我國工業機器人創新能力漸強，核心零部件國產化趨勢初現
發布時間:
2019-04-23
工業機器人巨頭企業主要集中在日本、美國、德國等工業發達的國家，我國在工業機器人領域的研究主體早期主要集中在高校和科研院所，隨著我國機器人市場的不斷擴大，尤其是2013年躍居全球首位以來，越來越多的企業參與其中，并取得了不俗的成績，國產機器人的市場份額也在不斷擴大。? 人工智能、機器人、5G通信技術、物聯網、大數據等尖端科技現已成為各國競相角逐的核心技術。機器人在新工業革命中占據著重要地位，作為第
工業機器人巨頭企業主要集中在日本、美國、德國等工業發達的國家，我國在工業機器人領域的研究主體早期主要集中在高校和科研院所，隨著我國機器人市場的不斷擴大，尤其是2013年躍居全球首位以來，越來越多的企業參與其中，并取得了不俗的成績，國產機器人的市場份額也在不斷擴大。
人工智能、機器人、5G通信技術、物聯網、大數據等尖端科技現已成為各國競相角逐的核心技術。機器人在新工業革命中占據著重要地位，作為第四次工業革命的重要體現之一，工業機器人既是智能裝備產業的重要組成部分，也是支撐我國制造業轉型升級的重要基礎。
我國自2013年起成為全球最大的工業機器人消費市場，但高端機器人市場長期被國外品牌壟斷，國產工業機器人以中低端產品為主且僅占市場份額的30%左右。從產業鏈來看，產業附加值高的上游幾乎被日本和德國企業壟斷，產業鏈中游成為各國爭奪的焦點，而我國主要集中在下游集成應用環節。
工業機器人產業鏈上游被全球龍頭企業壟斷，如日本發那科(FANUC)工業機器人伺服系統和控制系統能自制，且可以享受機床業務中零部件協同帶來的規模效應，使得該公司保持了較好的盈利性。產業鏈中游未形成壟斷局面，為各國研究的熱點。產業鏈下游的系統集成商在整個價值增值傳遞的過程中具有獨特的優勢，發揮橋梁作用。
一、全球各主要國家均以機器人作為重要切入點來推動產業轉型升級
從2013年德國政府推出“工業4.0戰略”、美國制定《從互聯網到機器人——美國機器人路線圖》，到2014-2015年韓國提出《智能機器人基本計劃(2014-2018)》、日本發布《機器人新戰略》，再到2016年我國發布《機器人產業發展規劃(2016-2020年)》，全球各主要國家紛紛以機器人作為重要切入點來推動產業轉型升級。
日本通過增加產、學、官合作，來鞏固機器人產業的培育能力，在戰略性推進機器人開發與應用的同時，打造應用機器人所需的環境，使機器人隨處可見。美國從多方面分析了各類機器人的發展路線圖，來加強其在機器人技術方面的領先地位。德國構建嵌入式制造“智能生產”系統，驅動生產系統走向智能化。
韓國積極推動服務型機器人產業的發展，將政策焦點放在擴大韓國機器人產業并支持本國機器人企業進軍海外市場等方面。我國旨在實現我國機器人關鍵零部件和高端產品的重大突破，實現機器人質量可靠性、市場占有率和龍頭企業競爭力的大幅提升。
二、工業機器人技術高度集中，國際巨頭的引領和帶動作用明顯
工業機器人巨頭企業主要集中在日本、美國、德國等工業發達的國家，如日本發那科(FANUC)、安川電機(Yaskawa)、川崎重工(KawasakiHeavy)，德國庫卡公司(KUKA)，瑞士ABB公司等。它們在工業機器人領域有著長期深入的技術積累，以及緊跟時代的創新能力，逐漸形成了各具特色的技術創新路線和產品，并構建了核心競爭力。德國工業機器人的研究和應用在世界上處于領先地位，韓國也在不斷發力。
全球工業機器人產業鏈中，以日本發那科、安川電機、德國庫卡、瑞士ABB等為代表的龍頭企業在機器人本體制造、相關技術和服務及系統集成甚至核心零部件等多方面擁有顯著優勢，抓住了產業價值鏈上的利潤關鍵點，具備很強的盈利能力。
工業機器人核心零部件位于產業鏈上游，其中日本企業處于絕對領先地位，如發那科、安川電機等，其產業鏈各環節發展完善，技術研發和市場擴張均十分活躍。工業機器人關鍵零部件包括精密減速器、伺服電機及驅動、控制器等，是價值鏈中利潤關鍵點，機器人制造企業與其上游零部件企業的關系呈現出供應商壟斷型特殊形態。工業機器人本體設計處于產業鏈中游，技術門檻較核心零部件低，產業附加值較系統集成應用高，為全球各國研究的熱點，主要企業有發那科、松下、安川電機、三星等。機器人控制系統同樣處于產業鏈中游，也是全球各國研究的熱點，主要企業有發那科、本田、ABB、愛普生機器人等。
