3.1 工业机器人行业分析

工业机器人行业的上游为控制器、伺服系统、减速器、传感器、末端执行器等核心零部件的生产，中游为工业机器人本体生产及基于终端行业特定需求的工业机器人系统集成，下游为应用，主要对接包括汽车、电子、家电制造等对自动化、智能化需求较高的行业。工业机器人行业上中下游关系如图3-1所示。

3.1.1 工业机器人行业的上游企业

从工业机器人的成本构成看，其中技术难度最高的三大核心零部件分别是减速器、伺服系统、控制器，三者分别占工业机器人成本构成的35%、25%、10%。核心零部件成本大约占到工业机器人整机成本的70%左右。

（1）减速器 减速器是工业机器人三大核心零部件之一，它可以使伺服电动机在适当的速度下运行，并且可以准确地将转速降低到工业机器人各个部位所需要的速度，同时提高了输出力矩。相对于普通减速器来说，工业机器人关节中的减速器要具有体积小、重量轻、功率大以及控制方便等特点。

工业机器人通常会执行重复的动作，以完成相同的工艺流程，为了确保工业机器人能够可靠地完成任务，保证工艺质量，对于工业机器人的重复定位精度和定位精度都提出了很高的要求。因此，需要使用减速器来提高和保证工业机器人的精度。

1）RV减速器。RV减速器是在传统的摆线针轮和行星齿轮这两种减速器的基础上发展而来的一种新型传动机构，具有结构紧凑、传动大、寿命长、精度稳定、效率高等多个优点，在关节型工业机器人中得到了广泛的应用。工业机器人伺服电动机的动力是通过减速器输入轴上的齿轮传递，使输出轴上的大齿轮啮合，以达到减速的目的，其大小齿轮的齿数比也就是传动比。

RV减速器的工作原理：RV减速器外壳的内环圈内装有圆柱形的销，RV齿轮的偏心运动导致销与RV齿轮的啮合和啮离，同时出现了多个RV齿轮与销的啮合，提高了负载能力。因为RV齿数比销少了一个数目，所以当偏心轴旋转一圈时，若是固定外壳，RV齿轮与输入轴会往同一方向旋转一个齿的角度。输出端可以是外壳或者传动轴，若外壳为固定，则传动轴为输出，输出的方向是相同的。若传动轴为固定，外壳则为输出，而输出的方向正好相反。

2）谐波减速器。谐波减速器是一种齿轮减速器中的新型传动机构，通常用于负载较小的工业机器人，由固定的刚轮、柔轮以及波发生器等部分组成，其中刚轮的齿数略多于柔轮的齿数。谐波减速器具有传动大、体积小、零件数量少、传动效率高等多个优点，其单机传动比可达50~4000，传动效率可高达92%~96%。

谐波减速器的工作原理：谐波减速器利用了柔轮产生可以控制的弹性变形波，使内齿刚轮和柔轮齿之间相对错齿来传递动力，以达到减速的目的。这种传动与普通的齿轮传动有着本质上的区别，在啮合理论、集合计算以及结构设计方面上都具有特殊性。

3）行星减速器。行星减速器中的行星，就是三个围绕着太阳轮转动的行星轮。行星减速器是一种多功能的减速装置，也叫作伺服行星减速器，可以用来降低工业机器人电动机的转速，同时又提高了输出力矩。行星减速器具有体积小、重量轻、噪声低、寿命长、载荷能力高以及运行平稳等多个优点。

行星减速器的工作原理：当太阳轮在电动机的驱动下进行转动时，与行星轮的咬合作用会使行星轮产生自转，同时由于行星轮的另一侧与壳体内壁上的环状内齿圈咬合，因此在自转驱动力的作用下，行星轮会沿着太阳轮旋转的方向在环状内齿圈上滚动，形成围绕太阳轮转动的“公转”运动。

目前有越来越多企业进入到减速器领域，国内生产工业机器人减速器的企业数量也在逐渐增多，且技术在逐步提升。2021年减速器领域国产品牌市场占有率略有提升，其中环动科技、绿的谐波、来福谐波、同川精密的市场份额提升明显。

（2）伺服系统 伺服系统是工业机器人主要的动力来源，主要由伺服电动机、伺服驱动器、编码器三部分组成。伺服系统又称位置随动系统，是通过运用机电能量变换、驱动控制技术、检测技术、自动控制技术、计算机控制技术等实现精准驱动与系统控制，从而实现执行机构对未知指令准确跟踪的控制系统，被广泛应用于航空航天、国防领域以及工业自动化等自动控制领域。

（3）控制器 控制器是工业机器人三大核心零部件之一，主要负责对工业机器人发布动作指令，控制工业机器人在工作中的运动位置、姿态和轨迹，并决定着工业机器人的性能。

国外厂商凭借着在工业机器人核心技术领域的深厚积淀，目前在中国工业机器人市场的占有份额较高，尤其在上游核心零部件方面。但在发展过程中仍然涌现出一批具有代表性的企业，如新松机器人、新时达、汇川技术、广州数控、华中数控、固高科技等。

3.1.2 工业机器人行业的中游企业

（1）工业机器人厂商 工业机器人厂商是工业机器人行业的核心企业，经过多年发展，形成了众多品牌厂商，它们掌握着工业机器人的核心技术。

目前我国工业机器人市场外资品牌占据较高的市场份额，如FANUC、ABB、安川、爱普生和KUKA等，国产品牌以埃斯顿、众为兴、汇川技术等为代表，它们起步时间较早，已具备一定规模和技术实力。

（2）工业机器人系统集成商 工业机器人系统集成商为终端客户提供工业机器人应用解决方案，其负责工业机器人应用的二次开发和周边自动化配套设备的集成，是工业机器人自动化应用的重要组成部分。

在中国市场上，国外品牌的主要销售渠道是系统集成商，还有很多小型系统集成商，同时肩负着售后服务及维修保养的职责。

埃斯顿作为工业机器人及智能制造系统提供商和服务商排名第一，库卡（KUKA）、汇川技术排名第二和第三，新松机器人、新时达机器人、绿的谐波、博实股份、科大智能、南京熊猫、拓斯达进入前十，依次排名第4~10名。

3.1.3 工业机器人行业的下游企业

工业机器人终端应用主要集中在电子、汽车、金属加工、锂电池、光伏等行业。根据MIR DATABANK的数据，2021年一季度，电子、汽车零部件、汽车电子、汽车整车、金属制品、食品饮料等行业的应用占比分别为30%、8%、6%、5%、17%、7%。中国工业机器人应用行业结构如图3-2所示。