我國機器人產業發展對策研究

/賽迪智庫 盧月品/

我國機器人產業發展對策研究

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2015年我國工業機器人市場規模繼續保持世界第一，達到6.6萬臺，約占全球銷量的1/4，同比增長16%，約是2012年的3倍，保有量增長至25.6萬臺。我國是工業機器人主要的銷售國而不是生產國，2015年我國機器人的新增量為6.6萬臺，其中國產自主品牌工業機器銷量為2.2萬臺，首次國內市場份額占比超過30%。近年來， 我國工業機器人和服務機器人分別進入了初步產業化和產業孕育階段。其中，工業機器人發展已形成環渤海、長三角、珠三角和中西部四大產業集聚區。

一、機器人產業內涵與分類

機器人是具有感覺、思維、決策和動作功能的智能機器。根據機器人的應用環境可以將機器人分為工業機器人、服務機器人。

工業機器人指應用于生產過程與環境的機器人。國際機器人聯合會（IFR）根據ISO 8373定義工業機器人是一種固定或移動地應用在工業自動化中的可自動控制、可重復編程、多用途、三軸或更多軸機器。

服務機器人是在非制造或生產環境下，完成有益于人類的服務工作的一種半自主或全自主作業機器人。服務機器人是為人類提供必要服務的多種高技術集成的智能化裝備。IFR定義服務機器人是一種半自主或全自主工作的機器人，它能完成有益于人類的服務工作但不包括從事生產的設備。中國對服務機器人的定義是用于完成對人類福利和設備有用的服務（制造操作除外）的自主或半自主機器人。

機器人的發展可分為三代。第一代機器人是示教再現型機器人，只具有記憶、存儲能力，按相應程序重復作業，對周圍環境基本沒有感知與反饋控制能力。第二代機器人是有一定感知能力的機器人，能夠獲得作業環境和作業對象的部分相關信息，根據傳感器獲得的信息，靈活調整工作狀態。第三代機器人是智能機器人，具有比第二代機器人更加完善的環境感知能力，還具有邏輯思維、判斷和決策能力，可根據作業要求與環境信息自主地進行工作，具有與外部世界對象、環境和人相適應、相協調的工作機能。

（一）工業機器人分類

工業機器人可以按照應用領域、臂部的運動坐標形式、驅動方式、執行機構運動的控制方式、程序輸入方式五個方面進行分類。

工業機器人從應用領域可以分為很多種類，從常用的機器人系列和市場占有率來看，主要有焊接、裝配、搬運、上料/卸料、鑄造、沖壓和噴漆、移動（AGV）等工業機器人品種。

工業機器人按臂部的運動坐標形式分為直角坐標式、圓柱坐標式、球坐標式、關節坐標式、平面關節坐標式等五種。

工業機器人按驅動方式分為液壓驅動、氣壓驅動、電氣驅動等。

工業機器人按執行機構運動的控制方式，又可分點位型和連續軌跡型。點位型只控制執行工業機器人機構由一點到另一點的準確定位，適用于機床上下料、點焊和一般搬運、裝卸等作業；連續軌跡型可控制執行機構按給定軌跡運動，適用于連續焊接和涂裝等作業。

工業機器人按程序輸入方式區分有編程輸入型和示教輸入型兩類。編程輸入型是將計算機上已編好的作業程序文件，通過RS232串口或者以太網等通信方式傳送到機器人控制柜。示教輸入型的示教方法有兩種：一種是由操作者用手動控制器（示教操縱盒），另一種是由操作者直接領動執行機構，按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍。在示教過程的同時，工作程序的信息即自動存入程序存儲器中。示教輸入程序的工業機器人稱為示教再現型工業機器人。

圖1 航空發動機產業鏈圖

（二）服務機器人分類

服務機器人按照用途分為專用服務機器人和個人服務機器人兩大類。

專用服務機器人是在特殊環境下作業或用于商業的機器人，通常由訓練有素的操作員操作。例如公共場所的清潔機器人、在辦公室或醫院使用的機器人、消防機器人、在醫院使用的康復機器人和外科手術機器人。特殊用途機器人包括下水道工作機器人、深海工作機器人、教育機器人、室內保全機器人、室外巡邏機器人、汽車/飛機清洗機器人、消防救援機器人、挖掘救災機器人、納米機器人、管路探勘機器人、導游機器人、公共場所清潔服務機器人等。軍用機器人包括地雷探測機器人、無人駕駛機器人、太空探測機器人、反恐防爆機器人、小型偵查機器人等。農業用途機器人包括伐木機器人、摘果機器人、蔬果嫁接機器人等。醫療機器人包括機器人電動代步車、復健支援機器人、雷射治療機器人、外科手術輔助機器人等。

