看好工业机器人开启了智能制造、绿色环保、低成本的未来工业新时代_W

1、东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分 机械行业 2014 年投资策略： 证券研究报告行业研究机械行业 看好工业机器人：开启了智能制造、绿 色环保、低成本的未来工业新时代投资评级：看好 投资要点n 英国经济学人杂志对第三次工业革命的定义是：以数字化的智能制造、新能源、新材料的运用为代表的一个新时代。从成本方面看，机器人的优势越来越明显。在人力成本逐年上 升的同时（平均每年上升 7%），机器人的成本却在逐年下降 （平均每年下降 5%）。平均成本回收期已经缩减到 2 年左右。 n 放眼机器人强国，国家政策是驱动力，价格优势是直接需求。回头看日本、韩国、德国等机器人强国，机器人产业的发展与一

2、个国家的经济社会发展阶段直接相关，其中国家的产业支持政策是最有力的驱动力，另外，只有机器人价格下降才会带来最直接的需求上升。 n 主要投资逻辑：从竞争格局看，日系欧系的 ABB、库卡、发那科、安川四巨头占据了中国市场超过 55%的份额。我们看好国内机器人企业克服技术难关后，会继续提高核心竞争力和突出成本优势。 从核心零部件国产化看，控制器、伺服电机和减速器是机器人的三大核心零部件。过去核心零部件过度依赖进口，严重制约 着行业发展。目前国内大部分本体制造企业，均实现控制器自主生产，在核心零部件上取得了突破。只要实现关键零部件产品的升级跨越，就可以以支撑机器人整机发展，未来替代进口的效应也会逐步释

3、放。 从政策落实看，在十二五规划中，国家已经把工业机器人作为智能制造装备的重要部分。机器人产业的发展与国家从“制造业大国”向“制造业强国”的转型相契合。 n 我们的结论：中国工业机器人的高增速时代已经到来。原因 1：人口红利不再，制造业转型增量需求大。 原因 2：国家政策先行，全方位释放政策红利。 n 重点推荐标的：汇川技术（300124），新时达（002527），巨星科技（002444），上海机电（600835），亚威股份（002559）n 风险提示需求低于预期风险、行业竞争加剧风险、产业链整合风险。 2014 年 12 月 12 日证券分析师黄海方执业资格证书号码：S06005110100

4、160512-62938653研究助理周尔行业走势 机械行业 2014 年 12 月 12 日1. 工业机器人的定义、关键技术、发展趋势1.1 工业机器人的定义1954 年美国戴沃尔最早提出了“工业机器人”的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现，这就是所谓的示教再现机器人。 现有的机器人差不多都采用这种控制方式。1959 年第一台工业机器人在美国诞生，开创了机器人发展的新。 工业机器人在工业生产中能代替人做某些单

5、调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。 当然，随着科技的进步和工业机器人应用的广泛，各个国际标准化组织和各国的工业机器人行业协会都对其有着各种不同的定义和发展战略。 1.2 工业机器人的核心技术工业机器人的核心技术可以归结为关键零部件的生产工艺水平。机器人关键基础部件是指构成机器人传动系统，控制系统和人机交互系统， 这些系统对机器人性能起到关键影响作用，并具有通用性和模块化的部件单元。 机器人关键基础部件主要分成以下三部分：高精度机

6、器人减速机， 高性能交直流伺服电机和驱动器，高性能机器人控制器等。 同时，工业机器人是一门多学科交叉的技术，涉及到机械设计、计算机、传感器、自动控制、人机交互、仿生学等多个学科。因此，机器人领域中需要研究的问题非常多，而其中感知、定位和控制是机器人技 术的三个重要问题。第一，环境感知目前，在结构化的室内环境中，以机器视觉为主并借助于其他传感器 的移动机器人自主环境感知、场景认知及导航技术相对成熟。而在室外实际应用中，由于环境的多样性、随机性、复杂性以及天气、光照变化 的影响，环境感知的任务要复杂得多，实时性要求更高，这一直是国内外的研究热点。多传感器信息融合、环境建模等是机器人感知系统面临的技

7、术任务。 多传感器信息融合指的是将多种传感器的信息有机地融合起来，通过处理来自不同传感器的信息冗余、互补，就可以构成一个覆盖几乎所有空间和时间的检测系统，可以提高感知系统的能力。因此，利用机器视觉信息丰富的优势，结合由雷达传感器、超声波雷达传感器或红外线传感器等获取距离信息的能力，来实现对本车周围环境的感知成为各国学者研究的热点。 环境建模，是指根据已知的环境信息，通过提取和分析相关特征，将其转换成机器人可以理解的特征空间。构造环境模型的方法分为几何建模方法和拓扑建模方法。几何建模方法通常将移动机器人工作环境量化分解成一系列网格单元，以栅格为单位记录环境信息，通过树搜索或距离转换寻找路径；拓扑

