##经济技术开发区发展机器人产业调研报告.doc

#经济技术开发区发展机器人产业调研报告自国家工信部发布了中国制造2025重点领域技术路线图以来，机器人产业在瞬间被推向了风口浪尖：地方政府就机器人产业频频发放政策福利，机器人产业园区如雨后春笋般出现。事实上，早在2012年5月，工信部就发布了智能制造装备产业“十二五”发展规划，机器人作为智能制造装备的重要组成部分，早已迎来其战略性的发展机会。宏观目前国内机器人市场，发展态势强烈而不均等：越来越多的企业加紧通过不同方式涉足机器人产业，中国的机器人市场硝烟弥漫，截至2014年年底，我国机器人企业已达530余家，其中包括60余家上市公司，而与机器人相关的企业数量甚至超过了4000家。虽然机器人概念在市场热炒，但实际上，大部分机器人公司还在低端挣扎，缺乏核心技术。行业研究显示，尽管中国机器人的市场份额占全球的40%，但是，中国500家机器人企业“小而散”，仅占国内市场不到30%的份额。其中超过50%的份额被“机器人四大家族”瑞士abb、日本发那科、日本安川电机、德国库卡占有。在30%的份额里面，中国企业在中高端的伺服电机、控制器、减速器等关键零部件上基本都依赖进口。据此，今年以来，我们着手展开了针对机器人产业的情况调研，力求还原一个客观、真实的国内机器人行业发展图，以此指导和协助后期开发区机器人产业的招商工作。现将调研情况及思考整理如下：一 定义工业机器人按照ISO定义，它是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。工业机器人的典型应用包括焊接、刷漆、组装、采集和放置（例如包装、码垛和 SMT）、产品检测和测试等; 所有的工作的完成都具有高效性、持久性、速度和准确性。二 历史乔治戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并在1954年申请了专利。 (专利批准在1961年)。在1956年，戴沃尔和约瑟夫恩盖尔柏格基于戴沃尔的原先专利，合作建立了UNIMATION公司。1959年UNIMATION公司的第一台工业机器人在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元。三 机器人组成部件及分类工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有36个运动自由度，其中腕部通常有13个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。通常按照应用环境将机器人分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务、仿人型机器人。基于目前中国经济发展的状况和中国制造业的特征及所处的工业化阶段，我在此主要来分析应用于制造业的工业机器人。业内对工业机器人的细分通常按照坐标形式、驱动方法和运动控制方式进行分类。从工业机器人的运行机理及对所实现功能质量的要求，关节坐标式精确度较高，电力驱动是当今工业机器人驱动的主流，而连续轨迹控制要求是高端工业机器人的基本“素质”。 工业机器人是一种集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等跨学科先进技术于一体的高端制造业重要的智能装备。 从零部件的组成来分析，工业机器人主要有机械本体、伺服系统、减速器和控制器四部分组成。机械主体构成工业机器人的骨架，即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，甚至行走机构。 四 国外前景美国在60年代发明了现实中的机器人，1967年日本川崎重工引进美国技术，随后伴随着日本汽车工业的崛起，工业机器人被引入到汽车产业中。1980年代，德国将工业机器人引入到纺织业中，1990年代后随着技术的进步，工业机器人逐步扩展到制造、安装、检测、物流等生产环节，并广泛应用于汽车整车及零部件、电子电器、轨道交通、电器电力、军工、海洋勘探、航天航空、冶金、印刷出版，家电家具等众多行业。随着工业机器人向更加深度和广度发展以及机器人智能化的提高，机器人的应用范围将继续不断扩大。 应用领域 发达国家主要应用领域： 日本和欧洲是全球工业机器人市场的两大主角，并且实现了传感器、控制器、精密减速机等核心零部件完全自主化。日本60年代末从美国引进机器人技术后，已经成为机器人第一大生产国，并且形成了浓厚的机器人文化，工业机器人约占全球60%份额，代表企业有发那科、安川、那智不二越等。欧洲占据全球工业机器人30%的市场份额，代表企业有瑞士的ABB、德国的库卡、意大利的柯马等。五 中国现状及前景 2013-2017年中国工业机器人行业产销需求预测与转型升级分析报告显示，全球工业机器人的应用领域也有所扩大。2010年，在德国市场，除了汽车行业，食品行业显著增加了机器人的 利用。可见，在药品和化妆品行业和塑料行业，机器人的投资潜力巨大。预计亚洲将成为工业机器人行业发展最快的地区。根据2011年3月发布的中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要，中国在“十二五”时期将加快发展战略性新型产业。国务院在相关决定中指出：“发展战略性新型产业已成为世界主要国家抢占新一轮经济和科技发展制高点的重大战略”，包括“高端装备制造产业”、“新材料产业”、“新能源产业”及“节能环保产业”等。