大有可為的工業機器人

富士康曾拋出過“百萬機器人”計劃

“不是不想用國產工業機器人，而是差距的確很明顯，生產線一天幾十萬甚至上百萬的產值，長時間工作下， 有些國產工業機器人生產出來的成品精度就有些偏差了，而且考察了不少國內所謂的機器人企業，發現就是個組裝企業，核心部件都是買國外企業的。當然，國外工業機器人也很坑，不僅價格賣得貴，而且從落地組裝到調試，根本不讓我們插手，想搬個工廠都還得重新付款請他們來操作一次，真的是地面稍有不平或者移動了點點就會‘罷工，不得不再請供貨商過來一次，用著還是憋屈，可人家長時間工作的穩定性又讓你不得不選……”——多年前同國內某企業智能生產線負責人的談話讓筆者記憶猶新，多年過去了，國內工業機器人的狀況怎樣了呢？

攪動制造業的工業機器人

“十年前，富士康科技集團CEO郭臺銘雄心勃勃地宣稱在2014年裝配100萬臺機械臂，5年到10年內看到首批完全自動化的工廠。然而，十年過去了，人工依舊是富士康3C產品線的主力。”—— 富士康“百萬機器人”計劃的受挫并不意味著機器代人只能停留在想象。

事實上，富士康機器人計劃受挫的主要原因在于他們沒有很好地了解3C機器人（Computer、Communication、Consumer Electronics）行業發展，而錯誤在于把汽車機器人制造行業的經驗和技術用在了3C行業。汽車行業的機器人屬于“傻大笨粗”的自動化設備，精度低、位置控制相對簡單，包括庫卡、ABB、發那科、安川等四大機器人企業都擁有了成熟的經驗。相比而言，3C機器人的精度和位置控制等技術難度是汽車行業的10倍，在這個領域，成熟的供應商仍處于空白狀態。

大環境方面，人口老齡化和勞動力成本上升是兩大不可逆的趨勢，勞動密集型代工生產為核心的制造業務面臨著勞動成本快速上漲的挑戰，因而機器人替換人工是大勢所趨。當前全球經濟增速放緩，市場需求個性化以及技術產品迭代更新速度快等問題驅使傳統制造模式批量、剛性和大規模退出舞臺，進入一個新的智能制造和工業 4.0 時代。當下工業互聯、信息技術和生產技術方面的突破融合使得機器人能夠超越傳統機械設備的概念，成為一個集大數據、云計算、人工智能為一體的產品，從而賦予機器人以成長性，帶動傳統的工業機器人不斷往其他領域拓展和延伸。

據IFR 數據統計，2020 年韓國工業機器人密度位居世界首位（932 臺/萬人），新加坡/日本/德國的密度分別為 605/390/371 臺/萬人。中國作為全球工業機器人銷量最大的國家，機器人密度較之發達國家仍處于低位，2020 年中國工業機器人密度僅為246 臺/萬人。但同比增速來看，中國工業機器人密度上升速度最快，預計未來國內工業機器人密度將大幅提高，國內市場潛力巨大。

快速推進的國產替代化

較歐美等發達國家市場而言，國內裝備制造行業自動化起步較晚，在整體行業技術水平和市場規模上仍與國外有較大差距，最終用戶對設備升級換代的要求必將極大地推動數控機床行業的發展。

在由“中國制造”走向“中國創造”的過程中，我國政府高度重視裝備制造業及其關鍵零部件產業的發展，政策支持力度不斷加大。工信部《高端裝備制造業“十二五”發展規劃》將“智能制造裝備”列為五大重點發展領域之一，并明確指出要重點突破關鍵智能技術、核心智能測控裝置與部件，開發智能基礎制造裝備和重大智能制造成套裝備，為我國工業機器人企業發展指明了方向。

工業機器人產業鏈包括上游核心零部件生產、中游本體制造和下游系統應用集成，其中上游生產核心零部件包括減速器、伺服電機和控制系統;中游生產工業機器人本體;下游是為實現工業機器人本體在相關領域的應用而進行系統集成。由于國外技術起步較早，海外零部件企業具有先發優勢。從產業各環節來看，上游核心零部件控制器全球主要為“四大家族”主導，國內廠商包括埃夫特和埃斯頓等第一梯隊企業，減速器全球市場主要廠商是哈默納科、納博特斯克和住友，國內廠商有綠的諧波和南通振康，伺服系統全球主要廠商為安川、松下和三洋，國內廠商主要為埃斯頓、新時達和匯川技術;中游機器人整機制造全球市場由四大家族主導，國內主要廠商為埃夫特、新松機器人和埃斯頓;下游系統集成全球市場主要被ABB 、庫卡、愛孚迪（FFT ）和柯馬（COMAU）占據，國內主要有埃夫特和新時達等廠商。

從各個環節來看，上游的核心零部件生產存在較大的技術壁壘并構成工業機器人本體70%的生產成本，是產業鏈的主要價值高地，上游價值高地主要被外資品牌壟斷;中游本體市場來看，2017 年至2019 年內資品牌在國內的市場份額持續上漲，2019 年國內品牌市場份額達64%，同比增長16.36%;下游市場來看，內資集成商在下游市占率較高，但高端領域有待突破。

