2022工业机器人服务机器人产业化进程.docx

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1、工业机器人服务机器人产业化进程LI工业机器人定义及分类工业机器人定义及分类/根据IS08373定义：工业机器人是指在工业自动化中使用的，固定式或移动式，具有三轴及以上可重复编程、多用途的自动控制操作机/按照机械结构，工业机器人可分为直角坐标型、圆柱坐标型、球面坐标型、垂直多关节型、SCARA型（平面多关节机器人）及Delta型（并联关节机器人）图：直角坐标式机器人和并联机器人图：多父节型机器人和SCARA机器人12机械结构不几种主要工业机器人的应用范围/最广泛应用者-垂直多关节机器人：广泛用于汽车及电子产业生产制造各工序/结构革新者-DeIta机器人：主要用于高速取放、筛选作业/小范围平面作业

2、专家-SCARA机器人：主要用于3C行业面内精密装配/线性运动专家-直角坐标系机器人：用于较大工作空间内的物料搬运、取放图：SCARA工业机器人3C作业图：DELTA机器人取放作业三大子系统构成工业机器人整体/控制系统：类似于人体大脑，负责输入信息的处理及向驱动系统传输运动信息/动力系统：接收控制系统指令，驱动机器人机身、手臂及等机械结构完成指定运动/机械结构系统：相当于人体的骨架，包囊各子系统，整体承载并实际完成作业图：机器人系统结构示意控制系统是工业机器人的大脑/控制系统：类似于人体大脑，负责输入信息的处理及向驱动系统传输运动信息/嵌入式运动控制系统是主流：基于核的微控制器移动性能好、功耗

3、低、可靠性高、实时性强/嵌入式控制系统架构一般基于ARM处理器、DSP处理器及FPGA（单一或组合形式）图：基于上述架构的机器人控制系统RS232网络串行I ARM RAM键盘输入FLASH.SRAM伺服模块D/ADSP位!检测部分光电编码器原点开关限位开关N 3VOU 光耦双口 RAMFPGA倍频鉴相技术 介位置检测部分光:电编码器动力系统是工业机器人的心脏脉络/动力系统：主要由驱动系统（心脏，亦称伺服系统）及传动系统（肌肉、筋络）组成/完整的伺服系统囊括伺服驱动器、伺服电机和编码器三个重要部件/传动系统核心零部件：减速电机、滚珠丝杆、齿形带、减速器表：工业机器人动力系统划分伺服系统传动系统

4、功能把输出量以一定准确度跟随输入量的变化而变化的自动控制系统长距离传递动力源、将伺服电机输出角位移转变成机械结构线位移核心零部件伺服驱动器、伺服电机、编码器减速电机、滚珠丝杆、齿形带、减速器核心零部件介绍驱动器是驱动伺服电机运转的信号传递单元线位移机械（直角坐标机器人），通常配套减速电机编码器，是反馈元件，相当于标尺对于角位移机械（关节型机器人），精密减速器是其减速增矩的核心零部件。机械结构系统是工业机器人骨架/机械结构系统：机器人的机械结构类似人体，通常可划分为腰部、臂部及腕部结构。表：机械结构系统的主要结构及零部件腰部结构臂部结构腕部结构简介腰部结构包括机座和腰关节连结腰部和腕部结构，实现

5、空间操作机在空间的运动连接操作机手臂与末端执行器，并决定末端执行器在空间的姿态特征腰关节是负载最大的运动轴，对末端执行器运动精度影响最大，设计精度要求高。臂部结构一般选用高强度轻质材料，满足运动刚度需求、减轻质量尽量灵活腕部具有2-3个自由度，各运动轴采用分离传动，整体结构紧凑1 工业机器人及零部件介绍2 国内外机器人行业情况对比3 工业机器人在下游行业应用4 工业机器人产业链及行业市场格局5 成功企业案例及重点公司列表6 服务机器人产业化进程加速美国：重理论研究，轻应用开发/60年代到70年代，美国工业机器人主要立足于基础研究/70年代后期注重研发特殊领域的机器人/80年代开始真正发力工业机

6、器人研发图：美国工业机器人年出口量图：美国工业机器人销量情况数据来源：美国统计局，中信建投证券研究发展部美国年出口工业机器人数量（台）12,010,000武公29容公公公公公公数据来源：美国统计局，中信建投证券研究发展部日本：享誉全球的机器人王国/80年代到90年代工业机器人爆发性内生增长/90年代初开始，海外出口拉动机器人销量增长/日本工业机器人保有量近30万台，其中汽车产业拥有密度为1240台/万人，通用工业拥有密度为214台/万人，分别为世界第二、第一位。图：日本工业机器人年销量日本工业机器人年销量（合）450004000035000300002500020000150001000050

7、00 0图：日本工业机器人保有量数据来源：日本统计局中信建投证券研究发展部日本：汽车产业带动工业机器人飞速增长/二战后，日本汽车行业崛起/至1990年，日本车企全球工厂产量突破1600万台，占世界总量达35%图：日本汽车销量图：日本汽车年产量日本汽车年产量（台）日本汽车销量（台）浦，4下Q、石、69,000,0008,000,0007,000,0006,000,0005,000,0004,000,0003,000,0002,000,0001,000,0000数据来源：Wind,中信建投证券研究发展部数据来源：Wind,中信建投证券研究发展部中国工业机器人需求进入成长期且潜在市场空间巨大/保持高

