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2.1 协作机器人的产业链构成

2.1.1 协作机器人产业链概况

我国协作机器人市场是全球最大的协作机器人市场,目前已形成完整的协作机器人产业链,具备从上游核心零部件到中游本体制造再到下游系统集成与应用的全产业链自主生产与配套能力,且核心技术的自主能力在不断提升,国产协作机器人的市场认可度逐步提高。其中,协作本体厂商负责研发、生产、制造、销售协作机器人产品;一些协作机器人厂商也能够提供系统集成服务。系统集成商具备承接工程项目的技术实力,专门围绕协作机器人做周边配套集成自动化服务。下游应用则落实到各行业最终使用协作机器人的终端用户。协作机器人产业链构成情况如图2-1所示。

图2-1 协作机器人产业链构成情况

2.1.2 协作机器人上游——零部件

协作机器人三大核心零部件与工业机器人相似,即控制器、减速器、伺服电动机与驱动器系统。在协作机器人本体的成本链中,上游三大核心零部件成本占比最高,约占整体生产成本的70%。近年来我国协作机器人市场发展迅速,目前已成为全球最大的协作机器人市场,2020年占全球市场规模的1/3以上。协作机器人本土零部件配套产业发展相对较为完善,逐渐与本体制造企业形成深度合作关系。不同于传统工业机器人对高响应速度、高精度、高刚性的严格要求,协作机器人本体则更关注产品的柔性和智能化,在进行核心零部件的选择时,国产品牌的接受度较高。此外,协作机器人面向中小客户“低成本、低投入、快产出”的需求,进一步推动了其主要零部件的国产化,加速了机器人本体成本的降低。因此,相对于传统工业机器人,协作机器人三大核心零部件的国产化程度较高。此外,一些本土协作机器人本体厂商也在推动部分核心零部件的自主研发和生产,加速协作机器人核心零部件的国产化进程。其中,协作机器人控制器技术壁垒不太高,自主率在三大核心零部件中最高。协作机器人大多使用定制化的中空电动机,以实现简洁布线及整体设计紧凑灵活;电动机的国产化率较高,虽然高端电动机主要被外资品牌垄断,但国内可替代的品牌如汇川、埃斯顿、禾川等,其产品也较为成熟。目前,我国市场上协作机器人减速器的外资品牌主要为哈默纳克,国产品牌主要为苏州绿的谐波减速器。当前,协作机器人减速器的国产化程度较高,苏州绿的谐波减速器已进入外资协作机器人本体厂商的供应体系,减速器的国产化率进一步提升。此外,协作机器人的人机安全协作需求对其运行精度、操作灵活度、零力矩控制与碰撞检测技术等方面提出了更高的要求,协作机器人使用了很多传统机器人没有使用过的零部件,如模块化的编码器、关节力矩传感器、安全控制器等,而这些零部件目前主要由外资品牌主导。尽管国产的核心零部件性能与外资品牌尚存在一定的差距,但在市场需求、应用环境和工艺的要求下,国产协作机器人产品在某些方面已赶超外资品牌。

协作机器人可以看作工业机器人向模块化、集成化、安全化等方面探索的产物。两者都离不开伺服电动机、减速机、编码器、驱动器、控制器,只是原来在工业机器人中,这些零部件在各生产厂家的机器人设计中摆放各不相同,而协作机器人巧妙地把这些集成到一个“模块化”的关节模组中,通过大小不同、数量不一的模组,加上不同形状的连杆就构成了协作机器人。当前主流的协作机器人都采用“模块化”的关节设计且技术较为成熟,这种设计理念可减小机器人关节的尺寸、减轻机器人重量、简化设计流程、提升动作效率、易于装配和模块替换及维护,能够满足其轻量化、灵活性的使用需求。模块化关节作为协作机器人产品的核心组件之一,具备一定的技术壁垒,是各机器人本体制造企业核心技术差异化的体现之一,因此目前本体机器人厂商进行自主化开发及生产的趋势明显。目前,本土协作机器人厂商多自主设计并集成模块化关节,以控制成本并缩减研发周期。外资机器人品牌中也有选择主要外购如科尔摩根等第三方模块化关节产品的本体厂商,如UR机器人公司等。

