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機器人
機器人產業發展情況
本文轉自：智行院
全球機器人產業發展現狀
一、機器人概述
1.機器人概念
采用國際機器人聯合會對機器人的概念，即：機器人就是一種半自主或全自主工作的機器，能完成有益於人類的工作。
2.機器人分類
機器人包括工業機器人和服務機器人的兩大類。目前工業機器人基本上按照它的用途進行分類，如焊接機器人、搬運機器人、加工機器人、裝備機器人。由於中國的服務機器人發展水平和世界整體上處於一個病好的階段，國內外有相似的服務機器人分類標準，即服務機器人大概分成兩類：個人以及家用服務機器人和專業服務機器人。個人和家用服務的機器人主要包括掃地機器人、娛樂機器人、養老助殘機器人及家庭作業機器人等涉及家用領域的機器人。專業服務機器人包括醫療機器人、特種環境下使用的機器人（包括物流機器人、軍用機器人、水下機器人等）。
3.機器人基本結構
機器人最核心的模塊是控製係統、驅動係統、減速係統，那麼機器人的三大部件就是控製器、減速器，伺服係統（伺服電機和驅動器）。
最直觀的說對一個機器手臂的三大核心部件是控製器、減速器、伺服係統，如果這個手要想伸展的話，驅動器就會把手推出去；減速器或者減速機負責調節動作的幅度；控製係統，就是機器人的大腦或者機器人的CPU，能夠進行自我控製。執行係統指機器人出廠之後在前端做的集成。以工業機器人中焊接機器人、搬運機器人為例，兩種機器人區別在於機器人手臂前端，即手的不同，不同的手臂前端能夠發揮不同的功能。如果手臂前端接一個焊槍，可能它是焊接機器人；如果接一個搬運上下料的模塊，則是搬運機器人。在業內將前端不同稱之為集成。
二、機器人產業發展現狀及問題
1.機器人發展階段
1950年代美國教授最先提出來機器的概念，國外在第四個階段取得較快發展，也就是機器人現在市場應用比較多的六軸產品的機器人開始大規模投入運用。目前這個階段是智能化階段，國外也在做。如波士頓動力公司的機器大狗，在無人的環境遇到河、坑等障礙物摔倒後它完全可以自己站起來。雙臂機器人、人機協作機器人，將會是下一步的發展方向。
2.全球工業機器人發展現狀
（1）全球工業機器人市場屢創新高
圖1 2001年～2005年 全球工業機器人銷售情況
據圖1、圖2顯示，2015年全球工業機器人銷量25.4萬台，亞洲銷量16萬，亞洲占全球工業機器人銷售比重的65%；歐洲銷量5萬台，占全球工業機器人銷售比重的20%；美洲銷量3.8萬台，而且主要集中在美國。
圖2 2011年～2015年 全球主要區域工業機器人銷售情況
圖3 2015年全球工業機器人市場分布
按國家來說，2015年中國工業機器人銷量占全國工業機器人銷量的27%，實際上從2013年中國已經是全球工業機器人年銷量最大的國家。
圖4 2015年全球工業機器人主要應用行業銷量占比
從全球範圍內口徑進行統計，工業機器人的主要應用行業比例中，汽車行業占38%，汽車行業自動化裝備的生產線大部分使用工業機器人。國內自主品牌工業機器人廠家，最應該出現的領域就是汽車領域，但是數據顯示：國內汽車廠基本不用國內自主品牌的工業機器人。目前汽車廠商，尤其中國的汽車廠商，基本上都是使用國際四大家（ABB、KUKI、FANUC、YASKAWA）的工業機器人。
現在中國國內自主品牌工業機器人銷量很低，大概兩三萬台。國內應用自主品牌工業機器人最大的領域就是電子行業，由於對機器人靈活度要求不高，所以使用的工業機器人不是那麼高端，而汽車行業對機器人靈活度要求最高，但這個最成熟的行業，我國自主品牌機器人暫時無法進入。基礎製造行業中涉及一些鍛造、按摩，以及一些特殊環境的工業機器人也正在生產推動。
從全球角度看，工業機器人的生產廠家和核心部件包括係統集成一些主要的企業。平時看到的一個工業機器人，它的三大核心部件是減速係統、伺服係統、控製係統，三大係統集中到一起構成了工業機器人的主幹部件，然後在外麵“加個殼”，就構成了工業機器人本體。如果在本體前麵集成一個實現不同功能模塊的執行單元，這就是集成的概念。比如ABB公司生產機器人本體，而且這個本體是沒有前端執行係統，同時有一個對汽車行業非常熟悉的企業，那麼汽車企業、機器人本體的生產企業和係統集成企業簽合同，本體生產企業生產沒有前端執行係統的機器人本體，係統金融企業來根據汽車行業的特點對它加載具體的功能模塊，這就像係統集成的概念。