8、建模方法将工作空间分割成具有拓扑特征的子空 东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分 机械行业 2014 年 12 月 12 日间，根据彼此连通性建立拓扑网络，在网络上寻找起始点到目标点的拓扑路径，然后再转换为实际的几何路径。 第二，自主定位虽然 GPS 已能提供高精度的全局定位，但其应用具有一定局限性，自 主定位仍然困扰着机器人的生产厂商。例如在室内 GPS 信号很弱；在复杂的城区环境中常常由于 GPS 信号被遮挡、多径效应等原因造成定位精 度下降、位臵丢失；而在军事应用中，GPS 信号还常受到敌军的干扰等。因此，不依赖 GPS 的定位技术在机器人领域具有广阔的应用前景。 目前最常用的

9、自主定位技术是基于惯性单元的航迹推算技术，它利用 运动估计（惯导或里程计），对机器人的位臵进行递归推算。第三，运动控制在地面上移动的机器人按移动方式不同，大概可以分成两类，一类是轮式或履带式机器人，另一类是行走机器人，二者各有特点。 轮式机器人稳定性高，可以用较快的速度移动，无人车、外星探测器 等都是典型的代表。对无人车来说，在高速行驶时稳定性会下降。因此， 根据速度的不同需要采取不同的控制策略。在高速行驶时通过增加滤波器、状态反馈等措施来提高稳定性。 行走机器人稳定性差，移动速度慢，但可以跨越比较复杂的地形，比 如台阶、山地等。与轮式机器人不同的是，行走机器人本身是个不稳定 的系统，因此运动

10、控制首先要解决稳定性的问题，然后才能考虑使其按既定的轨迹移动的问题。 1.3 工业机器人的发展趋势1. 性能提高，售价下降。工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可素性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从 91 年的 103 万美元降至 97 年的 65 万美元，到了 13 年的平均单机价格仅仅是 3 万美金左右。 2. 机械结构模块化、可重构化。例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。 3. 控制系统向基于 PC 机的开放型控制器方向发展。当工业机器人的控制系统越来越趋于标准化

11、、网络化；器件集成度提高，控制柜日见 小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可控性、易操作性和可维修性。 4. 传感器的技术水平要求越来越高。机器人中的传感器作用日益 重要，除采用传统的位臵、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器 人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制；多传感器融合配臵技术在产品化系统中已有成熟应用。 5. 虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制。如使遥控机器人操作者产生臵身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。 2. 工业机器人的时代已经到来2.1 目前工业机器人的国内外现状经

12、济学人对第三次工业革命的定义是：以数字化、智能制造和新能源、新材料运用为代表的一个新时代。特点之一，即直接从事生产的劳动力数量快速下降，劳动力成本占总成本的比例越来越小。 如何实现?答案就是工业机器人集机械、电子、控制、计算机、 东吴证券研究所请务必阅读正文之后的免责声明部分 传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代自动化装备工业机器人。 来自国际机器人联合会(IFR)的最新数据显示，全球对工业机器人需求最多的是汽车产业，占比为 27.27%;其次是电子制造行业占比达22.82%，排第二。另外一个值得关注的现象是，今天的机器人不仅停留在汽车、手机流水线，进行重复的简单生产任务。从航天局到大

13、公司， 机器人的就业之路越来越宽。 回归资本市场，2014 年年内已有 54 家 A 股上市公司并购或投资了机器人、智能自动化项目，其中八成公司属于首次涉足机器人业务。 显而易见，国内投资者对机器人行业并购持欢迎态度。6 月京山轻机称将收购一家机器人企业，之后其股价在几个交易日里飙升 60%。 早在 2012 年国家工信部发布的智能制造装备产业“十二五”发展规划中，工业机器人就作为智能制造装备的重要组成部分;如今， 第二届中国工业机器人高峰论坛召开在即，机器人产业无疑将再度获得 关注。据专业预计，10 年之后，中国机器人的年产值将接近 3000亿元，机器人产业集群的年产值将达到上万亿元，可关注

14、涉足机器人业务的相关上市公司，如汇川技术（300124），新时达（002527），巨星科技（002444），上海机电（600835），亚威股份（002559）等。 2.2 未来工业机器人的国内外发展趋势2.2.1 全球行业格局全球工业机器人装机量稳步提升,其中亚洲增速较快,在工业机器人应用领域,汽车、电子等使用量较多。 从竞争格局来看,日、欧系的 ABB、KUKA（库卡）、FANUC(发那科)、松下等占据了领先地位。从国内市场来看,2012 年装机量近 2.7 万台,相 较上年增长了 19.5%,但 90%以上市场都被 ABB、FANUC、安川、CUKA 等垄断,同时国外品牌商加快在国内的建厂