個人服務機器人是一種用于非商業活動的服務機器人，包括家政機器人、智能輪椅、助老助殘機器人、寵物機器人、娛樂休閑機器人、護理機器人等。其中家政服務機器人包括吸塵機器人、除草機器人、泳池清理機器人、窗戶清洗機器人等。娛樂休閑機器人包括玩具機器人、教育訓練、娛樂用途的機器人等。

二、我國機器人產業發展面臨的形勢

（一）全球機器人市場規模不斷擴大

據IFR統計，2015年全球工業機器人銷量超過24萬臺，同比增長8%。2006～2015年，全球工業機器人銷量年均增速約為14%。2015年關節式機器人銷量最大，全球銷量超過15萬臺，2010～2015年間的平均增長率約為16%。2015年亞洲地區的工業機器人銷量達到14.4萬臺；歐洲約為5萬臺，同比增長9%，其中東歐增長29%，是全球增長最快的地區之一；美國、加拿大和墨西哥的銷量共計3.4萬臺，同比增長11%。

圖2 2010～2015年全球工業機器人市場規模

2014年全球專用服務機器人銷量為2.4萬臺，較2013年同比增長11.5%；銷售額達到37.7億美元，較2013年同比增長3%。2014年，全球個人/家用服務機器人銷量約為470萬臺，較2013年同比增長28%；銷售額達到22億美元。

2014年全球專用服務機器人銷量構成中，國防和野外機器人占到了專用服務機器人銷量的69%。2014年國防機器人銷售11000臺，占專用服務機器人銷量的45%，其中無人機增加了7%達到9022臺，地面無人駕駛平臺銷量減少了9%達到1629臺。2014年擠牛奶機器人銷售了5180臺，比2013年的4790臺增加了8%。野外機器人銷售了5700臺，占專用服務機器人銷量的24%，銷售額增加12%達到9.89億美元。醫療機器人增加了5%達到1224臺，占專用服務機器人銷量的5%，銷售額達到13.17億美元，占專用服務機器人銷售額的35%。物流機器人系統銷量為2644臺，比2013年增加了27%，占專用服務機器人銷量的7%。預計醫療和物流機器人將較快增長。2014年全球個人/家用服務機器人共銷售約470萬臺，其中家政機器人包括掃地機器人、修草坪機器人、擦窗戶機器人等銷售了約330萬臺，銷售額達到12億美元，比2013年增加了24%。娛樂機器人銷售了約130萬臺，比2013年增加了40%。

圖3 2014年全球專用服務機器人應用領域分布

（二）發達國家紛紛對機器人產業進行戰略布局

發達國家機器人產業發展具有自身的特點和優勢。近年來，發達國家為了保持機器人產業方面的既有優勢并進一步發展，紛紛進行戰略部署。

美國在系統集成、醫療機器人和國防軍工機器人等方面具有優勢。美國政府于2011年正式啟動“先進制造業伙伴計劃1.0”，計劃投入7000萬美元支持新一代機器人研發，重點發展工業、醫療、宇航機器人等。2014年又啟動“先進制造業伙伴計劃2.0”，瞄準1.0計劃制定的目標，提出了加快創新、確保人才輸送管道和改善商業環境三大戰略措施。2012年制定了“美國先進制造業國家戰略計劃”，提出要發展包括機器人在內的先進智能制造技術，力圖搶占全球先進制造業制高點。2013年，美國發布了《機器人技術路線圖：從互聯網到機器人》，該路線圖強調了機器人技術在美國制造業和衛生保健領域的重要作用，同時也描繪了機器人技術在創造新市場、新就業崗位和改善人們生活方面的潛力。