前瞻网分析预测，今后十年我国高端装备制造业的销售产值将占全部装备制造业销售产值的30%以上。工业机器人行业作为高端装备制造产业的重要组成部分，必将在此期间得到更多的政策扶持，实现进一步增长。中国到2014年将成为全球最大的工业机器人消费国。预计到2015年，中国机器人市场需求量将达3.5万台，占全球总量的16.9%，成为规模最大的机器人市场。专家表示，未来3年中国工业机器人市场复合增速可达30%，爆发性增长可期。（图表一）2012年中国市场的占比达到16.28%，当年新安装工业机器人达到2.69万台： （图表二）2012 年中国工业机器人市场销量前十占有率：（图表三）2012年本土品牌机器人销量Top5六 技术原理机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功能和性能的主要因素。工业机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。关键技术包括：（一）开放性模块化的控制系统体系结构：采用分布式CPU计算机结构，分为机器人控制器(RC)，运动控制器(MC)，光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器人控制器(RC)和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。机器人控制器(RC)的主计算机完成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能，而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。（二）模块化层次化的控制器软件系统：软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统Linux上，采用分层和模块化结构设计，以实现软件系统的开放性。整个控制器软件系统分为三个层次：硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能需求，对应不同层次的开发，系统中各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组成，这些功能模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。（三）机器人的故障诊断与安全维护技术：通过各种信息，对机器人故障进行诊断，并进行相应维护，是保证机器人安全性的关键技术。（四）网络化机器人控制器技术：当前机器人的应用工程由单台机器人工作站向机器人生产线发展，机器人控制器的联网技术变得越来越重要。控制器上具有串口、现场总线及以太网的联网功能。可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上位机的通讯，便于对机器人生产线进行监控、诊断和管理。（五）精密减速机、交流伺服电机及控制器是机器人最核心的零部件。目前全球机器人行业，75%的精密减速机被日本的Nabtesco和HarmonicDrive两家垄断（业界俗称RV减速机和谐 波减速机），其中Nabtesco在工业机器人关节领域拥有60%的市场占有率。而交流伺服电机及控制器基本被日本、德国、美国垄断，代表企业有日本的安川、松下，德国的西门子，美国的PMAC。七 知名企业罗列国际机器人联合会（IFR）预测，到2014-2015 年中国将成为全球最大的工业机器人市场。但面对中国庞大的市场，国产品牌的市场份额却很低，长期以来80%-90%的市场份额被国外品牌占据，主要为日本、瑞典、德国、意大利和美国品牌。其中，发那科、安川、库卡和ABB 被称为在国际工业机器人行业四巨头，2009 年至2012 年这四年间，这四家厂商在华销量整体呈明显上扬趋势。2012 年其销量总和达14,470 台，占当年中国机器人市场销量的53.8%。从机器人成本上来看，本体的机械结构占比在30%左右，超过50%的部分来自于伺服系统和减速器这种关键零部件，它们决定了产品的性能、质量以及价格，因此是机器人产业发展必不可少的一个环节。（图表四）工业机器人成本结构比重： （图表五）国内工业机器人关键零部件市场情况及与国外的技术差距：类型公司代表国际主流品牌库卡、柯马、史陶比尔、发那科、安川电机、川崎、那智不二越、欧地希、爱德普、倍福、UR等自主品牌机器人企业沈阳新松、广州数控、安徽埃夫特、南京埃斯顿、唐山开元、昆山华恒、青岛诺力达、万丰科技、新时达、高威科、瑞宏、利迅达、嘉腾电子、众拓、上海沃迪、机科发展、广州万世德、乐佰特、上海电气、时代试金、廊坊智通、上海会通、英集斯、北自控等海外主流机器人核心技术和关键部件供应商欧德神思、纳博特斯克、哈默纳科、住友、上银、忆特斯等本土机器人核心技术和关键部件供应商南通振康、苏州绿的、众合天成、厦门至工、联宜电机、洛阳维斯格、成都卡普诺、南宁宇立、北京诺亦腾等高等院校上海交大、北自所、中科院深圳院、电子科大、中国电科院、广东工大等八 鼓励政策在“十二五”期间，工业机器人也首次成为发展规划的重点发展对象之一。从去年开始，各项政策具体内容的陆续出台，在国务院、工信部、科技部出台的关于“十二五”期间，智能装备领域的发展规划中，均强调要重点开发并突破有关工业机器人及相应关键零部件（如伺服系统、减速器）等技术，明确了工业机器人及相关零部件的发展方向，将有助于完善机 器人产业链，促进产业快速发展，实现制造业的升级转型。