8、速增长，行业进入成长期/我国工业机器人密度远低于主要发达国家，略低于世界平均值，具有广阔的市场空间图：我国工业机器人增长情况数据来源：Wind,中信建投证券研究发展部图：世界各国工业机器人密度数据来源：Wind,中信建投证券研究发展部主流厂家收入增速均超行业整体，龙头集中趋势显现/产品结构逐步优化，技术突破获市场认可，多关节机器人首次位居国产机器人销量榜首/下游应用行业持续扩张，轻工行业销量增速亮眼图：我国工业机器人主要用途图：我国机器人下游行业占比汽车17%其他44%通用设备14%电气机械和器材10%核心零部件，国内厂商逐步打破进口垄断局面/高精度伺服系统是现代工业自动化和精细制造的必备部件

9、/国内产品盈利能力强，在质量提升的背景下，低成本优势将进一步打开市场/国内厂商体量小但增速快，优秀厂商逐步实现全系统零部件的自主化生产图：安川机电控制业务收入及毛利安川机电控制业务收入（亿元）一利润率140120100806040200图：汇川科技伺服系统营收及毛利数据来源：Wind，中信建投证券研究发展部数据来源：彭博，中信建投证券研究发展部1 工业机器人及零部件介绍2 国内外机器人行业情况对比3 工业机器人在下游行业应用4 工业机器人产业链及行业市场格局5 成功企业案例及重点公司列表6 服务机器人产业化进程加速汽车行业为工业机器人下游第一大产业/世界汽车行业工业机器人占比历年均为最高，近几

10、年有下降趋势图：世界历年汽车工业机器人产量占比全球工业机器人（汽车）销量（台）全球工业机器人销量（台）汽车工业机器人占比数据来源：IFR,中信建投证券研究发展部国产工业机器人在汽车市场销量仍最高，增速放缓/2010年工业机器人在汽车领域占比过半，2017年占比仅为38%/近年工业机器人在汽车领域增速放缓图：我国国产工业机器人应用领域图：我国国产工业机器人应用领域其他17%数据来源：CRIA,中信建投证券研究发展部造业电子产品创造数据来源：CRIA，中信建投证券研究发展部图：我国新能源海车月产量（台）机器人在汽车工业仍具发展潜力/新能源汽车增量平稳/新能源汽车的电池、充电桩催生工业机器人发店16

11、0,000140,000120,000100,00080,00060,00040,00020,0000我国新能源汽车月产量（台）IJIIIIIIIIIL油数据来源：Wind,中信建投证券研究发展部图：我国国产工业机器人应用领域图：我国国产工业机器人应用领域数据来源：CRIA中信建投证券研究发展部19数据来源：CRIA,中信建投证券研究发展部继汽车产业之后，3C产业成为工业机器人需求最为旺盛的领域/智能手机、平板电脑、Pe产量高/3C市场消费额不断增加图：全球智能手机年出货量图：全球PC年出货量 全球智能手机出货量（百万部） 一同比增长率1,600.01,400.01,200.01,000.08

12、00.0600.0400.0200.00.0全球PC出货量（百万台） 一增长率180%160%140%120%100%80%60%40%20%0%-20%离5WW数据来源：Wind,中信建投证券研究发展部数据来源：Wind,中信建投证券研究发展部机器人在电子工业应用广泛/电子产品生产环节可分为四部分：零部件制造和组装、整机拼装、检测、出货包装/工业机器人在电子产品中的应用环节：PCB板生产、组装和后段的检测、包装环节/生产环节中工业机器人：和现有生产设备组合协作、负责各工序承接过程中物料及设备的搬运表：生产环节的工业机器人使用方式生产环节中的使用方式工作情况在PCB表面处理环节应用一点胶:多采

13、用灵活、转速快的SCARA机器人与点胶机协调作业机器人和现有生产设备在PCB表面处理环节应用一贴片:直角坐标机器人和供料飞达（Feedar）相配合，组合协作快速吸取小型元件并贴放至PCB板特定位置在PCB表面处理环节应用一插件环节:逐步采用SCARA进行作业，作业精度一般能达到SOlmm量级且均具备示再现编程能力针对批量生产产商，PCB板的分拣、搬运一般都会应用到SCARA及六轴垂直工业机器人产嘉南赢运靛血在PCB板上贴片元件上下料、备库的过程中,集成化较高的厂商亦逐步采用垂直多关节机器人进行作业。动化包装由货箱节自动化包装出货环节,主要应用到负载高、尺寸较大的多关节并联机器人进行包装、码垛及搬运。数据来源：中信建投证券研究发展部工业机器人从汽车到3C的转变/精度更高，精度需求通常达0.OImnI量级/速度更快，3C产品对工业机器人要求更快的作业速度及更高的可靠度/柔性更足，机器人腕部要便于组装多种类末端执行器/作业空间更紧凑，电子产品生产线布局致密，偏向紧凑型机器人表：KUKA产品换代向小尺寸高精度转变KR10R1100KR6R900KR6R700KR3AGILUSri、加负载(kg)101063自重(kg)56535026重复定位精度(mm)0.030.030.030.02占用空间(mm)320*320*960