15、,加剧国内竞争程度。 从销量数据来看，机器人行业对于经济活动尤其是高端制造业的变化高度敏感。从 2008 年第四季度起，全球金融风暴导致工业机器人的 销量急剧下滑。2010 年全球工业机器人市场逐渐由 2009 年的谷底恢复。 2011 年是全球工业机器人市场自 1961 年以来的行业顶峰，全年销售达 16.6 万台。2012 年全球工业机器人销量为 15.9 万台，略有回落，主要原因是电气电子工业领域的销量有所下滑，但汽车工业机器人销量延续增长态势。预计 2013 年至 2017 年，包含本体和集成在内的全球工业机器人市场，年复合增长率约为 11%，2017 年全球工业机器人市场容量将达到

16、2700 亿元，服务机器人市场容量将接近 500 亿。 从装机数据观察， 全球工业机器人 40 年形成了约 160 万台套装机量，2012 年全球新装工业机器人 18.2 万台，主机市场 80100 亿美元， 并带动约 3 倍左右软件集成、周边配套设备、系统工程等系统集成市场， 总计约 260330 亿美元，其中焊接、搬运两类机器人应用集中了 70% 市场份额。在 2008 年至 2012 年期间，全球机器人销量年平均增长率为9%。 图表 1： 1994 年到 2014 年全球工业机器人新装机量以及增速数据来源：国际机器人工业联合会（IFR），东吴证券研究所 2.2.2 国内行业格局回到国内市

17、场，发展机器人也将成为国内产业转型的重要推手之一。劳动力成本的提升、机器人单体价格的下降都使得普遍使用机器人的经济性大大提升;国内制造业面临的双重 倒逼机器人自动化生产 线推广应用。 国内机器人企业应对国际品牌商的咄咄之势,首先将系统集成作为自己的突围重要手段,其次,我们认为采取立足国内劳动密集型产业, 挺进技术密集型产业的策略甚为可取。在宏观政策层面,管理层频出规划 力推国内机器人产业步入快车道,为本土机器人企业营造了良好氛围。从工业机器人成本方面看，在人力成本逐步上升的同时，机器人的成本却在逐年下降。由于技术的进步以及规模化的生产，近年来，机器 人成本下降幅度达到年均 5%左右，以汽车行业

18、常用的 165kg 焊接机器 人为例，价格由 2010 年的 29 万/台下降到 2013 年的 24 万/台。机器人成本的下降，也使得成本回收周期大幅缩短，根据测算，回收周期将由2010 年的 4.7 年下降到 2015 年的 1.8 年，回收周期的缩短将有助于机器人逐步实现劳动力替代。 图表 2：机器人的成本下降使得回收期快速缩短（以 165kg 的）数据来源：国际机器人工业联合会（IFR），东吴证券研究所 2012 年中国工业机器人销量 22987 台，其中本土品牌机器人销量市占率仅为 4%，合资及国外品牌占到了 96%，其中 FANUC（发那科）、安川、KUKA（库卡）、ABB 四大品

19、牌市占率超过 50%。其中的发那科达到了 3900 台，安川 3850 台，库卡 3470 台，ABB3200 台，欧地希 2000 台，松下 1600 台。川崎，那智，现代三家的销量均为 1000 台左右。 图表 3：2012 年中国市场工业机器人销量前十名的市场占有率数据来源：国际机器人工业联合会（IFR），东吴证券研究所 目前我工业机器人使用密度仍然远远低于全球平均水平，离日本、韩国、德国等更是有很大差距。韩国是全球工业机器人使用密度最高的国家，每一万名工人中拥有机器人数量 395 台、日本 339 台、德国 274 台、中国仅为 23 台，不及国际平均水平 58 台的一半。2012 年

20、国内制造业从业人员 4262 万人，以国际平均水平 58 台计算，需要工业机器人 24.7万台，若要达到工信部提出的人均 100 台的目标，保有量将达到 42.6 万台，是目前的 4 倍，未来我国工业机器人市场还有很大的增长空间。 数据来源：互联网，东吴证券研究所 图表 4:每一万名工人中拥有机器人的数量（单位：台）2.3 未来工业机器人的国策支持时间 部门 政策法规 目的或涉及的主要内容 1986 七五计划 组织专家对国际机器人技术进行全面跟踪 1986 国家“863”高技术计划 确立以智能机器人主题的 9 个国家级产业化基地 2006 关于加快振兴装备制造业的 重点满足建设工程及其他重大（

21、成套）技术装备高度自动化和智能化的需要 2006 国家中长期科学技术发展规划纲要 2006-2020 机器人作为重点研究方向，提出加大科技投入与科技基础条件平台建设 2008科技部 国家高技术研究发展技术 （863）先进制造技术领域把机器人生产和现场大型成套作业列为重点项目 2008税务总局 国家重点支持的高新技术 高新技术改选传统产业中先进制造技术中的机器人技术列入了国家重点支持的高新领域 2008科技部、财政部、税务总局 高新技术企业认定管理办法 高新技术企业享有税收优惠，包括增值税退税，15% 的企业所得税等 2009 装备制造业调整和振兴计划 明确了装备制造业是给国民经济各行业提供技术