（2）工業機器人四大家占據全球一半市場
ABB、KUKI（庫卡）、FANUC（發那科）、YASKAWA（安川）在機器人產業內部稱之為國際四大家。ABB主要是瑞士和瑞典的合資公司，總部在歐洲；KUKI（庫卡），本屬於德國，2015年被美的以300億收購；FANUC（發那科）、YASKAWA（安川）都是日本公司，也體現了日本在工業機器人領域的獨特優勢。現在YASKAWA（安川）最大，FANUC（發那科）和ABB各自的應用領域不一樣。 KUKI（庫卡）是德國的，但已經被美的收購，美的控股99%以上，但是美的不幹預KUKI（庫卡）公司的內部執行運營。
表1 世界知名工業機器人生產企業
介紹一下關鍵零部件，ABB、KUKI（庫卡）、FANUC（發那科）、YASKAWA（安川）在控製係統發展不錯，特別是FANUC（發那科）、YASKAWA（安川）在伺服電機方麵也很好。三大關鍵零部件的成本大概會占到一個完整工業機器人的成本的70%以上。KUKI（庫卡）、FANUC（發那科）、YASKAWA（安川）擁有三大核心部件自己的核心技術，在生產工業機器人時，有較為明顯的成本優勢和比較優勢。目前國內機器人本體的生產企業也在做，但是與國外存在明顯差距，所以成本方麵國內機器人企業處於劣勢。
減速機在工業機器人的成本是最高的，Harmonicdrive（哈默納科）、Nabtesco（納博特斯克）這兩家企業的減速機的份額占到全球市場份額的75%，這兩家公司全是日本，所以日本在工業機器人領域是非常強大。世界係統集成上做的比較好企業依然是ABB、KUKI（庫卡）、FANUC（發那科）、YASKAWA（安川）。
3. 全球服務機器人發展現狀
2015年全球個人/家用服務機器人的銷量約為540萬台，銷售額為22億美金，平均大概一台是400美金左右、人民幣2000-3000元。其中家庭工業機器人銷量370萬台，娛樂機器人銷量約為170萬台，助老助殘機器人銷量比較少，而且全球範圍內助老助殘機器人在起步階段。
專業服務機器人，2015年是銷量達到4.1萬台，銷售額37.7億美元，可以看出一台專業服務機器人的價格高很多，約 9萬美金。救援機器人方麵，國內也在做，其中發展比較好的是唐山的開誠智能主要生產救火、救援等在特殊環境下的救災機器人。開誠智能已經被中信重工收購，也是上市公司，由於剛起步，去年售出300多台，每一台的售價約300萬人民幣。
物流機器人銷量達1.9萬台，在國內物流企業實際上使用的是動態AGV（自動導引運輸車），是一個運載平台，它突破了傳統機器人的概念，通過在地麵上貼上包裹電路、傳感器等的防線，實現在物流的運輸、分揀。
醫療機器人，目前國際上比較熱門的是美國達芬奇，它主要是負責軟組織方麵的手術，一台手術約四五萬人民幣，它在中國大陸銷量特別好。國內醫療機器人產業處於剛起步狀態，主要是由於國內醫療機器人申請過程比較複雜。
目前國內醫療機器人真正投入和商業化運營的是北京天智航醫療科技股份有限公司，是國內第一家側重於骨科手術機器人，它的技術是從北航孵化出來。骨科手術機器人在北京積水潭醫院使用較多，每年手術次數在幾百上千台。天智航的骨科手術機器人醫療機器人購入成本千萬以上，大概十幾台手術就需要更換材料，但是一台手術病人花費約3萬元。由於手術精準度高，可以使更多的人能享受到更高醫療級別的保障，所以在二三線城市非常受歡迎。但是由於成本太高，所以在拓寬市場時需要與政府協商。目前實踐效果非常好，每個訂單額約為30億。世界上骨科器械方麵以色列還有一家，但是還沒有國內發展情況好。
中國工業機器人發展現狀
一、中國已連續三年成為全球第一大工業機器人市場
圖1 2010~2015年中國工業機器人市場銷售情況