歐盟在工業機器人和醫療機器人領域處于領先地位。2013年，歐委會和以殼牌公司為首的10家企業聯合啟動了石油化工檢測機器人研發項目（PETROBOT），旨在研發能夠替代人類的機器人，檢測用于石油、天然氣、化工行業的壓力容器和存儲罐。2014年歐委會和歐洲機器人協會下屬的180個公司及研發機構共同啟動全球最大的民用機器人研發計劃“SPARC”。計劃到2020年，歐委會投資7億歐元，協會投資21億歐元，共同推動機器人研發。英國2014年發布機器人戰略RAS2020，目的是通過發展使其機器人產業能夠和全球領先的國家競爭，到2025年，市場份額達到全球產值1200億美元的10%。

日本在機器人生產、應用、主要零部件供給和研究等各方面在全球優勢明顯。2004年5月日本發布的“新產業發展戰略”指出重點發展包括機器人在內的7個產業領域。同時，在進一步實施“新產業發展戰略”的“新經濟成長戰略”報告中把機器人放在使日本成為“世界技術創新中心”的支柱地位上。2013年，日本在神奈川縣、茨城縣建立“機器人特區”，分別投資5億日元，并給予稅收優惠等特殊的財政金融政策，推動看護機器人、救災機器人等服務機器人的研發及應用。2015年1月，日本國家機器人革命推進小組發布了《機器人新戰略》，計劃用5年時間完成成立機器人革命促進會、發展面向下一代技術、實施全球標準化戰略等8項重點任務。到2020年的5年間，日本計劃擴大機器人研發投資，推進1000億日元規模的機器人扶持項目。目標是到2020年使日本成為世界機器人創新基地，實現日本機器人應用廣度世界第一，邁向領先世界的機器人新時代。

韓國機器人產業雖起步較晚，但依托汽車、電子等行業，產業競爭力快速提升，目前已躋身機器人強國行列。2008年將服務機器人列為未來戰略性產業，并制定了《智能機器人促進法》，在人才培育、質量品牌和平臺搭建等方面進行了頂層設計。2009年發布了第一個智能機器人開發五年計劃，重點培育產品開發和推廣產業架構。2010年發布了《服務型機器人產業發展戰略》，提出積極培育服務型機器人產業，計劃至2018年將韓國機器人的全球市場份額提升至20%。2012年發布了《機器人未來戰略展望2022》，重點支持韓國企業進軍國際市場，搶占智能機器人產業化的先機，計劃到2022年實現25萬億韓元的產業規模。2014年發布了第二個智能機器人開發五年計劃，側重于通過技術與其他產業如制造業和服務業的融合實現擴張，首要發展服務機器人。

（三）發達國家企業占據工業機器人市場絕大份額

目前， 歐、美、日等發達國家和地區憑借既有的技術優勢占據了市場絕大份額。總體來看，歐洲和日本是工業機器人本體主要供應商，ABB、庫卡、發那科、安川電機四大巨頭占據全球工業機器人本體約50%的市場份額。另外，在機器人系統集成方面，除了機器人本體企業的集成業務，知名的獨立系統集成商還包括德國杜爾、徠斯和意大利柯馬等。在關鍵零部件方面，機器人減速器70%以上市場份額被日本納博特斯克（Nabtesco）和哈默納科（Harmonic）壟斷。

我國工業機器人產業總體上還處于產業形成期，品牌認知度缺乏，應用市場基本被外資企業占據，四大巨頭（ABB、發那科、安川電機、庫卡）產品在中國市場的占有率達70%左右。隨著國外機器人企業紛紛在我國投資建設生產基地，自主品牌工業機器人生產企業發展的市場空間將進一步受限。

（四）全球科技巨頭紛紛布局智能機器人領域

隨著新一代信息網絡技術與機器人技術的加速融合，具備自學習能力和自主解決問題能力的智能機器人成為未來機器人發展的重要方向。谷歌、英特爾、ABB等全球領先的科技巨頭通過收購機器人公司以及大量在人工智能技術方面取得先進成果的公司來加速布局智能機器人領域。2013年以來，美國谷歌公司收購了包括波士頓動力公司在內的，以人工智能、機器人、機械手臂、設計等領域為專長的12家機器人公司，正式進軍機器人領域。2014年，ABB投資了擁有先進的人工智能技術公司的Vicarious，以此提高ABB工業機器人的人工智能化水平，增強工業機器人領域的發展優勢。2016年，英特爾投資了酒店服務機器人廠商Savioke及其典型產品Relay，這款機器人能夠在賓館內傳送牙膏、毛巾等物品，已經在十多家酒店應用。

