定的保護(hù)、扶持政策。日本政府就在工 業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展早期出臺(tái)了多項(xiàng)政策進(jìn)行扶持：政府銀行會(huì)提供優(yōu)惠的低息資金，鼓勵(lì)集資成立機(jī)器人長(zhǎng)期租賃公 司，公司出資購入機(jī)器人后長(zhǎng)期租給用戶，使用者每月只需付較低廉的租金，大大減輕了企業(yè)購入機(jī)器人所需的資金 負(fù)擔(dān)；政府把由計(jì)算機(jī)控制的示教再現(xiàn)型機(jī)器人作為特別折扣優(yōu)惠產(chǎn)品，企業(yè)除享受新設(shè)備通常的 40%折扣優(yōu)惠外， 還可再享受 13%的價(jià)格補(bǔ)貼。此外，國(guó)家還出資對(duì)小企業(yè)進(jìn)行機(jī)器人知識(shí)培訓(xùn)和技術(shù)指導(dǎo)等。

適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼對(duì)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)意義重大。工業(yè)機(jī)器人在日本剛剛起步時(shí)，其技術(shù)還不成熟，實(shí)際應(yīng)用中還存在較多問題，例如美國(guó)通用公司對(duì)工業(yè)機(jī)器人的第一次應(yīng)用嘗試就以失敗而告終。因此，在發(fā)展的初期，工業(yè)機(jī)器人行業(yè)亟需 包容、呵護(hù)，適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼可以大幅增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)的信心。從機(jī)器人采購商的角度來看，補(bǔ)貼的存在降低了企業(yè)使用工業(yè)機(jī) 器人的成本，縮短了投資回收期，刺激了工業(yè)機(jī)器人的消費(fèi)量；從機(jī)器人生產(chǎn)商角度來看，補(bǔ)貼為工業(yè)機(jī)器人帶來了 較為穩(wěn)定的收入來源，解決了前期研發(fā)投入大的問題，促進(jìn)了行業(yè)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。 我們對(duì)補(bǔ)貼力度對(duì)投資回報(bào)周期的影響做了簡(jiǎn)單的測(cè)算。由于缺乏 1980 年時(shí)工業(yè)機(jī)器人的價(jià)格，我們使用 1996 年 日本進(jìn)口工業(yè)機(jī)器人價(jià)格的均價(jià)代替 1980 年的價(jià)格進(jìn)行計(jì)算，即 1500 萬日元/臺(tái)。按照當(dāng)時(shí)汽車行業(yè)的工作效率， 每臺(tái)工業(yè)機(jī)器人可以替代 6 個(gè)勞動(dòng)力，當(dāng)時(shí)的工人平均薪資為 80 萬日元/年。通過計(jì)算，我們發(fā)現(xiàn)如果沒有補(bǔ)貼的存 在，工業(yè)機(jī)器人的投資額是無法在使用年限（8 年）內(nèi)收回的，即購買工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行換人是非理性的。通過敏感性 分析，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)人均薪資越高，補(bǔ)貼力度越大時(shí)，投資回收周期越短，購買工業(yè)機(jī)器人的意愿便越強(qiáng)，當(dāng)機(jī)器人 替換勞動(dòng)力數(shù)量達(dá)到 6，政府補(bǔ)貼達(dá) 40%時(shí)，機(jī)器人的投資年限可以縮短到 6 年。補(bǔ)貼的存在直接改變了人們對(duì)工 業(yè)機(jī)器人的采購意愿。

對(duì)于當(dāng)前的中國(guó)來說，機(jī)器換人的性價(jià)比已經(jīng)較當(dāng)年的日本大幅提高。一個(gè)普通 6 軸焊接機(jī)器人的價(jià)格在 15 萬元左 右，加上系統(tǒng)集成配套，也不過 30 萬元。而一般焊接機(jī)械臂可以替代 3 個(gè)成熟焊工勞動(dòng)力，成熟焊工的工資在 8-10 萬元，按照簡(jiǎn)單測(cè)算，企業(yè)投資一個(gè) 6 軸機(jī)器人，1 年左右的時(shí)間便可收回成本，性價(jià)比極高。（報(bào)告來源：未來智庫）

