工业机器人专题综述篇：复苏拐点将至，行业前路可期（上）（附报告下载）

1、工业机器人产业链分析 

1.1 下游国产化程度高，中上游国产化率有待提升 

工业机器人产业链可分为上游的核心零部件、中游的整机制造和下游的系统集成 三大核心环节。 

图表1：工业机器人产业链三大环节 

工业机器人的产业链上游主要包括三大核心零部件以及齿轮、涡轮、蜗杆等材料， 其中三大核心零部件指减速器、伺服系统和控制器。核心零部件对机器人本体的 性能、负荷能力、可靠性等指标起着决定性作用，而且有着较高的技术壁垒，国 产化程度低。 

产业链中游是工业机器人的本体制造。瑞士的ABB机器人、日本的发那科（FANUC）和安川机器人、德国的库卡（KUKA）四大企业被称为机器人“四大家族”，在全球的工 业机器人市场中占据领先地位。与技术壁垒非常高的零部件相比，本体制造的技 术难度相对较低，但高端市场的国产化率依然很低。 

产业链下游主要面向终端客户，为客户提供整套解决方案，包括系统开发和集成 等。从产业链的角度看，机器人本体是机器人产业发展的基础，而下游系统集成 则是工业机器人工程化和大规模应用的关键。系统集成的行业壁垒相对较低，国 产化率最高。

图表2：工业机器人产业链代表性企业

1.2 核心零部件：产业的核心竞争力，本土企业由低端向上突破 

从结构上来看，工业机器人由控制系统、驱动系统和执行机构组成，分别对应控 制器、伺服电机和减速器等核心零部件。根据中研普华统计的数据，在多轴工业 机器人的成本构成中，减速器、伺服系统、控制系统这三大核心部件的占比分别 为36%、24%、12%，是工业机器人中价值量最大的部分。 

图表3：工业机器人构成

图表4：多轴工业机器人成本构成 

国内企业在工业机器人核心零部件领域的起点较低，但技术水平不断提升，产品 的性能可满足中低端应用领域的需求；此外，在满足性能要求的前提下，国产零 部件具有更高的性价比，国产本体厂商在成本压力下选择国产零部件的倾向明显。 国产核心零部件有望借助国产机器人本体的优势，在中低端应用领域率先实现突 破，而后逐渐向高端应用领域延伸，实现与国产工业机器人本体的协同发展。 

1.2.1 减速器：价值量最大的核心零部件 

减速器是连接动力源和执行机构的中间机构，具有匹配转速和传递转矩的作用。 工业机器人领域广泛使用的精密减速器有谐波减速器、RV减速器两种。一般来说， RV减速器具有高负载能力和高刚度，但体积较大、价格较昂贵，一般多用于多关 节机器人中机座、大臂、肩部等重负载的位置；谐波减速器体积小、传动比高、 精密度高、成本较低，主要应用于机器人小臂、腕部或手部。二者在工业机器人 领域的应用各有所侧重、相辅相成，目前尚不能互相取代。GGII数据显示，在工 业机器人销量市场中，RV与谐波需求量的占比约1：1.23。 

图表5：工业机器人关节传动单元

图表6：RV减速器与谐波减速器对比

减速器作为工业机器人的传动、承重部件，在使用过程中经常受到磨损，一般来 说减速器的寿命在两年左右，在工业机器人8-10年的工作寿命中，需要经常对磨 损的减速器进行更换。因此除新增市场外，存量工业机器人的维修保养也是减速 器的一个重要市场。GGII预计2020-2023年，工业机器人用减速器需求量超360万 台，按两种减速器的需求量占比及平均价格计算，2020-2023年工业机器人减速 器市场空间有望超过160亿元。 

工业机器人使用的精密减速器是纯机械部件，在精度、速度等方面要求极高，需 要长期的加工工艺积累，以及大量的对精密加工设备的采购投资。国产厂商起步 晚，在设备、材料、工艺等方面与国际龙头企业有着较大的差距，同时也面临着 部分的专利壁垒。 

目前中国的工业机器人减速器市场由外资主导，日本的纳博（Nab）、哈默纳科 （HD）分别是RV减速器、谐波减速器的全球龙头，占据全球工业机器人减速器行 业75%左右的市场份额。国内市场方面，目前Nab、HD、住友等国外减速器企业占 据国内机器人减速器市场70%以上的份额，国产化率不足30%，但呈现上升趋势。 分种类来看，谐波减速器的国产化进程较快，已经形成了绿地谐波、来福谐波等 一批市场份额较高的企业；RV减速器的国产化率较低，但也形成了南通振康、双 环传动、秦川机床、中大力德等一批实现批量销售的企业。

1.2.2 伺服系统：国产伺服电机、驱动等有所突破 

伺服系统是指以位置、速度、转矩为控制量，能够动态跟踪目标变化从而实现自 动化控制的系统，是工业自动化控制设备主要的动力来源之一，一般由伺服电机、 伺服驱动器、反馈装置（编码器）三部分构成。伺服系统主要应用于机床工具、 电子机械、纺织机械、包装、工业机器人、锂电池等行业。在工业机器人伺服系 统中，电机主要采用永磁同步交流伺服电机，伺服驱动主要以总线通讯形式实现 对位置、速度和转矩单元的控制，编码器主要采用多圈绝对值编码器。 