（五）我國機器人需求潛力巨大

我國現階段的國民經濟和社會發展水平與日本80年代初期相似，工業機器人市場需求處于爆發期。全球制造業每萬名工人使用工業機器人數量由5年前的50臺增加到66臺，其中工業發達國家機器人密度普遍超過200。我國制造業機器人密度由5年前的11增加到36，我國機器人密度較低但增速較快，未來工業機器人市場潛力巨大，需求將繼續保持井噴態勢。預計到2020年，工業機器人保有量在80萬臺以上，密度達150以上。

預計2016年，我國機器人產業仍將面臨較為復雜的發展形勢。但隨著我國勞動力成本快速上漲，人口紅利逐漸消失，生產方式向柔性、智能、精細轉變，構建以智能制造為根本特征新型制造體系迫在眉睫，我國工業機器人新裝機量有望繼續保持較快速度增長，鑒于2015年數據，預計同比增長20%左右。應用領域和區域也將不斷擴展。隨著關鍵崗位機器人替代工程、安全生產（無）人化專項工程和新的應用示范政策的不斷落實，工業機器人的應用領域將有望延伸到勞動強度大的紡織、物流行業，危險程度高的國防軍工、民爆行業，以及對產品生產環境潔凈度要求高的制藥、半導體、食品等行業，和危害人類健康的陶瓷、制磚等行業。隨著我國西部開發、東北振興、中部崛起、東部率先的區域發展總體戰略的加快落實，中、西部工業機器人使用量也將不斷增長，長三角、珠三角等高端制造業集中區域也將會更多地使用工業機器人。

IFR預計，到2018年，我國工業機器人的市場規模將達到15萬臺，占全球銷量超過1/3，遠遠大于第二大市場日本的4萬臺市場規模。汽車產業作為主要銷售領域，將繼續增加工業機器人的使用量。在亞洲地區，對電子產品、新產品、新生產技術的全球需求將加速電子電氣行業產品工序和產品能力的革新。未來幾年，大量而又廉價的工業機器人將被銷售到電子行業。其他行業的工業機器人訂單也會有所增長，如橡膠和塑料工業、金屬和機械行業、制藥行業、食品和飲料行業等。

我國從2012年開始進入人口老齡化快速發展期?！笆濉睍r期是我國第一個老年人口增長高峰，60歲以上老人由1.78億增加到2.21億，老年人口比例由13.3%增加到16%，這使我國養老服務面臨極大挑戰。此外，我國也是地震、洪澇等災害多發國家。這些因素將使得我國有望形成全球最大的服務機器人市場。據易觀智庫預計，到2017年我國服務機器人產業的市場規模將突破200億元。企業的商業模式逐漸清晰、盈利模式多樣化，而隨著技術及服務標準的確立，標桿企業將涌現，其在市場的認可度將大幅提升。

三、我國機器人產業發展現狀

（一）產業規模快速增長

2015年我國工業機器人市場規模繼續保持世界第一，達到6.6萬臺，約占全球銷量的1/4，同比增長16%，約是2012年的3倍，保有量增長至25.6萬臺。骨干企業不斷涌現，機器人產業園快速發展。工業機器人方面的骨干企業有沈陽新松、埃夫特、廣州數控、哈博實、哈工大機器人、新時達、埃斯頓等；服務機器人方面骨干企業主要有科沃斯、康力優藍、納恩博、風行天下、優比選等。典型機器人產業園有上海機器人產業園、常州武進機器人及智能裝備產業園、蕪湖機器人產業園等。

（二）我國是主要的機器人銷售國而不是生產國

日本、韓國和德國是工業機器人主要產銷國，其保有量和年度新增量都位居全球前列。2014年，日本、韓國、德國機器人市場規模分別為2.9萬臺、2.1萬臺、2萬臺，三國市場之和占全球的30.9%，相比2013年的36.3%有所下降。日本機器人制造商國際競爭力強，在全球機器人制造商四大家族中獨占兩席。2013年，日本、韓國、德國機器人保有量分別為30.4萬臺、15.6萬臺、16.8萬臺。韓國、日本的機器人密度在全球居前兩位，2013年，韓國每萬名工人工業機器人擁有量為437臺，日本為323臺。相比之下，我國是工業機器人主要的銷售國而不是生產國。2015年我國機器人的新增量為6.6萬臺，其中國產自主品牌工業機器銷量為2.2萬臺，首次國內市場份額占比超過30%。