22、装备的战略性产业，是各行业产业升级、技术进步的重要保障和国家综合实力的集中体现 2012 “十二五”国家战略性新兴产业发展规划 突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、控制装臵及其伺服、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

23、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， 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 2013发改委、财政部、工信部 关于组织实施 2013 年智能制造装备发展专项的通 重点支持数字化车间、智能测控系统与装备的研发应用、智能制造系统在典型领域的示范应用项目 知 由此可见，国家对机器人产业的扶持政策一直在加码。2012 年，发布

24、的“十二五”国家战略性新兴产业发展规划中明确，在智能制造装备产业领域，要重点发展包括工业机器人在内的核心关键技术。科技部也于同年发布服务机器人科技发展“十二五”专项规划，提出要突破重点技术 方向的重要基础理论和核心关键技术，实现仿人、四足高端仿生平台系统集成，引领服务机器人技术发展方向等多项目标。 2013 年 4 月，由中国机械工业联合会牵头成立的“中国机器人产业联盟” 在北京成立。该联盟旨在促进我国工业机器人行业发展，指导国内企业进步，推动行业前行。 2013 年底，工信部出台的关于推进工业机器人产业发展的指导意见明确，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

25、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，机器人密度达到 100 以上，基本满足国防建设、国民经济和社会发展需要。为此，工信部日前已经走访了如沈阳新松机器人(300024.SZ)、芜湖埃夫特、广州数控等多家企业。目前尚未正式公布培育的龙头企业。 工信部工业装备司副司长王卫明在 2014 年 7 月 9 日举行的中国国际机器人产业发展高峰论坛上表示，“十三五”相关产业规划正在制定中。具体到短期行业规划，王卫明表示，2014 年国家科技重大专项（简称 04 专项， 即高档数控机床数字化设计

26、关键技术与工具集研发及典型产品应用）将重 点支持机床机器人，同时将重点推进在汽车发动机、航天、航空、船舶、民爆等六个行业自动化车间的应用。 总而言之，中国的工业机器人产业正处于前所未有的机遇期，具备政策红利、工业转型升级导致的需求释放等机遇。首先，产业转型升级将推动 高端装备的发展。我国是传统制造业大国 而非制造强国，国内外经济环境的变化将倒逼产业转型升级，我国制造业将从依靠人力、资源的比较优势向依靠全要素生产率提高转变。工业机器人将是我国制造业 转型与提升必不可少的高端装备，是我国“十二五”规划中重点发展的七大战略性新兴产业之一，也是其他新兴产业发展的重要基础。 3. 工业机器人的构成，分类

27、，产业链，市场驱动因素3.1 工业机器人的构成工业机器人由本体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。本体即机座和执行机构，包括 、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臵和传动机构，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。 各部分成本占比见下图。从关键基础部件来看，控制器在国内大部分知名机器人本体制造企业均已实现自主生产，但和国际水平仍有差距； 而另两个关键基础部件伺服电机和精密减速器，仍大量依赖进口。 图表 5： 工业机器人各部分成本占总成本

28、的百分比（%）数据来源：wind 资讯，东吴证券研究所 由图表 6 可以看出，毛利率最高的减速器部分和系统集成部分，目前却都极度依赖进口，而国内机器人企业很多都是做本体和控制器等低毛利的部分。未来，如何做到有效的替代进口和提升毛利率水平是行业内生产企业共同的思 考问题。 图表 6： 工业机器人各部分成本平均毛利率比较（%）数据来源：wind 资讯，东吴证券研究所 3.1.1 机器人本体图表 7: 工业机器人手臂图表 8：工业机器人关节数据来源：互联网数据来源：互联网 图表 9: 工业机器人末端执行器图表 10: 工业机器人底座数据来源：互联网数据来源：互联网工业机器人手臂。手臂由动力关节和连接

29、杆件构成，用以支撑承载和调整手腕和末端执行 器。手臂的结构和尺寸应满足机器人完成作业任务提出的工作空间要求；减轻手臂重量，合理选择手臂截面形状和高强度轻质材料；减小驱动装臵的负荷，提高手臂运动的响应速度，运动的精确性和运动刚度。 工业机器人关节关节是连接手臂和末端执行器的部件，其功能是在手臂和机座实现了末 端执行器在作业空间的三个位臵坐标的基础上，再由手腕来实现末端执行器在作业空间的三个姿态坐标，即实现三个旋转自由度。 工业机器人末端操作执行器。末端执行器根据用途和结构的不同可以分为机械式夹持器、吸附式末端 执行器和专用工具三类。设计末端执行器时，要求：满足作业需要的足够的夹持力和所需的夹持位