（4）外部因素

石油危機(jī)的爆發(fā)迫使日本制造業(yè)在生產(chǎn)效率上追求極致。在 1973 年爆發(fā)“石油危機(jī)”后，原油價(jià)格從每桶 3 美元大幅 上漲到 10.6 美元。石油危機(jī)的爆發(fā)讓石油資源匱乏的日本受到了很大的沖擊，制造業(yè)的生產(chǎn)成本驟增。在石油價(jià)格 與人工成本飆升的雙重夾擊下，提高生產(chǎn)效率是唯一的選擇。這個(gè)時(shí)期，工業(yè)機(jī)器人完美的迎合了制造業(yè)的需求。

美國(guó)對(duì)日的貿(mào)易逆差迫使日元貶值。與現(xiàn)在的情況類似，20 世紀(jì) 80 年代初期，美國(guó)財(cái)政赤字劇增，對(duì)外貿(mào)易逆差大 幅增長(zhǎng)。美國(guó)希望通過美元貶值來增加產(chǎn)品的出口競(jìng)爭(zhēng)力，以改善國(guó)際收支不平衡狀況。1985 年，美國(guó)、日本、聯(lián)邦 德國(guó)、法國(guó)以及英國(guó)的財(cái)政部長(zhǎng)和中央銀行行長(zhǎng)在紐約廣場(chǎng)飯店舉行會(huì)議，達(dá)成著名的“廣場(chǎng)協(xié)議”。從這之后，不 到 3 個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，美元從 1:250 日元降到了 1:200 日元，跌幅達(dá)到 20%。在 1987 年，美元貶值為 1:120 日元。日 元的大幅升值降低了日本出口的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

制造升級(jí)的需求受貿(mào)易戰(zhàn)影響較小。在“廣場(chǎng)協(xié)議”前后，美國(guó)發(fā)起了多個(gè)貿(mào)易保護(hù)措施，主要涉及鋼鐵、彩電、汽 車以及半導(dǎo)體行業(yè)。日本都以較為消極的限制出口為應(yīng)對(duì)方式。然而美國(guó)的貿(mào)易保護(hù)并沒有影響到日本工業(yè)機(jī)器人產(chǎn) 業(yè)的崛起。美國(guó)在 70 年代對(duì)彩電與 1981 對(duì)汽車行業(yè)的貿(mào)易戰(zhàn)并沒有對(duì)日本的工業(yè)機(jī)器人造成實(shí)質(zhì)的影響?？梢钥?到，在 1987~1990 年間，日本工業(yè)機(jī)器人的訂單仍然保持著較快的增長(zhǎng)速度。我們認(rèn)為，這是因?yàn)槿毡敬蟛糠值墓?業(yè)機(jī)器人都在本國(guó)使用，較少出口到美國(guó)。其次，工業(yè)機(jī)器人作為一種資本性投入，買方意愿主要取決于其投資回報(bào) 率。當(dāng)工業(yè)機(jī)器人的單位產(chǎn)出成本低于人工成本時(shí)，工業(yè)機(jī)器人的需求是具有一定剛性的。貿(mào)易戰(zhàn)對(duì)生產(chǎn)成本的影響 較小，對(duì)企業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的購買意愿影響不大。

5、“后起之秀”——中國(guó)

正如 70 年代的日本一樣，現(xiàn)階段中國(guó)也存在著勞動(dòng)力短缺、成本上升等諸多問題，兩者之間擁有驚人的相似度。而 正是這些相似的因素，讓日本成為了如今的“機(jī)器人王國(guó)”，也賦予了中國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)無限的潛力。

（1）經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)遭遇勞動(dòng)力短缺

我國(guó)經(jīng)濟(jì)自改革開發(fā)以來，便走上了快車道。1979 年~2013 年，我國(guó) GDP 平均增長(zhǎng)率為 9.8%，而世界同期僅為 2.8%。近年來，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)增速相比之前有所減緩，但仍然保持著較高增長(zhǎng)速度，2019 年我國(guó) GDP 增速達(dá)到 7.31%， 2020 年受疫情影響增速降至 2.74%。 在經(jīng)濟(jì)保持高增長(zhǎng)的時(shí)期，我國(guó)的制造業(yè)勞動(dòng)力相對(duì)短缺的問題逐漸開始顯露。從制造業(yè)從業(yè)人員的絕對(duì)數(shù)來看， 2013 年開始我國(guó)制造業(yè)的從業(yè)人數(shù)開始減少，從峰值的 5258 萬下降為 3806 萬，減少 1452 萬人。近年來不斷攀登 的老齡人口比例是未來勞動(dòng)人口短缺的一個(gè)先行指標(biāo)。2020 年，我國(guó)老齡人口比例達(dá)到 13.5%，且這一數(shù)據(jù)將隨著 時(shí)間推移繼續(xù)上升。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)的人口增長(zhǎng)率近年來一直維持在 0.5%左右的水平。持續(xù)上漲的老齡化比例與長(zhǎng) 期較低的人口增長(zhǎng)率意味著國(guó)內(nèi)勞動(dòng)力短缺的問題將會(huì)進(jìn)一步加劇。