根據MIR DATABANK 數據庫，截至2021 年6 月內資集成商占據約80%的市場份額。而經過多年的發展和沉淀，目前整體來看，埃斯頓、匯川技術、綠的諧波等一批內資品牌已突破核心技術壁壘，內資品牌愈發注重打造品牌核心競爭力，有望在2025 年實現《中國制造2025》提出的市場份額占比50%的目標。

工業機器人“四大家族”情況? ?資料源于各公司官網及國金證券

從打螺絲到造車的工業機器人

機器人是當代新技術的重要領域。它在工業部門的廣泛應用，? 把生產自動化提高到一個新的高度，? 而機器人工業本身將成為未來工業發展的重要支柱。雖然第一臺機器人在美國誕生，但是晚于美國起步的日本工業機器人產業發展迅猛，如今已成為全球機器人產銷大國，被譽為“機器人王國”。而通過與日本工業機器人產業的對比，我們或許能看到我國工業機器人發展的趨勢。

對比日本人均工資和機器人密度，我們發現其變化有趨同性。1960-1990 年間日本人均工資和機器人密度均處于快速提升期，而 1990 年以來波動下滑至穩定。反觀國內人均工資，仍處于快速增長期。勞動力不足、勞動力成本過高仍是當前制造業面臨的嚴峻問題。根據IFR 數據統計，2020 年國內工業機器人密度為 247 臺/萬人，假設按照工信部“十四五”規劃預測，2025年工業機器人密度達500 臺/萬人，國內人口基數不變，則國內工業機器人銷量仍有翻倍空間。

而在工業機器人應用方面，工業機器人起步時主要面向下游汽車行業。近年來新能源產業發展如火如荼，而中國在全球新能源浪潮中扮演著“排頭兵”的角色，充分受益于全球新能源發展機遇的同時，推動工業機器人在新能源汽車領域的落地。

新能源領域中大量使用機器人的場景包括鋰電池、光伏和新能源車。以鋰電池行業為例，由于其產線對于節拍、統一性要求較高，十分適合工業機器人的使用。具體從鋰電池各個生產環節來看，組裝線會大量使用SCARA 和六軸機器人，而模組和PACK 端會用到大負載的六軸和 SCARA 機器人。綜合來看，以東吳證券為代表的機構保守估計 1GWh 的鋰電池產線會用到約100臺機器人，且隨著未來產線自動化率的不斷提升，工業機器人使用量仍有上升空間。

隨著機器人技術的進步和經濟性的提升，其在電子、金屬制造、食品飲料、塑料制品等生命周期較短的一般工業中的應用也不斷普及，橫向拓寬下游應用領域的發展趨勢逐漸明確。多元化有望成為我國工業機器人未來發展方向，而在數據方面，2021年我國非汽車領域的應用占比超過70%的數據也從側面證明了這一點。

新能源汽車生產環節已大量運用機器人

2010-2021 年我國工業機器人下游中非汽車領域占比逐步提升? 數據來源：MIR

核酸采樣機器人

走進人們生活的口咽采樣機器人系統

“刷身份證，拿下封板，再拿一個一次性紙杯，咬住紙杯，人們的口腔由此被固定在比較小的范圍，按下啟動按鈕，機器人使用機械臂從窗口伸出拭子，完成采樣。從機械臂的啟動開始，開蓋、采樣、關蓋，總共需要30秒左右。”——這便是一臺核酸采樣機器人同你的交互。

工業機器人同大眾的距離遠沒想象的遠，口咽采樣機器人的研發初衷是為了減輕一線醫護人員的壓力，讓其從悶不透氣的防護服中抽身出來，也減少了其高危暴露風險。據了解，機器人利用先進的激光SLAM技術預先存儲環境地圖，并且通過在線的路徑規劃技術移動到任意用戶指定的采樣位置。

采樣開始前，機器人雙臂協同操作采樣管的開閉蓋和掃碼、鼻咽拭子的抓取和標定。用戶到位后，通過平板交互界面掃描健康碼等身份信息，機器人自動將采樣管和身份信息綁定并上傳至公共衛生檢驗平臺。然后，機器人利用3D視覺和六維力控制技術，安全、準確、快捷地對用戶進行鼻咽拭子核酸采樣，之后自動剪斷拭子并針對采樣管、夾爪、機體等關鍵部件進行消殺，隨后到下一個采樣點繼續采樣。

此外，搭載采用3D視覺識別技術的智能加油機器人也開始在加油站落地，利用AI識別等手段實現油蓋、加油口等位置的精確定位，通過機器人學習與訓練，實現通過二維圖像中的輪廓信息和三維點云信息的匹配和優化，從而完成開關車輛油倉外蓋、開關車輛油倉內蓋、插拔油槍等全流程自主加油作業，極大地提升了車輛加油時的服務質量與加油速度。