2.1.3 协作机器人中游——本体制造

协作机器人本体厂商可分为三类:第一类为专注于协作机器人本体的主流协作厂商,如UR(优傲)、AUBO(遨博)、JAKA(节卡)、TM(达明)、Elite(艾利特)等;第二类为着力发展协作机器人产品业务的传统工业机器人厂商,如ABB、FANUC、KUKA、Efort等;第三类为初创协作机器人厂商,如Flexiv、Chinrobo等新进入势力。主流协作机器人厂商凭借其高专注度及差异化的产品、应用方案及行业聚焦等优势,是目前协作机器人领域的主导者,未来并有望进一步扩大这种市场优势。以ABB、FANUC为代表的传统工业机器人厂商具备较好的技术储备优势,也将协作机器人作为其产品战略方向之一,但目前其市场占有率并不太高。除了推出当前主流的协作机器人产品,传统工业机器人厂商(如ABB)也在进行工业机器人“协作化”的探索和尝试。此外,初创协作机器人新势力不断涌入,聚焦新产品与新技术的融合,加剧了市场的竞争,但目前尚未形成一定的规模,不过未来仍有突围机会。

近年来,国内、外协作机器人本体厂商的市场格局发生了较大变化,国内协作机器人公司的自主研发团队与国外机器人巨头的差距正在逐渐缩小,自2018年国产机器人产品的市场份额首次超过外资后,国产协作机器人的市场份额逐年攀升。从协作机器人的本体制造企业来看,以AUBO(遨博)、JAKA(节卡)、TM(达明)、Elite(艾利特)等为代表的国产协作机器人企业,通过不断加强产品及应用创新,逐步打破外资机器人品牌的市场垄断地位。从客户的角度来看,协作机器人的下游有相当一部分市场为需求零散化的中小企业市场,这些市场对协作机器人需求涌现的时间不长,难以被外资企业大范围捕捉,国产协作机器人企业凭借本地化的优势在中小型客户中领跑。我国的中小企业数量庞大,国产协作机器人市场的未来增长预期仍比较可观。从行业的角度来看,国产协作机器人企业规避了外资协作机器人企业主导的汽车制造等行业,在一般工业领域及非工业应用场景实现了快速突破,有望实现弯道超车。

2.1.4 协作机器人下游——系统集成

协作机器人系统集成是以协作机器人本体为核心,对协作机器人进行二次应用开发并集成配套设备,为下游终端用户提供满足其特定生产需求的非标准化、个性化成套工作站或生产线,是智能制造装备产业的重要组成部分。协作机器人本体是协作机器人产业发展的基础,而系统集成则是协作机器人工程化和大规模应用的关键。协作机器人系统集成产业链如图2-2所示。

图2-2 协作机器人系统集成产业链

协作机器人系统集成商主要以本土企业为主。相比传统工业机器人,协作机器人作为新兴发展市场,其系统集成市场规模较小。协作机器人系统集成企业多数为近些年才成立,仍处于摸索阶段;并且由于协作机器人系统集成的非标性强、可复制性差、跨领域接单难,目前协作机器人的集成商营收规模仍偏小。

就下游行业来看,协作机器人工业应用场景中3C电子、机床上下料、装配等占据主导地位;除此之外,人机交互的特性使得协作机器人应用拓展到更多的非工业场景。由于下游行业、用户需求、应用特点等的不同,协作机器人系统集成商与工业机器人系统集成商的重合度较低。面对下游行业高分散、多样化、高度定制化的需求,协作机器人系统集成通常对系统集成商的行业属性要求较高,尤其是非工业领域,要求系统集成商具备针对细分市场具有工艺流程熟悉等能力,以及对新兴领域的高敏感度及方案快速落地的能力。

未来,随着协作机器人市场的发展,下游可批量复制的行业将陆续出现,将会随之孕育出一批较大的具备行业属性的系统集成商。此外,新兴行业的不断涌现也将导致新的系统集成商出现,系统集成商的数量将继续扩增,集成商类型及与上下游的合作模式也将更加多样性。 mIrlDfS329GP8ZW0yI9SeemH5L7mIzsFxVQZzhISpgo7im1NGSQRffeB5/JMFXHl

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