制造業(yè)從業(yè)人數(shù)占比出現(xiàn)下滑趨勢(shì)。在國(guó)內(nèi)勞動(dòng)力供給出現(xiàn)短缺的前提下，制造業(yè)同時(shí)還面臨著另一難題：教育水平 的提升使得新生勞動(dòng)力不愿意進(jìn)入制造業(yè)，因?yàn)橹圃鞓I(yè)“臟、累、錢少”。雖然制造業(yè)平均工資水平不斷提升，制造業(yè) 從業(yè)人數(shù)的比例還是開始出現(xiàn)了下滑。

當(dāng) GDP 高速增長(zhǎng)碰到勞動(dòng)力短缺的問題時(shí)，工業(yè)機(jī)器人是最佳解決方案。工業(yè)機(jī)器人在簡(jiǎn)單重復(fù)、重量大和環(huán)境惡 劣的工作環(huán)境下相比人來說更具效力。而且，數(shù)控技術(shù)、感應(yīng)能力等技術(shù)的進(jìn)步，使得工業(yè)機(jī)器人“換人”的效率越 來越高。如今，工業(yè)機(jī)器人不僅可以做到“換人”，且能比人更快更好的完成生產(chǎn)任務(wù)。我國(guó)所處的高增長(zhǎng)、低勞動(dòng)供 給的環(huán)境，給工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展提供了完美的平臺(tái)。

（2）汽車、電子產(chǎn)業(yè)需求旺盛

汽車與電子行業(yè)是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最多的行業(yè)。日本工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展的應(yīng)用基礎(chǔ)就是其龐大的汽車產(chǎn)業(yè)，兩 者可以說是相互成就。一方面，工業(yè)機(jī)器人解決了日本車企勞動(dòng)力短缺的問題，另一方面，車企提供的大量訂單和現(xiàn) 金流解決了日本機(jī)器人產(chǎn)業(yè)起步難的問題。直到今天，汽車行業(yè)還是機(jī)器人應(yīng)用最多、范圍最廣的行業(yè)之一，2020 年 應(yīng)用于汽車行業(yè)的機(jī)器人占總量的 27%。相比于 50 年前，應(yīng)用幾乎完全依賴于汽車行業(yè)，如今隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù) 的成熟，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍大幅擴(kuò)大。近些年來電子行業(yè)成為了工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的“新貴”。2020 年，應(yīng)用于電 子行業(yè)的機(jī)器人銷量已經(jīng)達(dá)到機(jī)器人總銷量的 37%，相比 2011 年的 23%提升了 14 個(gè)百分點(diǎn)，遠(yuǎn)超汽車行業(yè)成為了 工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最多的領(lǐng)域。

傳統(tǒng)應(yīng)用大戶，汽車行業(yè)為工業(yè)機(jī)器人發(fā)展夯實(shí)基礎(chǔ)。隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和國(guó)家的政策扶持，我國(guó)汽車的產(chǎn)銷 量在 2009 年開始一直保持著世界第一。從 2001 年的 233 萬輛到 2017 年的最高的 2902 萬輛，復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到了 17.06%。2020 年，我國(guó)汽車產(chǎn)量達(dá)世界總產(chǎn)量的 32.5%。龐大的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)給工業(yè)機(jī)器人發(fā)展奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。我 國(guó)汽車行業(yè)是國(guó)內(nèi)自動(dòng)化率最高的行業(yè)，2019 汽車工業(yè)機(jī)器人密度達(dá)到了 938 臺(tái)/萬人，遠(yuǎn)超制造業(yè)密度的 187 臺(tái)/ 萬人，但是，相對(duì)于日本、美國(guó)、德國(guó)等工業(yè)強(qiáng)國(guó)，我國(guó)還有一定的增長(zhǎng)空間。