发展方向的明确也使得各项补贴政策开始逐步落实，包括软控股份和赛轮股份的轮胎行业工业机器人产业化、海大集团的面向包装物流领域搬运机器人等工业机器人及智能控制系统集成应用，可以预见，随着更多的投资与补贴逐步落实，将会带动工业机器人及其集成应用的快速发展。除政策之外，企业与高校等研究院所的联合，搭建产业的交流平台，也将有助于快速推进我国机器人的产、学、研、用，加速机器人技术与产品在各行业中的普及应用。（图表六）政策列表：时间部门政策法规目的2012国务院“十二五”国家战略性新兴产业发展规划破新型传感器与智能仪器仪表、自动控制系统、工业机器人等感知、控制装置及其伺服、执行、传动零部件等核心关键技术，提高成套系统集成能力2012工信部高端装备制造业“十二五”发展规划智能制造装备中提出重点开发智能控制系统、伺服控制机构、工业机器人和专业机器人等八大类典型的智能测控装置和部件并实现产业化2012科技部智能制造科技发展“十二五”专项规划攻克工业机器人本体、精密减速器、伺服驱动器和电机、控制器等核心部件的共性技术，自主研发工业机器人工程化产品，实现工业机器人及其核心部件的技术突破和产业化。2012财政部财政补贴财政部公示2012年智能制造装备项目拟支持名单，用以支持包括软控股份和赛轮股份的轮胎行业工业机器人产业化、海大集团的面向包装物流领域搬运机器人等工业机器人项目和智能制造系统集成应用2013成立中国机器人产业联盟推动我国机器人的产、学、研、用，加速机器人技术与产品在各行业中的普及应用九 附工信部文件工业和信息化部关于推进工业机器人产业发展的指导意见工信部装2013511号工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的自动化装备,代表着未来智能装备的发展方向。推进工业机器人的应用和发展，对于改善劳动条件，提高产品质量和劳动生产率，带动相关学科发展和技术创新能力提升，促进产业结构调整、发展方式转变和工业转型升级具有重要意义。经过30余年的发展，我国工业机器人产业已形成了较为完善的产业基础，在制造领域、应急救援、野外勘测、资源开发、国防军工等领域都发挥了重要作用。但与发达国家相比，我国工业机器人产业仍存在较大差距。一是产业基础薄弱，关键零部件仍严重依赖进口。二是公共服务平台、标准、人才等产业体系尚待完善。三是自主品牌工业机器人市场影响力弱，推广应用难。四是市场竞争不断加剧，重复建设隐忧显现。为加强行业管理，推进我国工业机器人产业有序健康发展，提出以下指导意见：一、发展目标开发满足用户需求的工业机器人系统集成技术、主机设计技术及关键零部件制造技术，突破一批核心技术和关键零部件，提升量大面广主流产品的可靠性和稳定性指标，在重要工业制造领域推进工业机器人的规模化示范应用。到2020年，形成较为完善的工业机器人产业体系，培育3-5家具有国际竞争力的龙头企业和8-10个配套产业集群；工业机器人行业和企业的技术创新能力和国际竞争能力明显增强，高端产品市场占有率提高到45%以上，机器人密度（每万名员工使用机器人台数）达到100以上，基本满足国防建设、国民经济和社会发展需要。二、主要任务（一）围绕市场需求，突破核心技术。选择汽车、船舶、电子、民爆、国防军工等重点领域，根据用户需求，开展工业机器人系统集成、设计、制造、试验检测等核心技术研究，攻克伺服电机、精密减速器、伺服驱动器、末端执行器、传感器等关键零部件技术并形成生产力。（二）培育龙头企业，形成产业集聚。建立以工业机器人主机企业、系统集成企业为牵引，零部件及产业服务企业协同发展的产业发展格局，实现工业机器人全产业链的可持续发展。大力培育具有国际竞争力的工业机器人骨干企业，积极发展创新型中小企业，形成具有较强竞争力的工业机器人产业集群。（三）突出区域特色，推进产业布局。引导各地方根据自身条件，合理确定工业机器人产业发展模式和规模，依托现有科研制造能力、应用基础、产业园区等特点和优势，科学谋划，因地制宜，有序推进工业机器人区域差异化发展。（四）推动应用示范，促进转型升级。积极利用工业机器人技术改造提升传统产业，提高生产和运行效率，推进节能减排，保障安全生产，促进工业领域的产业升级。抓好一批效果突出、带动性强、关联度高的典型应用示范工程，在工业机器人用量最大的汽车及其零部件行业，在劳动强度大的纺织、物流行业，在危险程度高的国防军工、民爆行业和对产品生产环境洁净度要求高的制药、半导体、食品等行业开展自主品牌工业机器人的应用示范。（五）加强总体设计，完善标准体系。强化统筹协作，依托跨部门、跨行业的标准化研究机制，协调推进工业机器人标准体系建设。按照急用先立、共性先立原则，加快基础共性标准、关键技术标准和重点应用标准的研究制定。鼓励和支持国内机构积极参与国际标准化工作，提升自主技术标准的国际话语权。（六）强化公共服务，创新服务模式。不断完善产业公共服务体系，集中人才、技术和实验条件等资源，建立和完善创新能力强、运行机制灵活、能为产业提供强有力技术支撑的工业机器人设计、研发、检测、试验验证、认证认可等公共服务平台，推进第三方检测认证体系的建立和完善。（七）推进国际合作，提升行业水平。加强工业机器人技术的国际交流与合作，引导国内企业与国际优势企业在工业机器人关键技术、关键部件、主机及系统集成等方面进行研发合作，充分利用国际创新资源带动自主品牌工业机器人的发展。支持国内企业参与全球工业机器人市场竞争，推动我国自主技术和标准走出去。三、保障措施（一）加强统筹协调。建立跨部门、跨行业、跨区域、军地之间的工业机器人发展统筹协调机制，研究重大问题，协调制定