工業(yè)機器人發(fā)展概述 - 機器人產(chǎn)業(yè)鏈大盤點，中國的機會在哪里？

　　工業(yè)機器人概述及發(fā)展趨勢

　　1.1工業(yè)機器人發(fā)展概述

　　工業(yè)機器人是最典型的機電一體化數(shù)字化裝備，技術(shù)附加值很高，應(yīng)用范圍很廣，作為先進(jìn)制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會的新興產(chǎn)業(yè)，將對未來生產(chǎn)和社會發(fā)展起著越來越重要的作用。國外專家預(yù)測，機器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車、計算機之后出現(xiàn)的一種新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

　　據(jù)聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會（UNECE）和國際機器人聯(lián)合會（IFR）的統(tǒng)計，世界機器人市場前景看好，從20世紀(jì)下半葉起，世界機器人產(chǎn)業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長的良好勢頭。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，機器人產(chǎn)品發(fā)展速度加快，年增長率平均在10％左右。2004年增長率達(dá)到創(chuàng)記錄的20％。其中，亞洲機器人增長幅度最為突出，高達(dá)43%。

　　1.2國外工業(yè)機器人發(fā)展趨勢

　　1.2.1工業(yè)機器人性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修），而單機價格不斷下降，平均單機價格從91年的10.3萬美元降至97年的6.5萬美元。

　　1.2.2機械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機器人整機；國外已有模塊化裝配機器人產(chǎn)品問市。

　　1.2.3工業(yè)機器人控制系統(tǒng)向基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。

　　1.2.4機器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制；多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。

　　1.2.5虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機器人。

　　1.3中國工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀

　　中國的工業(yè)機器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機器人操作機的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人；其中有130多臺套噴漆機器人在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。

　　但總的來看，中國的工業(yè)機器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離，如：可靠性低于國外產(chǎn)品；機器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距。

　　1.4工業(yè)機器人應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展趨勢

　　經(jīng)過四十多年的發(fā)展，工業(yè)機器人已在越來越多的領(lǐng)域得到了應(yīng)用。在制造業(yè)中，尤其是在汽車產(chǎn)業(yè)中，工業(yè)機器人得到了廣泛的應(yīng)用。如在毛坯制造（沖壓、壓鑄、鍛造等）、機械加工、焊接、熱處理、表面涂覆、上下料、裝配、檢測及倉庫堆垛等作業(yè)中，機器人都已逐步取代了人工作業(yè)。

　　隨著工業(yè)機器人向更深更廣方向的發(fā)展以及機器人智能化水平的提高，機器人的應(yīng)用范周還在不斷地擴(kuò)大，已從汽車制造業(yè)推廣到其他制造業(yè)，進(jìn)而推廣到諸如采礦機器人、建筑業(yè)機器人以及水電系統(tǒng)維護(hù)維修機器人等各種非制造行業(yè)。

　　在國外，工業(yè)機器人技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備被工業(yè)界廣泛應(yīng)用。從而，相繼形成了一批具有影響力的、著名的工業(yè)機器人公司，它們包括：瑞典的abbRobotics，日本的fanuc、Yaskawa，德國的kukaRoboter，美國的AdeptTechnology、AmericanRobot、EmersonIndustrialAutomation、S-TRobotics，意大利comau，英國的AutoTechRobotics，加拿大的JcdInternationalRobotics，以色列的RobogroupTek公司，這些公司已經(jīng)成為其所在地區(qū)的支柱性產(chǎn)業(yè)。

　　在國內(nèi)，工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)剛剛起步，但增長的勢頭非常強勁。如中國科學(xué)院沈陽自動化所投資組建的新松機器人公司，年利潤增長在40%左右。

　　1.5工業(yè)機器人四大家族

　　1.5.1日本發(fā)那科（Fanuc）

　　FANUC是日本一家專門研究數(shù)控系統(tǒng)的公司，成立于1956年。是世界上最大的專業(yè)數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家，占據(jù)了全球70%的市場份額。FANUC于1959年首先推出了電液步進(jìn)電機，在后來的若干年中逐步發(fā)展并完善了以硬件為主的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)。

　　進(jìn)入70年代，微電子技術(shù)、功率電子技術(shù)，尤其是計算技術(shù)得到了飛速發(fā)展，F(xiàn)ANUC公司毅然舍棄了使其發(fā)家的電液步進(jìn)電機數(shù)控產(chǎn)品，一方面從GETTES公司引進(jìn)直流伺服電機制造技術(shù)。1976年FANUC公司研制成功數(shù)控系統(tǒng)5，隨后又與SIEMENS公司聯(lián)合研制了具有先進(jìn)水平的數(shù)控系統(tǒng)7，從這時起，F(xiàn)ANUC公司逐步發(fā)展成為世界上最大的專業(yè)數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家。

　　自1974年，F(xiàn)ANUC首臺機器人問世以來，F(xiàn)ANUC致力于機器人技術(shù)上的領(lǐng)先與創(chuàng)新，是世界上唯一一家由機器人來做機器人的公司，是世界上唯一提供集成視覺系統(tǒng)的機器人企業(yè)，是世界上唯一一家既提供智能機器人又提供智能機器的公司。FANUC機器人產(chǎn)品系列多達(dá)240種，負(fù)重從0.5公斤到1.35噸，廣泛應(yīng)用在裝配、搬運、焊接、鑄造、噴涂、碼垛等不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)，滿足客戶的不同需求。