30、臵精度；尽可能使末端执行器结构简单、紧凑，质量轻， 以减轻手臂的负荷。 工业机器人的基座。基座要有足够大的安装基面，保证工作的稳定性；应保证基座足够的强 度、刚度和承载能力；基座轴系及传动链的精度和刚度对末端执行器的运动精度影响最大。 3.1.2 驱动系统机器人驱动系统是指用来使机器人发出动作的动力机构。 机器人驱动器可将电能、液压能和气压能转化为机器人的动力。 常见的机器人驱动器主要有以下几种：电驱动，包括直流伺服电机、步进电机和交流伺服电机；液压驱动，包括电液步进马达和油缸；气动驱动， 包括气缸和气动马达；特种驱动器，包括压电体、超声波马达、橡胶驱动器 和形状记忆合金等。 在适用范围方面，

31、电驱动占了绝对的市场主导。基本负载 100kg 以下的机器人，都是首选安装电驱动系统，因为其有着不可替代的优势：能源简单， 速度变换区间大，效率高，转动的惯性小但是精确度高。在市场份额方面，目前日本占总驱动市场的 45%左右，欧美占了 30% 左右。和韩国占了 10%左右。国产驱动系统仅占了总份额的 15%左右。分析了驱动系统的市场结构后发现，国产驱动系统在动态性能，开放性和可靠性方面都不及日系和欧美系产品。3.1.3 减速器如果说减速器是在工业机器人的生产中是最核心的部件，一点也不为过。因为其占了一台机器人总成本的 35%之多。 全球机器人减速器市场几乎被 Nabtesco、Harmonic

32、 两家日本企业垄断， 具体数据是全球总销量的 75%被 Nabtesco 和 Harmonic 占领。日本 Nabtesco 生产的是 RV 摆线针轮减速机日本Harmonic Drive 生产的是高性能谐波减速机。 Nabtesco 是 RV 减速器的绝对行业龙头，已经领跑市场 20 多年，有着难以撼动的地位。目前公司产品的毛利率保持在 35%以上，占据了全球 60%以 上的市场份额。ABB，发那科，库卡，安川都是它的客户。他主要面对的是中高端客户。 2012 年 Nabtesco 的专利到期，随后 RV 减速器领域的其他厂商纷纷开始进入 RV 产品的研发中。首当其冲的是韩国的 HAISUN

33、G 和 SEJINIGB 两家公司，他们相继开始涉足 RV 系列的低端产品，他们的产品基本都是供给韩国的汽车制造业，例如现代等。 Harmonic 是 1970 年代，日本与美国合作的公司，日本负责提供场地和设备，美国提供技术 。日本通过自己在谐波齿形设计方面的重大改进和技术突破，是 Harmonic 在未来的 30 年内，在谐波减速器领域垄断了大部分市场，目前的全球市场占有率达到了 80%以上。 图表 11: Nabtesco2004 年-2012 年 RV 减速器毛利率（单位：百分比）c数据来源:Nabtesco2012 年年报 图表 12: Harmonic Drive 2007 年-2

34、014 年谐波减速器毛利率（单位：百分比）数据来源: Harmonic Drive 2012 年年报图表 13:Harmonic 谐波减速器数据来源:互联网 图表 14:Nabtesco RV 白线针轮减速机数据来源:互联网 但是随着中国机器人相关技术的不断成熟，国内企业也已经开始逐渐切入机器人减速器的研发和生产，但离真正实现产业化，助力机器人国产化进程，还有着不小的距离。 观其原因，主要是机器人减速机的发展依赖于国家装备制造业的提高，这是一个系统性的问题。即便是该领域的巨头，也是在一个技术共享平台上才能持续推进。 同时，从技术方面看，减速机和伺服电机对轴承、齿轮的精度要求非常高， 国内材料也

35、无法满足机器人的要求，而齿轮的加工精度取决于高端数控机床的能力，与数控机床等设备的精度密切相关，在数控机床领域，中国尚处于技术追赶阶段。加工工艺的差距涵盖了基础材料和制造工艺水平两方面差距。 国内目前做的比较好的是南通振康及昆山光腾智能，山东帅克也在积极追赶， 这几家公司的共同特点是在采购国 口成熟专用机床方面资金投入较大。其中的南通振康的产品已经实现了几百套的销售，但是质量还有待时间和市场反馈验证。 在机器人减速机进行研究制造的有上市公司有秦川机床（000837），上海机电 （600835）等，但是国内机器人减速机产业化还需一定时日。 3.1.4 运动控制系统图 15：控制柜 ABB 制造图

36、片来源：互联网 资料来源：互联网，东吴证券研究所 图表 16:2013 年中国工业机器人控制器的市场份额控制系统由控制计算机、控制软件和控制器组成。通常，控制系统接收传感器的信号，对其进行数据处理并按运存信息、机器人的状态和环境等，产生控制信号去驱动机器人。 关键技术包括： (1)开放性模块化的控制系统体系结构(2)模块化层次化的控制器软件系统(3) 机器人的故障诊断与安全维护技术(4) 网络化机器人控制器技术。 图表 17： 发那科控制系统控制原理图图片来源：互联网 3.2 工业机器人的分类国内工业机器人使用仍较多集中于汽车行业。就全球平均水平来看，汽车行业的应用约占工业机器人总量的 40%