图表9：常用的伺服控制电动机的控制方式 

根据GGII的数据，2014-2018年，工业机器人交流伺服系统的市场规模从10.0亿 元增至21.5亿元，预计到2023年，机器人用伺服系统市场规模将达到41.0亿元。

图表10：工业机器人用伺服系统市场规模（左轴）及占比情况（右轴）预测 

2018年工业机器人用伺服系统的国产化率为22.3%，大部分市场份额仍由松下、 安川、三菱等国外企业占据，但国产化率逐年提升。随着未来国产伺服系统的下 游的认可度逐渐提升，国产化率也将持续提升，GGII预计到2023年国产伺服系统 的份额将突破40%。

图表11：2018年中国伺服系统市场份额 

1.2.3 控制系统：本体企业自主开发为主，软件方面与国外产品差距较大 

控制系统通过各种硬件和软件的结合来实现对机器人的运动位置、轨迹和姿态的 控制，并协调机器人与周边设备的关系，是完成机器人控制功能的结构实现。虽 然控制系统的成本占比在核心部件中相对较低，但却对机器人的性能和功能起着 决定性作用，因此国内外各大工业机器人厂商大多把控制系统作为重要的核心技 术。 

控制系统包含硬件（控制板卡）和软件（控制算法、二次开发等）两部分，其中 软件部分技术难度较高，是控制系统竞争力的体现。成熟的工业机器人厂商在控

制系统核心算法上有着深厚的积累，一般采用自主开发的控制器，因此工业机器 人的“四大家族”也在控制系统领域占据领先优势。目前国产控制器硬件已经可 以满足要求，但软件方面与国外产品还存在差距，凭借较高的性价比国产控制系 统在中低端领域占有优势。 

图表13：中国工业机器人控制系统竞争格局

1.3 工业机器人本体：国产化进程加速 

工业机器人本体通常由机械臂、驱动装置、传动单元、传感器等部分组成。本体 最后一个轴通常是连接法兰，用于接装夹紧爪、焊枪、吸盘等操作装置。 

图表14：关节型工业机器人本体的基本构造 

按照按机械结构类型，可分为多关节机器人、平面多关节机器人、坐标机器人、 圆柱坐标机器人、并联机器人、工厂用物流机器人（AGV）等 。按照应用领域划分工业机器人可分为搬运与上下料、焊接和钎焊、装配及拆卸、涂层与胶封、加工、 洁净室等。根据CRIA的数据，2018年多关节机器人、平面多关节机器人、坐标机 器人在国内市场的占有率分别为59.4%、21.4%、14.74%，是国内市场应用最广的 机型；搬运与上下料、焊接和钎焊、装配及拆卸在国内市场的占有率分别为44.6%、 25.0%、22.8%，是国内工业机器人的主要应用领域。 

图表15：工业机器人主要机型 图片 

图表16：中国工业机器人市场机型占比      

 图表17：中国工业机器人市场应用领域占比 

与核心零部件相比，工业机器人本体制造的技术难度相对较低，但高端应用市场 依然几乎被“四大家族”所垄断。2018年国产机器人本体的市场份额为27.7%，主 要集中于中低端市场，市场占有率整体呈现提升的趋势。 

                              图表18：2015-2018年中国工业机器人内外资占比 

                                图表19：2018年中国工业机器人出货量占比     

1.4 系统集成：国产化率高，市场空间大，行业竞争激烈 

工业机器人系统集成是以工业机器人为核心，对工业机器人进行二次应用开发并 集成配套设备，为终端客户提供满足其特定生产需求的非标准化、个性化成套工 作站或生产线。从产业链的角度看，机器人本体是机器人产业发展的基础，而下 游系统集成则是工业机器人工程化和大规模应用的关键。根据国际经验来看，我 国工业机器人系统集成模式接近于美国模式，即工业机器人系统集成主要由专业 系统集成商完成。 

图表20：工业机器人系统集成（白车身焊接） 

相较于机器人本体及零部件产业，系统集成的市场规模要远远 大于本体市场，而 且行业壁垒相对较低，因此行业的参与者众多、竞争较为激烈、国产化率高。分 行业来看，汽车（整车+零部件+汽车电子）、电子和金属加工行业占比分别为29.8%、 21.0%、10.9%，是占比最大的三个行业。在汽车整车、仓储物流等中高端系统集 成领域，外资系统集成商占据优势地位，本土的系统集成商在中低端的金属加工、 汽车电子、电子等领域占有优势。食品饮料、医疗用品等其他系统集成领域的定 制化要求高、价值量相对较低，基本被本土系统集成商所垄断.

图表21：各工业领域系统集成本土和外资竞争格局 

图表22：2019年工业机器人系统集成市场占比 

根据MIR Databank的数据，2019年工业机器人系统集成的市场空间达到1857亿元， 其中本土系统集成商的份额约80%。受疫情影响，2020年国内工业机器人系统集 成市场规模或将出现负增长。但自动化生产在新冠疫情严重时极大地保障了制造 业及物流业的正常运转，新冠疫情最终有望加速我国工业自动化的进程。 

长期来看，3C制造业投资在5G建设推动下有望保持上行；在标准化、绿色化、智 慧化的政策方向下，物流领域的系统集成需求也有望持续提升；环保政策趋严、 制造业转型升级等需求也将刺激传统制造业的自动化改造。MIR预计，2022年工 业机器人系统集成市场规模有望接近2000亿元。 

图表23：2016-2022年工业机器人系统集成市场规模及预测 

报告来源：万联证券