國(guó)內(nèi)新能源汽車行業(yè)發(fā)展迅速。據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)， 2013 年我國(guó)新能源汽車銷量?jī)H為 1.8 萬輛，到了 2021 年， 我國(guó)新能源車銷量高達(dá) 352.1 萬臺(tái)，同比+157.5%，市場(chǎng)占有率提升至 13.4%，另據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局，截至 2021 年底， 我國(guó)新能源汽車保有量達(dá)到 784 萬輛，占世界總量的半數(shù)以上，是全球新能源汽車保有量最多的國(guó)家，也是全球最大 的新能源汽車生產(chǎn)國(guó)和第一大市場(chǎng)。新能源汽車使用更清潔、高效的能源，擁有節(jié)能、環(huán)保等特點(diǎn)，是未來發(fā)展的趨 勢(shì)。中國(guó)作為世界最大的新能源汽車市場(chǎng)，是未來幾年內(nèi)各大廠商的主攻市場(chǎng)。 新能源汽車給國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人帶來新機(jī)會(huì)。新能源汽車行業(yè)的發(fā)展有望打破國(guó)外工業(yè)機(jī)器人巨頭對(duì)汽車制造行業(yè)的壟 斷。過去，傳統(tǒng)汽車的制造廠商多為國(guó)外獨(dú)資或者合資企業(yè)，他們更愿意和“四大家族”合作。而國(guó)內(nèi)新能源汽車行 業(yè)的崛起不僅會(huì)給國(guó)產(chǎn)車企帶來彎道超車的機(jī)會(huì)，還可以為國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展帶來契機(jī)，如新松機(jī)器人的產(chǎn)品已 經(jīng)進(jìn)入華晨寶馬、上汽、長(zhǎng)城等國(guó)內(nèi)廠商的生產(chǎn)線。國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人有望與國(guó)產(chǎn)新能源汽車共同成長(zhǎng)。

汽車行業(yè)的總營(yíng)收與人均營(yíng)收同步上升。2021 年，我國(guó)汽車行業(yè)總營(yíng)收達(dá)到 8.7 萬億元，同比增長(zhǎng)6.3%，人均營(yíng)收 達(dá)到 208.7 萬元，同比增長(zhǎng) 4.9%。人均營(yíng)收的持續(xù)增長(zhǎng)正是產(chǎn)能不斷升級(jí)的成果。早期的汽車生產(chǎn)線，需要靠大量 的人力投入，生產(chǎn)效率低，工作環(huán)境差。在加入了工業(yè)機(jī)器人等自動(dòng)化設(shè)備后，生產(chǎn)員工也在逐漸從“勞動(dòng)型”向“技術(shù) 型”轉(zhuǎn)變。我國(guó)的汽車生產(chǎn)線在自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域已經(jīng)初見成效。隨著自動(dòng)化程度的不斷增加與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的引入，生產(chǎn) 效率將會(huì)進(jìn)一步得到提升。

行業(yè)新貴，電子行業(yè)為工業(yè)機(jī)器人發(fā)展添動(dòng)力。隨著人民生活水平的提升，人們對(duì)電視機(jī)、電腦、智能手機(jī)等電子設(shè) 備的需求越來越大。由于生產(chǎn)成本的優(yōu)勢(shì)，我國(guó)成為了世界的電子產(chǎn)品制造工廠，全球大約 70%以上的電子產(chǎn)品均由 中國(guó)進(jìn)行制造和裝備。自 1998 年以來，我國(guó)的電子產(chǎn)業(yè)的營(yíng)業(yè)收入就居各大制造行業(yè)之首。2021 年，我國(guó)電子制造 業(yè)主營(yíng)收達(dá)到 14.13 萬億元，占 GDP 總量的 12.35%。

電子行業(yè)的“機(jī)器換人”經(jīng)濟(jì)效益顯著。以外觀件龍頭企業(yè)長(zhǎng)盈精密為例，其在經(jīng)過一定的生產(chǎn)線改造后，改善效果 顯著，生產(chǎn)線工作人員從最初的 600 人下降到不到 50 人，每年節(jié)省人工成本 2800 萬以上。產(chǎn)品綜合良率從低于 70% 上升到高于 95%，單日產(chǎn)能也從 8000 提升到了 25000。