37、，而在中国，这一数字目前在 70%左右。随着市场对机器人产品认可度的不断提高，机器人应用正从汽车工业向一般工业延伸。和全球工业机器人市场类似，我国的工业机器人的三大主要种类为焊接、搬运、喷涂，三大应用行业为汽车及零部件、电子电器和化工 （塑料和橡胶），只是所占比例略有不同。近几年，除汽车工业外，电子、物 流等行业的机器人安装数量增长也很快。 从下游的应用类型来看，目前国内使用最多的是焊接机器人。焊接机器人主要用于汽车工业，受益于汽车工业固定投资快速增长，焊接机器人安装量近 5 年复合增长率达到 40%。 搬运/上下料机器人安装量近几年增长缓慢，主要是因为其下游塑料成型行业的投资逐步下滑，相关需

38、求减少所致。但是搬运类机器人中的码垛机器人需求增长突出，过去 5 年的复合增长率超过 40%。此外，主要应用于电子电气行业的装配机器人和洁净机器人过去几年的增长也很快。 2012 年，汽车及其零配件占据工业机器人下业约 46%的份额，达到11870 台，同比小幅增长 6%；电子成为目前增长最快的下业，2012 年增速超过 30%。随着 2013 年外部经济环境的温和回升，随着汽车、电子等下游产业升级的直接拉动，并伴随着市场参与者日益增多，工业机器人这一曾经的概念产品， 如今已逐步有迈入爆发季之势。 我们预计，在未来三年（2015 年-2017 年），工业机器人市场增速将保持在 20%的水平。

39、用途 2006 2007 2008 2009 2010 复合增长率 搬运/上下料 3190 3023 2972 1616 3725 3% 其中：用于塑 料成型的搬运 2512 2268 1705 652 1402 -11% 用于码垛的 搬运 71 86 186 262 404 42% 图表 18:2006-2010 年不同应用领域工业机器人的年安装量 （单位：台）粉灰材料搬 运 386 419 812 563 1299 27% 焊接以及钎 焊 1498 2462 3634 2695 8000 40% 其中：弧焊 853 1556 1805 2016 5770 47% 点焊 564 680 15

40、76 610 2098 30% 胶封 464 420 433 441 864 13% 加工 36 54 59 49 173 37% 装配及拆卸 80 97 110 124 892 62% 洁净机器人 470 459 656 432 1250 22% 总计 5770 6581 7879 5525 14978 21% 资料来源：机器人技术与应用 3.3 工业机器人的产业链图表 19：工业机器人的产业链构成资料来源：东吴证券研究所 工业机器人产业链由零部件企业、本体企业、 商、系统集成商、最终用户构成。通常，本体企业设计本体、编写软件，采购通过 商销售给系统集成商，系统集成商直接面向终端客户。有的本

41、体企业和 商也会兼做系统集成商。本体是机器人产业链的核心。按照提 品的差异区分，行业内企业可分类为单元产品供应商和系统集成商两类。工业机器人的下游应用领域广泛，需求千差万别。而机器人商业化的前提是产业化、规模化。单元产品供应商负责生产机器人本体，产品具有较高开放性、标准化程度高，可批量化生产。系统集成商则根据下游客户 的需要，将单元产品组成可实现的生产系统，起着供需双方桥梁的作用。单元产品是机器人产业发展的基础，系统集成商是机器人商业化、大规模普及的关键。从国内产业链来看，机器人单元产品由于技术壁垒较高，处于金字塔顶端，属于卖方市场。系统集成商的壁垒相对较低，与上下游的议价能力较弱，毛利水平不

42、高，但市场规模远大于单元产品。图表 20： 系统集成商与单元产品供应商的比较资料来源：互联网 同时，纵观国内的机器人生产企业，产业链包括上游关键零部件，中游设备制造厂和下 业应用三个层面。由于关键零部件没有真正国产化，伺服电机、控制器等关键零部件价格显着高于国外同类产品，很难上规模；零部件因素也导致国产机器人本体成本远高于国外同类产品（特别是减速机，占机器人成本的 35%左右，而国内企业购买减速机的价格是国外企业的价格的将近 5 倍）；而系统集成的壁垒相对较低，与上下游议价能力较弱，毛利水平不高，但其市场规模要远远大于本体市场。图表 21:工业机器人的上游中游下游细分图资料来源：东吴证券研究所

