1.4 机器人产业链的构成
全球工业机器人的市场规模约200亿美元,自2013年来,以年均12.1%的速度保持快速增长。根据国际机器人联合会(IFR)的统计数据,2017年全球工业机器人卖出了38.7万台,销售额达154亿美元。从应用领域上来看,全球的工业机器人主要应用于汽车制造和电子产品制造,其中用于汽车制造的工业机器人占33%,用于电子产品制造的工业机器人占32%,这两个工业领域消耗了全球2/3的工业机器人,金属加工制造、化工、食品等其他行业使用了剩余1/3的工业机器人。
在国家政策支持和市场需求的牵引下,我国服务机器人产业高速发展,技术水平稳步提升,应用场景与服务模式不断拓展,各区域因地制宜,开展特色化布局,迎来快速发展机遇。随着服务机器人应用场景和服务模式的不断拓展,服务机器人行业正迎来快速发展新机遇。从应用场景来看,2019年物流行业仍是服务机器人增长最快的领域,其次是公共环境、安防、检修、专业清洗、农业、外骨骼、医疗等行业。值得注意的是,医疗机器人领域上市、并购事件活跃。
智能机器人在产业层面包括上游核心零部件、中游机器人本体、下游系统集成三个主要环节:
上游——机器人核心零部件。上游生产的核心零部件主要是减速器、伺服电机与驱动器、控制器等。其中减速器、伺服驱动器以及相应的控制器占到机器人总成本的70%,机器人成本居高不下的主要原因是减速器、伺服电机等零部件依赖进口。
中游——机器人本体。机器人本体的核心技术被外资品牌垄断,目前国内涉足机器人本体生产的上市公司包括沈阳新松、埃斯顿、博实股份、安徽埃夫特、新时达、均胜电子等,非上市公司主要有广州数控、遨博等。
下游——机器人的系统集成和行业应用。系统集成包括单项系统集成商和综合系统集成商。目前,机器人系统集成商是中国机器人市场上的主力军,约占机器人相关企业的80%以上。
核心零部件指机器人在关键位置上的零部件,一般包括用于提供机器人动力的伺服系统,传递和控制动力大小的各级精密减速器,用于控制机器人程序的控制系统。伺服系统、精密减速器、控制器被称为传统机器人三大核心部件,进入21世纪以来,随着产业对机器人感知能力要求的提高,传感器也逐渐成了机器人的另一个重要核心部件。
机器人本体制造商将核心零部件和其他部件组合到一起形成机器人本体,如一台工业机械臂就可以成为机器人本体。而单独购买机器人本体并不能实现生产的自动化,还需要针对工作环境对机器人本体进行编程示教,或者进行调试,才能使机器人真正发挥作用,这一环节称为系统集成。和计算机操作系统一样,机器人也有操作系统,机器人操作系统是将机器人所有软、硬件组织起来的枢纽,其设计开发涉及机器人的方方面面。机器人云平台则是前沿的支撑技术,云平台的出现将数十台乃至成百上千台机器人连接起来,实现多机器人之间的协同操作和统一管理。
在产业链的三个环节中,上游企业通常比较独立,而中游机器人主机商则通常会将业务向上下游环节延伸,例如大多数顶级主机商会自己研发核心部件中的控制器,大部分主机商也提供系统集成服务(图1-8和图1-9)。
图1-8 机器人产业链的构成情况
图1-9 机器人产业链的典型企业代表
我国智能机器人企业多从产业链的下游切入,国内下游厂商分为两类:一类是专门的机器人系统集成商,如新松机器人、博实股份、埃斯顿、华昌达等,其客户往往是汽车厂商、电子厂商等使用工业机器人系统的生产企业,这类机器人系统集成商技术研发实力强、项目经验丰富;另一类是具有特定应用背景的机器人集成系统商,如安徽埃夫特、慈星股份(纺织机械)、锐奇股份(五金行业)、巨轮股份(轮胎行业)、软控股份(轮胎行业)等。
智能机器人产业链中的附加值高度集中在产业链上游和中游。在高附加值环节,我国受制于国外垄断企业,尤其是以减速器为代表的机器人关键零部件,我国企业仍然无法占据高端市场。
机器人用精密减速器,分为谐波齿轮减速器、摆线针轮行星减速器、RV减速器、精密行星减速器和滤波齿轮减速器五类。其中RV减速器和谐波减速器是机器人中最主流的精密减速器。日本Nabtesco生产的RV减速器和Harmonic Drive生产的谐波减速器垄断了市场。国内RV精密减速器公司有秦川机床、上海力克、巨轮股份、南通振康、浙江恒丰泰等;谐波减速器公司有北京中技美克谐波传动、苏州绿的谐波传动、浙江来福谐波传动等。
相对于减速器,伺服电机和控制器市场未形成主要厂商垄断现象,而且几大国际厂商在中国也建立了分厂,供应充足,产品价格相对合理。目前,松下、三菱电机、安川、倍福、伦茨等国外品牌占据了中国伺服市场80%的份额,国内较大的伺服企业包括汇川技术、广州数控等公司。机器人控制器主流供应商包括美国的Delta Tau和Gail、英国的TRIO和中国的固高、步进等公司。
另外,国内上市公司中,南京埃斯顿、汇川技术、英威腾、华中数控、新时达等公司的业务覆盖伺服系统产品的生产。在运动控制领域,机器人、锐奇股份、慈星股份、新时达、雷赛智能等公司则均有所涉足。