（三）形成四大工業機器人聚集區

近年來， 在需求快速擴張及國家自主創新政策作用下，國內一大批企業進入機器人研制和生產行列，我國工業機器人和服務機器人分別進入了初步產業化和產業孕育階段。其中，工業機器人發展已形成環渤海、長三角、珠三角和中西部四大產業集聚區。由于工業基礎、企業意愿等因素，工業機器人應用區域主要集中在廣東、江蘇、上海、北京等地，其工業機器人的擁有量占全國的一半以上。

圖4 我國工業機器人總體布局和特點示意圖

（四）應用行業和領域不斷擴展

2015年我國自主品牌工業機器人應用于國民經濟36個行業大類，87個行業中類，與上年相比應用領域進一步拓展。具體應用行業涉及金屬制品業、農副食品加工業、醫藥制造業、有色金屬冶煉和壓延工業、食品制造業、專用設備制造業、電氣機械和器材制造業、汽車制造業、橡膠和塑料制品業等領域。其中以金屬加工機械制造、物料搬運設備制造為代表的通用設備制造業和以電子器件、通信設備、視聽設備為代表的電子產品制造業，在自主品牌工業機器人銷售總量中的占比最高，分別占18.9%和17.1%。

主要應用領域產品產量增幅差異較大。2015年上半年，我國工業機器人從應用領域看，搬運上下料機器人銷量占總銷量的53%，位居第一位，同比增長109%；焊接與釬焊機器人銷量占比為19%，位居第二位，同比增長32%。從應用行業看，化學原料和化學制品制造業、汽車制造業、橡膠和塑料制品業及電氣機械和器材制造業應用較為集中，共計占銷售總量的58%。其中，黑色金屬冶煉和壓延工業、教育、橡膠和塑料制品業、醫藥制造業、專用設備制造業、家具制造、服裝、服飾業以及酒、飲料和精制茶制造業增速較快。

圖5 2015年上半年我國自主品牌工業機器人應用領域分布情況

（五）外資企業加速在我國的戰略布局

國外機器人企業在我國的投資大體呈現兩個特征。一是從借助銷售渠道發展到全產業鏈進入。國外機器人企業一般是從代理銷售、提供售后服務（機器人的保養、維護、維修等）和技術支持開始進入我國市場，發展到把生產、研發、工程中心都開始轉移到我國，提供全套系列的機器人系統。例如ABB、安川電機、庫卡、徠斯等。二是從整機組裝深入到關鍵部件生產。ABB、安川電機等均已在我國建立了生產基地，安川電機在江蘇省常州市建設的產業機器人工廠，不僅生產用來組裝汽車、搬運、溶接及涂裝等的機器人，而且進行附屬品、零部件的開發、設計、生產；2015年日本納博特斯克株式會社與上海機電聯合投資，落戶江蘇武進高新區，計劃2016年底投產，年產20萬臺精密減速機；庫卡機器人工程中心簽約入駐廣東順德；ABB在廣東珠海設立全資子公司并開展機器人應用集成業務；安川電機聯合美的集團，全面進軍中國家電制造市場。

四、我國機器人產業發展存在的問題

（一）自主創新能力不強

盡管我國基本掌握了本體設計制造、控制系統軟硬件、運動規劃等工業機器人相關技術，但總體技術水平與國外相比，仍存在較大差距；我國缺乏核心及關鍵技術的原創性成果和創新理念，缺乏面向企業及市場需求的問題依然突出；精密減速器、伺服電機、伺服驅動器、控制器等高可靠性基礎功能部件方面的技術差距尤為突出，長期依賴進口。