43、 上游：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中 75%的精密减速器被日本的Nabtesco 和Harmonic Drive 两家垄断；而交流伺服电机及控制器基本被日本、德国、美国占领，代表企 业有日本的安川、松下，德国的西门子，美国的 PMAC，同时少量国产品牌也在积极参与竞争。 中游：本体企业设计本体，编写软件，采购零部件，以组装的生产方式生 产本体，通过商销售给系统集成商，系统基础商直接面对终端客户。本体和控制系统是机器人产业链的核心。 下游：机器人在许多领域都取得了广泛的应用，尤其是汽车制造业。此外， 由于目前国策形势的推动，部分下游企业开始由用户转

44、变为生产商，逐步进军机器人行业。4. 中国工业机器人高增速的时代已经到来4.1 人口红利不再，制造业转型增量需求大2013 年，中国已经成为全球机器人最大增量市场。随着劳动力成本的逐年上 升和当今的 80 后 90 后不愿从事低端制造业，每年的“用工荒”成为长三角、珠三角大量劳动力密集型的制造业企业和政府的大难题。 我国制造业的工资水平以每年 1020的速度增长，而机器人价格却以每年 4的速度下降。这种现实因素的推动之下，各地“机器换人”的需求推动着整个产业链的升级发展。 我们预计，未来十年间，中国的机器人和自动化产业将迎来“黄金十年”。与需求端的大需求截然相反的是，供给端却始终大头被安川、库

45、卡、发那科 等外资品牌包揽。国产机器人技术关攻克后，良好的市场前景值得关注。 在机器人使用广泛的汽车行业，如今已经做到替代人工。现在，规模大的车 企在大量使用机器人。若具有年产 20 万辆的产能，1 分钟就要生产一辆车， 单靠人工不可能做到。再以汽车工业发达的日本为例，万名工人对应 339 台机器人。在中国只有 20 多台。所以，中国市场潜力非常大。 同时，机器人的大量使用，不但不会拉高成本，再规模化后，可以很明显的降低成本。人工生产，质量稳定性不如机器人；人会疲劳，机器永远不疲劳； 机器人可以在恶劣环境中工作，人不能。对于车企来说，效率越高，成本就越低。再者，机器人还能很好地提升汽车质量。以

46、车身焊接为例，机器人保证了位臵 的准确、工艺的稳定，可以提高焊接强度，减少工件变形。 如果只考虑成本，机器人也能不输给人工。当前情况是已接近临界点。在上海，一个工人年成本约 6 万元。2 个人工，三班不停，就是 6 个人工，一年成本约 36 万元，再加上医保等。以三年投资回报期计算，要 100 多万，完全可以买机器人。 图表 22:2004-2012 年中国工业机器人历年销量（台）数据来源：wind，东吴证券研究所 从机器人使用密度上看，我国目前工业机器人使用密度仍然远远低于全球平均水平，离日本、韩国、德国等发达国家更是有很大差距。韩国是全球工业机器人使用密度最高的国家，每一万名工人中拥有机器

47、人数量 347 台；日本次之，339 台；德国位居第三，251 台；中国仅为 21 台，不及国际平均水平 55 台的一半。 目前工业机器人的应用在我国比例为 6%，日本 33%，美国16%，德国 14%。 数据来源：wind，东吴证券研究所 图表 23:中国工业机器人密度远低于其他国家4.2 国家政策先行，全方位释放政策红利由于我国机器人产业发展的迫切需要，越来越重量级的政策在推动产业发展。政府也意识到如果中国想完成从“制造大国”向“”制造强国“的转型， 就必须要做大做强机器人产业。而且机器人也属于在其发展初期需要政策驱 动的产业之一，当政府出台政策补贴、行政命令、法律法规、和资本投资时， 机

48、器人行业的春天就来了。国家主席也在近期提出了“我们不仅要把我国机器人水平提高上去，而且要尽可能多地占领市场。机器人产业园遍布全国。随着地方政策的出台，机器人产业园的规划也纷 纷落实。目前，全国已经有三十多个机器人产业园（基地）。规划面积达到 2.8 万亩。投资额度也从 2013 年的 1000 亿元预计在 2020 年达到 5000 亿元。根据国际工业机器人协会预测，到 2015 年，中国机器人市场需求总量将 达 3.5 万台，占全球销量比重 17.5%，成为世界规模最大的市场。面对如此诱人的大蛋糕，不仅吸引了产业界和资本界的目光，也让各地政府发现了一个推动经济发展的新机会，纷纷筹建和规划工业

49、机器人产业基地，从而在这一轮工业自动化的浪潮中，夺得发展先机。 目前我国优势机器人产业集群聚集在长三角、珠三角和渤海湾，这是市场需求引导的结果。产业园有利于扶持政策落地，有利于产业链协作分摊研发 成本，有利于产业上下游与应用市场对接。图表 24：我国机器人产业园分布图资料来源：互联网 上海：2012 年机器人产业规模已达 60-70 亿元，已成为国内最大机器人产业集聚区，ABB、发那科、库卡、安川等机器人巨头均已在上海设有总部或基地，国内机器人领军企业-沈阳新松在上海设有子公司，本地企业上海沃迪自动化 装备公司在搬运码垛机器人领域国内领先。同时，上海交大、上海大学、上海电气中央研究院等长期从事