智能手機(jī)的生產(chǎn)基地主要集中在中國(guó)。中國(guó)是全球智能手機(jī)普及率最高的幾個(gè)國(guó)家之一，據(jù)中國(guó)通信院，2021 年中 國(guó)的手機(jī)出貨量達(dá)到了 3.51 億部，其中，智能手機(jī)出貨量達(dá) 3.41 億部，占總出貨量的 97.7%。得益于龐大的市場(chǎng)， 我國(guó)誕生了如華為、小米、OPPO 等知名廠商。同時(shí)，中國(guó)還是世界最大的智能手機(jī)生產(chǎn)基地，雖然近年來手機(jī)產(chǎn)量 的增速有所下滑，但絕對(duì)值還保持著較高水平，2021 年全年我國(guó)智能手機(jī)產(chǎn)量達(dá)到了 12.7 億臺(tái)。 智能手機(jī)制造“機(jī)器換人”空間巨大。手機(jī)生產(chǎn)的勞動(dòng)密集度較高。過去，憑借著低廉的人力成本，我國(guó)的手機(jī)制造 工廠如雨后春筍般涌現(xiàn)，更是誕生了富士康這個(gè)全球最大的電子產(chǎn)品代工廠，其在 2013 年的員工人數(shù)便達(dá)到了 120 萬人，基本是一個(gè)地級(jí)市的人口數(shù)量。隨著人口紅利的逐漸消退，人力成本不再是優(yōu)勢(shì)，“機(jī)器換人”便成為了這些 代工企業(yè)唯一的出路。事實(shí)上，一些公司已經(jīng)開始行動(dòng)。富士康僅昆山園區(qū)就通過“機(jī)器換人”減少了了 6 萬名員工。

（3）政策扶持

中央層面出臺(tái)多項(xiàng)政策鼓勵(lì)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展?！吨袊?guó)制造 2025》打響了制造升級(jí)的第一槍，其中指出到 2025 年國(guó) 產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的市占率達(dá)到 70%，核心零部件國(guó)產(chǎn)化率 80%。隨后國(guó)家又頒布多個(gè)相關(guān)政策，為工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展 指明道路。中央層面明確的政策為工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展增添信心、堅(jiān)定目標(biāo)。

各地政府對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行積極扶持。廣東省在“工業(yè)與信息化發(fā)展專項(xiàng)資金”中安排工業(yè)機(jī)器人發(fā)展專題資金，并給 予一定比例的采購價(jià)格補(bǔ)貼；深圳市政府每年出資 5 億元專項(xiàng)資金，補(bǔ)助工業(yè)機(jī)器人等智能產(chǎn)業(yè)；東莞市政府給予企 業(yè)購買國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人 15%的補(bǔ)助，鎮(zhèn)一級(jí)還有 20%~50%不等的配套補(bǔ)貼；浙江省財(cái)政已累計(jì)安排近 6 億資金支 持 “機(jī)器換人”技術(shù)改造，出臺(tái)工業(yè)機(jī)器人購置獎(jiǎng)勵(lì)補(bǔ)貼政策，購置工業(yè)機(jī)器人按價(jià)格 10%補(bǔ)貼。（報(bào)告來源：未來智庫）

五、重點(diǎn)公司分析

1、工業(yè)機(jī)器人

（1）埃斯頓

埃斯頓作為中國(guó)最早自主研發(fā)交流伺服系統(tǒng)的公司，工業(yè)自動(dòng)化系列產(chǎn)品線包括全系列交流伺服系統(tǒng)、變頻器、PLC、 觸摸屏、視覺產(chǎn)品和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，以及以 Trio 控制系統(tǒng)為核心的運(yùn)動(dòng)控制和機(jī)器人一體化的智能單元產(chǎn)品，為客戶 提供從單軸——單機(jī)——單元的個(gè)性自動(dòng)化解決方案；工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品線在公司自主核心部件的支撐下得到超高速發(fā) 展，產(chǎn)品已經(jīng)形成以六軸機(jī)器人為主，負(fù)載范圍覆蓋 3kg-600kg，54 種以上的完整規(guī)格系列，在新能源，焊接，金屬 加工、3C 電子、工程機(jī)械、航天航空等細(xì)分行業(yè)擁有頭部客戶和較大市場(chǎng)份額。

（2）匯川技術(shù)