如發那科產品系列多達240種，數控系統銷售額在全球市場上占50%，在日本國內占70%。安川電機機器人產品包含焊接、裝配、噴漆、搬運等類型，庫卡產品包括貨盤堆垛機器人、龍門架機器人、凈室機器人、不銹鋼機器人、耐高溫機器人、焊接機器人等，ABB產品包括多關節型機器人、協作機器人、并聯機器人、噴涂機器人等。
工業機器人國際巨頭利用知識產權為產品保駕護航。發那科專利部署的主要區域是日本、美國、德國和中國，專利申請的主要技術方向為機器人手臂、機器人末端機構和控制單元。ABB專利部署的主要區域是美國、歐洲和中國，專利申請的主要技術方向為機械手和控制單元。
三、國內企業接力科研院所，逐漸成為我國工業機器人技術創新的主力
我國在工業機器人領域的研究主體早期主要集中在高校和科研院所，如哈爾濱工業大學、清華大學、北京航空航天大學等，但隨著我國機器人市場的不斷擴大，尤其是2013年躍居全球首位以來，越來越多的企業參與其中，以下游的系統集成作為切入點，不斷提升技術創新能力，逐步開展中上游的技術研發和產品開發，取得了不俗的成績，國產機器人的市場份額也在不斷擴大。
在日益增長的市場需求推動下，我國工業機器人技術創新的主力逐漸從高校和科研院所轉移到企業。沈陽新松機器人自動化股份有限公司、廣州數控設備有限公司、南京埃斯頓自動化股份有限公司、安徽埃夫特智能裝備股份有限公司、上海新時達電器股份有限公司、廣東拓斯達科技股份有限公司、哈爾濱博實自動化股份有限公司、上海沃迪自動化裝備股份有限公司是我國工業機器人代表性的企業。
如沈陽新松機器人是全球機器人產品線最全的廠商之一，也是國內最大的機器人產業化基地。產品線涵蓋工業機器人、潔凈機器人、移動機器人、特種機器人及智能服務機器人五大系列，在工業機器人領域的專利數量于2015-2017年達到頂峰，專利申請的主要技術方向為機器人本體和控制單元。
我國工業機器人領軍企業的技術主要來源于具有較強科研實力的高校和科研院所。如哈工大機器人集團是由哈爾濱工業大學高新技術園區建設發展形成的，哈爾濱博實自動化股份有限公司是由哈爾濱工業大學及機器人研究所科研骨干創辦，新松機器人自動化股份有限公司隸屬中國科學院沈陽自動化研究所。
四、工業機器人正在向智能化、模塊化和系統化方向發展
工業機器人智能化，即讓機器人有感覺、有知覺，能夠迅速、準確地檢測及判斷各種復雜的信息。隨著執行與控制、自主學習與智能發育等技術進步，機器人將從預編程、示教再現控制、直接控制、遙操作等被操縱作業模式，逐漸向自主學習、自主作業方向發展。
通過標準化模塊組裝制造工業機器人將成為趨勢。當前，各個國家都在研究、開發和發展組合式機器人，這種機器人將由標準化的伺服電機、傳感器、手臂、手腕與機身等工業機器人組件標準化組合件拼裝制成。
研究新型機器人結構是未來發展趨勢。新型微動機器人結構可以提升工業機器人的作業精度、改善工業機器人的作業環境。研制新型工業機器人結構將成為適應工作強度高、環境復雜作業的需求。
我國工業機器人的大部分核心部件為自主研發和生產，在同類產品中價格優勢明顯，性價比較高。且供貨周期短，服務響應水平及時，在金屬形成等領域行業應用經驗豐富。但我國在工業機器人領域起步較晚，產業主要在中下游行業，生產和銷售規模較小。
整體來看，我國工業機器人核心零部件國產化的趨勢已經開始初步顯現，但技術和經驗積累還需要一定時間，大多數企業還處于小批量生產和推廣應用階段。因此，培育具有國際競爭力的龍頭企業，帶動中小企業向“專、精、特、新”方向發展，形成集群效應，增強產業競爭合力，將是未來我國機器人產業發展努力的方向。
中國科學技術信息研究所科技報告服務與產業情報研究中心產業情報研究團隊，匯集了來自理學、工學、管理學、情報學等不同學科背景的博士、博士后，主要開展前沿跟蹤、技術預測、產業規劃、科技評價、政策研究等工作，為政府、科研機構、企業提供最新資訊、專題研究與決策支撐。
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