50、相关研究，为产业发展积蓄能量。 昆山：是昆山重点发展的十大特色产业基地之一，2012 年获批国家火炬计划特色产业基地。截至 2012 年，机器人产业基地已吸引华恒、吉阳、柯昆、徕斯、澳昆、高晟等国内外机器人领域的高端企业 25 家，吸引投资总额超 15 亿元，2011 年实现销售 35 亿元，2012 年实现 41 亿元。目标到 2013 年实现产值70亿元，培育产值超亿元企业 5 家;到 2015 年形成工业机器人和智能机器人两大类产品完整产业链，建成省级研发机构和工程技术中心 20 家，年产值 200 亿元。 徐州：徐州经济技术开发区机器人产业园已初步形成焊接机器人、包装机器 人、高空作业

51、机器人等多个系列，目前已入驻的机器人产业企业达 20 多家，实现年销售收入超 10 亿元。 常州：位于武进高新区的机器人及智能装备产业园核心规划 5003 亩，分为科研成果转化基地和智能装备产业生产基地两个部分，重点发展工业机器人、 数控机床、智能纺机等，聚集了铭赛机器人、远量机器人、汉迪机器人、新瑞机械、卡尔迈耶、五洋纺机、常矿起重机械等 43 家企业。2012 年，常州机器人及智能装备产业园营收突破 255 亿元，年复合增长率超过 40%。 唐山：机器人产业作为河北省唐山国家高新区重点发展的战略性新兴产业， 培育了一批包括唐山松下、开元等龙头企业。唐山高新区焊接机器人国内市场占有率超过 3

52、0%，矿用抢险机器人填补国内空白、实现量产。目前产业规模已达到 20 亿元，主要技术指标均处于国内领先水平。到 2015 年，全市形成年产值 100 亿元以上企业 1 家、10 亿元以上企业 2 家、年产值 1 亿元以上企业 5 家、年产值 1000 万元以上企业 20 家，建成我国富有特色的机器人产业基地。天津：2012 年，滨海新区全年规模以上工业总产值已经突破 1.4 万亿元，其 中工业自动化比例占到了 20%左右，这一比例已经超过了发达国家工业自动化产业比重占总产值的 8%左右。数控及自动化技术已延伸至滨海新区的航天航空、石油化工、机械加工、精密仪器、电子信息、生物医药、汽车制造、农业

53、养殖等多个支柱产业中。 哈尔滨：2013 年以来，哈尔滨经济技术开发区积极开展机器人产业园区建设工作，目前已依托哈南工业新城规划辟建了 3 平方公里机器人产业园区，一期正在进行 15 万平方米的起步区建设，可为入区企业提供可直接入驻的标准化 厂房、办公场所、配套生活及其他服务设施。目前哈经开区已经与 10 余家国内外机器人企业达成了合作意向。 重庆：2013 年 4 月，重庆市机器人与智能装备产业发展联盟在璧山正式宣 告成立。该联盟将成为重庆市主推产业链形成和政企沟通的重要平台，首期吸 纳了 53 家企业。重庆将机器人产业作为重大战略产业加以推进，奋斗目标是成 为国内重要的机器人生产基地，到

54、2020 年重庆机器人产业规模将能够达到 1500 亿元。 青岛：青岛国际机器人产业园位于青岛国家高新区先进装备制造区内，产业园占地 1000 亩，将重点吸引日本、韩国、欧美以及中国国内的优秀机器人研 发制造企业以及配套企业入驻。2013 年 5 月，青岛高新区分别与五个机器人项目进行了集中签约，安川电机、海尔集团、橡胶谷公司、雷霆重工、硕泰科技等一批机器人产业重点项目落户产业园。 沈抚新城：已在其产业区规划 5 平方公里作为沈抚新城机器人产业基地建设用地，产业定位是重点发展机器人及智能装备产业。基地现有机器人和智能 产业在建项目 3 个，投资总额 42 亿元，包括罕王微谷、省电子研究设计院、

55、申江万国数据库;在谈和重点推进的项目有 12 个，投资总额 120 亿元，包括金地绿利机器人产业园、 纽克瑞森集团自动码垛机器人、自动装箱机器人、成都 佳士科技焊接机器人、厦门思尔特机器人、马丁路德机器人、凯尔达数控切割、曼罗兰与美程在线合作的机器人智能印刷项目等。 预计到 2017 年末，沈抚新城将完成 5 平方公里整体规划建设，初步形成以骨干企业为核心的机器人产业基地，引进一批高水平的国家级机器人科研院 所和企业技术中心，带动沈抚新城装备制造企业的技术创新和升级换代，培育 产值超亿元机器人企业 50 家，年实现机器人产业产值 500 亿元。力争用 5 年时间，将沈抚新城打造成国内机器人产业技术研发、生产的重点集聚区，2030年