國內機器人市場情況分析，中國本土市場工業機器人銷量從2010年的1.5萬台到2015年的6.9萬台，2016年銷量將近9萬台。2010年工業機器人銷量同比增長170%，反映出2008年金融危機產生的金融萎靡導致企業經營成本進一步縮減和優化，企業意識到可以采取工業機器人進行智能化改造以節約經營成本。
2008年以後，中國國內企業開始大量的購買工業機器人，同期國外機器人企業因為國內企業的大量購買得到新一輪發展，例如庫卡在2008年瀕臨倒閉，由於中國大陸市場的一些工業企業的智能化改造，救活了庫卡。
值得注意的是，雖然近幾年我國工業機器人銷量很大，但2015年的6.9萬台工業機器人中屬於中國本土自主品牌的工業機器人企業銷量僅有兩萬多台，而且還是中低端的市場，可以推斷高端的市場還是由國際工業機器人企業壟斷。
圖2 2015年中國工業機器人主要應用行業銷量占比
對2015年國內市場工業機器人的應用行業占比分析，與國際市場占比類似，汽車製造占比30%以上，電子行業占比20%-38%，但汽車製造幾乎沒有中國本土自主品牌的工業機器人，國家及國家發改委也在努力推動本土的工業機器人企業產品向汽車製造延伸。
圖3 2015年全球主要國家及地區製造業工業機器人密度
對2015年全球主要國家及地區製造業工製造業工業機器人密度分析，世界平均69台/萬人是指每1萬名製造業工人所擁有的工業機器人的台數。可以看到最高是韓國每一萬名製造業相關的工人擁有531台工業機器人，韓國的汽車行業非常發達且汽車行業都是應用工業機器人最多的企業，所以韓國的工業機器人密度非常高。
同期中國每1萬名製造業工人擁有49台工業機器人，這個匹配量遠遠落後於當前經濟發展水平所應該用的匹配量，說明中國工業機器人將來的市場是非常大的。同時也可以看出中國落後很多，德國是300台/每萬人，我國是50台/每萬人，相差六倍的關係；德國提出“工業4.0”，我國提出“中國製造2025”，想達到德國製造業的程度的話，中國需要更多的依靠機器人產業。
圖4 2010~2015年中國工業機器人市場銷售情況
對於自主品牌工業機器人來說，2012年的時候國內機器人銷量是0.3萬台，2015年銷量2.2萬台，而2015年中國工業機器人市場銷售量6.9萬台，差距相對明顯。但近幾年國家層麵各個部門也在政策方麵努力推動國內本土機器人企業的推廣應用。
二、自主品牌工業機器人不斷發展壯大
表1 中國工業機器人骨幹企業
通過表1，對國內機器人的三大核心部件、機器人本體、係統集成進行比較分析：控製係統可以看出沈陽新鬆、廣州數控、南京埃斯頓、慈星股份是國內骨幹企業，其中慈星股份、南京埃斯頓、沈陽新鬆是上市公司；伺服電機中廣州數控、南京埃斯頓、新時達、匯川技術是骨幹企業，其中匯川技術也是上市公司；減速器中南通鎮康、蘇州綠的、浙江恒豐泰等，其中做的比較好的是南通振康、蘇州綠的，但不是上市公司；機器人本體中產量或者產銷量達到一千台的有沈陽新鬆、廣州數控、安徽埃夫特、廣州起帆；係統集成也是以沈陽新鬆、唐山開元、廣州數控、長沙長泰等為骨幹企業。
工業機器人的三大核心部件、本體的生產以及係統集成，可以看到國內沈陽新鬆、廣州數控、南京埃斯頓、安徽埃夫特涉及機器人製造領域廣、技術水平高，綜合成本低，從而使得具有明顯的競爭力。
圖5 2013~2015年中國工業機器人市場銷量占比
對比國內工業機器人市場中外資品牌與自主品牌所占的市場份額發現，從2013年到2015年國內機器人的自主品牌所占市場份額逐漸擴大，從25%28%29%。
圖6 2013~2015年中國工業機器人市場價值量占比
結合圖5、圖6，以2015年數據分析，2015年國內自主品牌的工業機器人占的市場份額是29%，但是它的市場價值量隻占了17%，那說明國內自主品牌產品基本上處於中低端的市場。
通過圖7可以看出，我國自主品牌機器人生產企業主要分布在以上海、蘇州、南京等為中心的長三角經濟圈，以廣州、深圳、東莞為中心的珠三角經濟圈，以北京、天津、青島為中心的環渤海經濟圈，以沈陽、哈爾濱為中心的東北地區，以及重慶、長沙、武漢、蕪湖等為代表的中西部地區；沈陽、上海、深圳、重慶的中心效應較為明顯。國內的龍頭企業從北向南是沈陽新鬆、南京埃斯頓、安徽蕪湖埃夫特、上海新時達、廣州數控。
圖7 我國自主品牌機器人典型企業分布圖
