富士康曾拋出過“百萬機器人”計劃

“不是不想用國產(chǎn)工業(yè)機器人，而是差距的確很明顯，生產(chǎn)線一天幾十萬甚至上百萬的產(chǎn)值，長時間工作下， 有些國產(chǎn)工業(yè)機器人生產(chǎn)出來的成品精度就有些偏差了，而且考察了不少國內(nèi)所謂的機器人企業(yè)，發(fā)現(xiàn)就是個組裝企業(yè)，核心部件都是買國外企業(yè)的。當然，國外工業(yè)機器人也很坑，不僅價格賣得貴，而且從落地組裝到調(diào)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(wěn)定性又讓你不得不選……”——多年前同國內(nèi)某企業(yè)智能生產(chǎn)線負責人的談話讓筆者記憶猶新，多年過去了，國內(nèi)工業(yè)機器人的狀況怎樣了呢？

攪動制造業(yè)的工業(yè)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(nèi)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(chǎn)品線的主力?！薄?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(yè)發(fā)展，而錯誤在于把汽車機器人制造行業(yè)的經(jīng)驗和技術用在了3C行業(yè)。汽車行業(yè)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(fā)那科、安川等四大機器人企業(yè)都擁有了成熟的經(jīng)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(yè)的10倍，在這個領域，成熟的供應商仍處于空白狀態(tài)。

大環(huán)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(chǎn)為核心的制造業(yè)務面臨著勞動成本快速上漲的挑戰(zhàn)，因而機器人替換人工是大勢所趨。當前全球經(jīng)濟增速放緩，市場需求個性化以及技術產(chǎn)品迭代更新速度快等問題驅使傳統(tǒng)制造模式批量、剛性和大規(guī)模退出舞臺，進入一個新的智能制造和工業(yè) 4.0 時代。當下工業(yè)互聯(lián)、信息技術和生產(chǎn)技術方面的突破融合使得機器人能夠超越傳統(tǒng)機械設備的概念，成為一個集大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能為一體的產(chǎn)品，從而賦予機器人以成長性，帶動傳統(tǒng)的工業(yè)機器人不斷往其他領域拓展和延伸。

據(jù)IFR 數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2020 年韓國工業(yè)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(yè)機器人銷量最大的國家，機器人密度較之發(fā)達國家仍處于低位，2020 年中國工業(yè)機器人密度僅為246 臺/萬人。但同比增速來看，中國工業(yè)機器人密度上升速度最快，預計未來國內(nèi)工業(yè)機器人密度將大幅提高，國內(nèi)市場潛力巨大。

快速推進的國產(chǎn)替代化

較歐美等發(fā)達國家市場而言，國內(nèi)裝備制造行業(yè)自動化起步較晚，在整體行業(yè)技術水平和市場規(guī)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(shù)控機床行業(yè)的發(fā)展。

在由“中國制造”走向“中國創(chuàng)造”的過程中，我國政府高度重視裝備制造業(yè)及其關鍵零部件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，政策支持力度不斷加大。工信部《高端裝備制造業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》將“智能制造裝備”列為五大重點發(fā)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(fā)智能基礎制造裝備和重大智能制造成套裝備，為我國工業(yè)機器人企業(yè)發(fā)展指明了方向。

工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈包括上游核心零部件生產(chǎn)、中游本體制造和下游系統(tǒng)應用集成，其中上游生產(chǎn)核心零部件包括減速器、伺服電機和控制系統(tǒng);中游生產(chǎn)工業(yè)機器人本體;下游是為實現(xiàn)工業(yè)機器人本體在相關領域的應用而進行系統(tǒng)集成。由于國外技術起步較早，海外零部件企業(yè)具有先發(fā)優(yōu)勢。從產(chǎn)業(yè)各環(huán)節(jié)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(nèi)廠商包括埃夫特和埃斯頓等第一梯隊企業(yè)，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(nèi)廠商有綠的諧波和南通振康，伺服系統(tǒng)全球主要廠商為安川、松下和三洋，國內(nèi)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(nèi)主要廠商為埃夫特、新松機器人和埃斯頓;下游系統(tǒng)集成全球市場主要被ABB 、庫卡、愛孚迪（FFT ）和柯馬（COMAU）占據(jù)，國內(nèi)主要有埃夫特和新時達等廠商。