匯川技術(shù)作為國(guó)內(nèi)工控龍頭，業(yè)務(wù)覆蓋通用自動(dòng)化、電梯電氣大配套、新能源汽車、工業(yè)機(jī)器人、軌道交通等領(lǐng)域。 現(xiàn)伺服國(guó)內(nèi)第一，變頻器國(guó)內(nèi)前三，SCARA 機(jī)器人內(nèi)資份額第一。公司自 2014 年開始布局機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。2017 年， 機(jī)器人引入視覺跟蹤、飛拍等技術(shù)，“核心部件+整機(jī)+視覺+工藝”全布局，助力高端化。

（3）凱爾達(dá)

公司實(shí)控人從工業(yè)焊接設(shè)備領(lǐng)域起家，2002 年成立凱爾達(dá)電焊機(jī)有限公司，從事工業(yè)焊接設(shè)備業(yè)務(wù)。2009 年成立杭 州凱爾達(dá)焊接機(jī)器人股份有限公司。2012 年完成基于 PLC 運(yùn)動(dòng)控制器的工業(yè)機(jī)器人研發(fā)。2013 年公司完成機(jī)器人 專用超低飛濺焊接電源的研發(fā)。2017 年，推出伺服焊接機(jī)器人及配套設(shè)備。同年開始研發(fā)基于工業(yè) PC 機(jī)+EtherCAT 總線技術(shù)的第三代工業(yè)機(jī)器人。2020 年公司薄板焊接機(jī)器人銷量位居國(guó)內(nèi)第三（前二為 OTC、松下）。

2、特種機(jī)器人

（1）億嘉和

公司成立初期主要從事電子網(wǎng)絡(luò)設(shè)備銷售業(yè)務(wù)。2014 年起，逐步推出室內(nèi)、室外巡檢機(jī)器人產(chǎn)品。2018 年，推出消 防機(jī)器人、物流機(jī)器人等。2019 年，推出室外帶電作業(yè)機(jī)器人 Z100。2020 年起，通過收購佗道醫(yī)療及定向增發(fā)股 票，著力布局醫(yī)療機(jī)器人領(lǐng)域、消防搜救機(jī)器人領(lǐng)域。公司最終圍繞著特種機(jī)器人，公司產(chǎn)品主要包括操作類機(jī)器人、 巡檢類機(jī)器人、消防類機(jī)器人三大類產(chǎn)品。尤其是操作類機(jī)器人的批量出貨和應(yīng)用，為公司打開了新的成長(zhǎng)空間，也 為公司筑造了更高的技術(shù)壁壘。

3、核心零部件

（1）綠的諧波

公司率先突破諧波減速器技術(shù)難點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)、突破壟斷等方面均為國(guó)內(nèi)第一，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)諧波減速器領(lǐng)域當(dāng)之無 愧的龍頭。2003 年董事長(zhǎng)左昱昱開始深入研究諧波嚙合理論，2013 年公司首臺(tái)諧波減速器上市銷售。公司是國(guó)內(nèi)第 一家實(shí)現(xiàn)諧波減速器的量產(chǎn)及批量銷售的企業(yè)，現(xiàn)具備國(guó)內(nèi)最大產(chǎn)能（30 萬臺(tái)/年），自主機(jī)器人品牌中滲透率超 80%。 國(guó)內(nèi)第一家成功突破國(guó)際諧波減速器品牌在該領(lǐng)域壟斷的企業(yè)，現(xiàn)配套大客戶包括全球協(xié)作機(jī)器人領(lǐng)域市占率第一的 UR 機(jī)器人，ABB，GE 等國(guó)內(nèi)外重要企業(yè)。

（2）雙環(huán)傳動(dòng)

雙環(huán)傳動(dòng)專注于齒輪及其組件的研發(fā)、制造與銷售，已成為全球最大的專業(yè)齒輪產(chǎn)品制造商和服務(wù)商之一?，F(xiàn)產(chǎn)品主 要為乘用車齒輪、商用車齒輪及工程機(jī)械齒輪。技術(shù)同源，公司自 2013 年開始研發(fā) RV 減速器，自主研發(fā)德高精密 擺線減速器，目前公司 RV 減速器已成功進(jìn)入埃斯頓等國(guó)內(nèi)頭部機(jī)器人本體廠商供應(yīng)鏈，并積極配合外資品牌送樣測(cè) 試。目前公司 RV 減速器產(chǎn)能近 6 萬臺(tái)，并計(jì)劃年底擴(kuò)產(chǎn)至 10 萬臺(tái)。

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