國內外機器人產業技術現狀及比較
一、國內外工業機器人產業技術現狀及比較
表1 國內外工業機器人產業技術現狀及比較
近年來，在市場需求帶動下，我國自主品牌工業機器人發展迅速，在技術攻關和設計水平上有了長足的進步。但同國外先進水平相比，各環節仍存有差距。
本體方麵，國外龍頭企業年銷量萬台以上，國內五家龍頭企業銷量在千台左右。國外企業六七十年代建廠，已經曆了五十年的摸索與完善，在產品的可靠性、一致性方麵比較強，而機器人產業本身也是需要時間積累的過程。
減速器方麵，RV減速器：日本納博公司占60%；諧波減速器：哈默納科占15%。RV減速器與諧波減速器在應用中的區別是：機器人的負載量，如果操作的物體重量要求大，RV減速器負載能量就大1.2-1.4倍，而諧波減速器負載量小一些。
伺服電機方麵，歐美的產品貨載能力高，後台響應好；日本產品質量可靠；台灣的伺服電機產品不錯，質量雖不如日本，但是較大的價格優勢是的國內企業用的較多。
控製器方麵，國外的主流機械廠商的控製器均為多軸運動，而且龍頭企業都自己的研發平台；雖然國內企業也在做控製器，但仍需要一個摸索的過程。
係統集成方麵，最鮮明的特點是在汽車之外的行業在尋找發展機會。判定工業機器人最有說服力的指標是產品在汽車行業能否實現應用，而國內企業在汽車行業處於劣勢。第三方檢測機構（國家機器人檢測與評估中心）成立時間短，檢測項目不完整。
二、國內外服務機器人產業技術現狀及比較
近年來，我國服務機器人開始起步，各類自主研發產品開始不斷湧現。
我國已經成功研製出6000米自治水下機器人、長航程水下機器人、7000米水下潛器（蛟龍）、係列化作業型水下機器人（ROV），為譜係化水下機器人研究與規模化應用奠定了堅實的基礎。
我國長航程南極科考移動機器人已經初步完成樣機研製，即將開始科考工程的實際應用，為我國不遠的將來利用移動機器人進行南極大時空範圍科考、乃至構建機器人南極科考站提供了技術保障。
我國自主研發的多種型號核裂變堆運行維護機器人已經投入示範應用，為我國核能源安全利用提供了技術手段。
我國的救災救援、公共安全等多種型號機器人已經開始進入示範應用階段；部分型號軍用機器人也經實現應用。
我國手術機器人、輔助治療機器人等醫療機器人也實現了技術突破，開始進行試驗應用。
清潔機器人、兩輪平衡車和消費類無人機等家用服務機器人領域也湧現出一些表現優異的企業。
表2 國內外服務機器人產業技術比較
服務機器人方麵，“蛟龍號”在國際深潛方麵處於領先地位，南極科考機器人、救災救援機器人仍在試驗應用階段。總體來說，國內服務機器人產業的發展水平與國際差距較小，基本上處於病好階段，在某些具體領域國內服務機器人產品性能更好一些，我國無人機占全球無人機市場份額的70%以上。
三、阻礙機器人產業健康發展若幹問題
第一，關鍵零部件對外依存度高，尤其在機器人三大核心部件方麵，國外企業市場占比很高；
第二，自主創新能力不足，主要是關鍵核心技術的原創性差，國外企業經過五六十年的積累，能夠不斷的試錯反饋信息不斷地完善產品性能，任何一個行業都有類似的發展過程；
第三，產業發展秩序亟待規範及高端技術人才匱乏，我國機器人產業處於新興階段，行業標準缺失，使得產業發展秩序不規範，產品質量參差不齊，同時機器人產業麵臨人力資源結構性短缺。
創客總部
創客總部是北大校友、聯想之星創業聯盟成員企業2013年發起，專注實驗室技術投資和孵化，是科技成果變現第一站，專業投資孵化高校和科研院所的前沿技術與技術精英，提供早期投資、產業鏈業務對接和辦公場地等服務，幫助技術項目和大型企業建立業務合作關係，同時為大型企業引入前沿技術，促進大型企業轉型升級。是中關村創新型孵化器，首批國家級眾創空間。專注投資孵化領域包括：人工智能、醫療健康等。截至2017年1月，通過評審入孵的項目有275個，有122個項目獲得投資，共獲得11.3億元人民幣投資，單個項目單次獲得最高融資2.3億元人民幣，其中創客總部投資了50個項目。
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最後更新：2017-10-16 22:43:59