（二）產品以中低端為主

國產工業機器人以中低端產品為主，主要是搬運和上下料機器人，大多為三軸和四軸機器人，應用于汽車制造、焊接等高端行業領域的六軸或以上高端工業機器人市場主要被日本和歐美企業占據，國產六軸工業機器人占全國工業機器人新裝機量不足10%；來自國外產品的競爭激烈，2015年國產工業機器人在我國銷量為2.2萬臺，在市場總額中占比首次突破30%；外資企業積極擴產，并且從整機組裝深入到關鍵部件生產。

（三）企業成本壓力大

核心部件長期依賴進口的局面依然難以改變，企業成本壓力大。2015年，約75%的精密減速器由日本進口，主要供應商是哈默納科、納博特斯克和住友公司等；伺服電機和驅動超過80%依賴進口，主要來自日本、歐美和我國臺灣地區；關鍵零部件大量依靠進口，導致國內企業生產成本壓力大，比之于外企，國內企業要以高出近4倍的價格購買減速器，以近2倍的價格購買伺服驅動器，企業的盈利能力不容樂觀。

（數據來源：賽迪智庫整理）

（四）自主品牌認可度不高

我國機器人市場由外企主導，自主品牌亟需發展壯大。由于用戶企業已經習慣使用國外品牌，特別是使用量最大、對設備品質要求最高的汽車和電子工業，導致自主品牌的本體和零部件產品不能盡快投入市場，甚至有成功應用經驗的產品也難以實現推廣應用。我國工業機器人生產企業規模普遍較小，九成企業規模在1億元以下，即使龍頭企業沈陽新松2015年銷售收入達到了16.9億元；但與安川、發那科、庫卡等銷售收入均超過百億元人民幣的外企來比，仍然偏小。

（五）行業標準有待進一步規范

我國在機器人方面缺乏行業標準和認證規范，勢必造成質低價廉的惡性競爭。企業在設計產品時缺乏統一的物理安全、功能安全、信息安全等規范指標，技術尚未成熟便搶先上市，導致國產機器人產品質量參差不齊。行業進入門檻低，部分企業未找準產品定位便盲目投入，忽略技術研發，產品以組裝為主，造成大量低端產能。

五、我國機器人產業發展的對策建議

（一）完善政策扶持體系

在資金、稅收、產品銷售補貼等方面出臺相應的扶持政策，提高國產工業機器人使用率；落實生產企業稅收優惠政策；擴充《首臺（套）重大技術裝備推廣應用指導目錄》，以促進自主品牌工業機器人的研發和應用；研究制定行業應用指導政策；允許成立租賃公司促進小企業對于機器人的使用；鼓勵金融資本、風險投資及民間資本參與機器人產業，支持符合條件的企業在海外資本市場直接融資。

（二）加大技術研發力度

加快技術研發， 突破產業技術瓶頸；針對應用需求，開展工業機器人全生命周期可靠性和制造工藝技術研究，攻克關鍵零部件技術并實現產業化；充分利用和整合現有資源，繼續推進研發平臺、應用驗證平臺和整機及關鍵部件檢測中心的建設工作；建設人工智能、感知、識別、驅動和控制等下一代技術研發平臺，同時關注沒有被現有機器人技術體系所納入的如能源、大數據、安全和材料等領域的技術創新。

（三）深入開展示范應用

圍繞加快發展我國智能制造的需求，推動典型應用示范工程。在汽車、電子、紡織、物流、國防軍工、民爆、制藥、半導體、食品等行業開展自主品牌工業機器人的應用示范；推進減速器、控制器、伺服電機及驅動器、傳感器等關鍵零部件的產業化示范應用。

（四）集中突破重點產品

以市場需求為導向，集中主要的技術力量和資金，重點突破面向汽車、電子等高端應用領域的2～3種工業機器人。掌握總體技術，并形成規模應用，進而帶動我國工業機器人相關零部件生產企業的發展；根據客戶多樣化的需求特點，選擇細分市場推出一些性價比高的產品，逐步搶占國內中小企業用戶市場。

（五）加強人才隊伍建設

切實推進產學研一體化人才培養模式，建立校企聯合培養人才的新機制。依托中科院等知名研究機構，通過實施大型合作項目，聯合企業培養出從研發、生產、維護到系統集成的多層次技術人才；運用職業培訓、職業資格制度，通過實際項目鍛煉來培育人才；加強高層次人才引進，吸引海外留學人員回國創新創業。