從各個環(huán)節(jié)來看，上游的核心零部件生產(chǎn)存在較大的技術壁壘并構成工業(yè)機器人本體70%的生產(chǎn)成本，是產(chǎn)業(yè)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(nèi)資品牌在國內(nèi)的市場份額持續(xù)上漲，2019 年國內(nèi)品牌市場份額達64%，同比增長16.36%;下游市場來看，內(nèi)資集成商在下游市占率較高，但高端領域有待突破。

根據(jù)MIR DATABANK 數(shù)據(jù)庫，截至2021 年6 月內(nèi)資集成商占據(jù)約80%的市場份額。而經(jīng)過多年的發(fā)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(nèi)資品牌已突破核心技術壁壘，內(nèi)資品牌愈發(fā)注重打造品牌核心競爭力，有望在2025 年實現(xiàn)《中國制造2025》提出的市場份額占比50%的目標。

工業(yè)機器人“四大家族”情況? ?資料源于各公司官網(wǎng)及國金證券

從打螺絲到造車的工業(yè)機器人

機器人是當代新技術的重要領域。它在工業(yè)部門的廣泛應用，? 把生產(chǎn)自動化提高到一個新的高度，? 而機器人工業(yè)本身將成為未來工業(yè)發(fā)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(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，如今已成為全球機器人產(chǎn)銷大國，被譽為“機器人王國”。而通過與日本工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的對比，我們或許能看到我國工業(yè)機器人發(fā)展的趨勢。

對比日本人均工資和機器人密度，我們發(fā)現(xiàn)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(wěn)定。反觀國內(nèi)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(yè)面臨的嚴峻問題。根據(jù)IFR 數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2020 年國內(nèi)工業(yè)機器人密度為 247 臺/萬人，假設按照工信部“十四五”規(guī)劃預測，2025年工業(yè)機器人密度達500 臺/萬人，國內(nèi)人口基數(shù)不變，則國內(nèi)工業(yè)機器人銷量仍有翻倍空間。

而在工業(yè)機器人應用方面，工業(yè)機器人起步時主要面向下游汽車行業(yè)。近年來新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)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(fā)展機遇的同時，推動工業(yè)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(yè)為例，由于其產(chǎn)線對于節(jié)拍、統(tǒng)一性要求較高，十分適合工業(yè)機器人的使用。具體從鋰電池各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)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(chǎn)線會用到約100臺機器人，且隨著未來產(chǎn)線自動化率的不斷提升，工業(yè)機器人使用量仍有上升空間。

隨著機器人技術的進步和經(jīng)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(yè)中的應用也不斷普及，橫向拓寬下游應用領域的發(fā)展趨勢逐漸明確。多元化有望成為我國工業(yè)機器人未來發(fā)展方向，而在數(shù)據(jù)方面，2021年我國非汽車領域的應用占比超過70%的數(shù)據(jù)也從側面證明了這一點。

新能源汽車生產(chǎn)環(huán)節(jié)已大量運用機器人

2010-2021 年我國工業(yè)機器人下游中非汽車領域占比逐步提升? 數(shù)據(jù)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(tǒng)

“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?！薄@便是一臺核酸采樣機器人同你的交互。

工業(yè)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(fā)初衷是為了減輕一線醫(yī)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(jù)了解，機器人利用先進的激光SLAM技術預先存儲環(huán)境地圖，并且通過在線的路徑規(guī)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(xié)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(wèi)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(xù)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(xiàn)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(xiàn)通過二維圖像中的輪廓信息和三維點云信息的匹配和優(yōu)化，從而完成開關車輛油倉外蓋、開關車輛油倉內(nèi)蓋、插拔油槍等全流程自主加油作業(yè)，極大地提升了車輛加油時的服務質(zhì)量與加油速度。