　　2008年6月，F(xiàn)ANUC成為世界上第一個裝機量突破20萬臺機器人的廠家；2011年，F(xiàn)ANUC全球機器人裝機量已超25萬臺，市場份額穩(wěn)居第一。

　　FANUC發(fā)布史上最“給力”機器人

　　2015年，F(xiàn)ANUC向大眾展示了M-2000iA系列的機器人。M-2000iA系列是世界上最大、最強壯的可搬運超重物體的機器人，有兩種型號，一個是可舉起900公斤重物的M-2000iA/900（動作半徑4680mm）和能舉起1200公斤的M-2000iA/1200（動作半徑3730mm），能夠做到更快、更穩(wěn)、更精確地移動大型部件，用于物流搬運、機床上下料、裝配、碼垛、材料加工、拾取及包裝及舉重表演等。

　　當(dāng)需要處理超重部件，如機床組裝、車身定位時，M-2000iA機器人可實現(xiàn)安全快捷的安置，能代替起重機、運輸班車、龍門吊工作。

　　1.5.2ABB（Asea Brown Boveri）

　　ABB是一家瑞士-瑞典的跨國公司，集團(tuán)總部位于瑞士蘇黎世。1988年創(chuàng)立于歐洲，1994年進(jìn)入中國，1995年成立ABB中國有限公司。2005年起，ABB機器人的生產(chǎn)、研發(fā)、工程中心都開始轉(zhuǎn)移到中國，目前，中國已經(jīng)成為ABB全球第一大市場。

　　ABB集團(tuán)業(yè)務(wù)遍布全球100多個國家，擁有14.5萬名員工，2014年全球銷售收入約400億美元，在華銷售收入約58億美元。

　　ABB在中國擁有研發(fā)、制造、銷售和工程服務(wù)等全方位的業(yè)務(wù)活動，員工1.9萬名。在中國大陸設(shè)有38個子公司和100多個辦事處。ABB機器人產(chǎn)品和解決方案已廣泛應(yīng)用于汽車制造、食品飲料、計算機和消費電子等眾多行業(yè)的焊接、裝配、搬運、噴涂、精加工、包裝和碼垛等不同作業(yè)環(huán)節(jié)。

　　機器人業(yè)務(wù)屬于ABB五大業(yè)務(wù)部門中的離散自動化與運動控制部。該部門在中國擁有以下生產(chǎn)基地：西安ABB大功率整流器有限公司、ABB高壓電機有限公司、北京ABB電氣傳動系統(tǒng)有限公司、上海ABB工程有限公司、上海ABB電機有限公司、上海ABB動力傳動有限公司、廣州ABB微聯(lián)牽引設(shè)備有限公司、南昌ABB發(fā)電機有限公司。其中上海ABB工程有限公司是ABB機器人業(yè)務(wù)全球總部，也是ABB集團(tuán)重要的機器人研發(fā)和生產(chǎn)基地，擁有最先進(jìn)的機器人生產(chǎn)線。

　　ABB發(fā)布全球首款雙臂人形協(xié)作機器人

　　ABB2015年發(fā)布了全球首款真正實現(xiàn)人機協(xié)作的雙臂機器人YuMi，YuMi具有協(xié)同式雙臂，配有突破性功能，將小件裝配等自動化帶入一個全新時代，其靈活的雙臂以軟性材料包裹，并配備創(chuàng)新的力傳感技術(shù)及最先進(jìn)的軟件控制系統(tǒng)。YuMi從機械手表的精密部件到手機、平板電腦以及臺式電腦零件的處理，都能以其精確性輕松應(yīng)對，甚至連穿針引線都不在話下。YuMi將人與機器人并肩合作變?yōu)楝F(xiàn)實，并宣告一個人機協(xié)作新時代的來臨。

　　1.5.3日本安川電機機

　　安川電機創(chuàng)立于1915年，總部位于日本福岡縣北九州市。1999年4月，安川電機（中國）有限公司在上海注冊成立，注冊資金3110萬美金，公司位于上海市黃河路21號鴻祥大廈12樓。

　　截至2011年3月，安川的機器人累計出售臺數(shù)已突破23萬臺，活躍在從日本國內(nèi)到世界各國的焊接、搬運、裝配、噴涂以及放置在無塵室內(nèi)的液晶顯示器、等離子顯示器和半導(dǎo)體制造的搬運搬送等各種各樣的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中。

　　2012年7月，安川電機海外首個機器人生產(chǎn)基地落戶常州武進(jìn)高新區(qū)，該基地將用最新的設(shè)備生產(chǎn)用于汽車相關(guān)制造的溶解用機器人。項目總投資約3億元，設(shè)計產(chǎn)能12000臺套機器人/年（含控制系統(tǒng)），年銷售6億元人民幣。基地已于2013年6月投入生產(chǎn)。

　　安川重磅推出機械外骨骼ReWalk

　　安川電機2015年重磅推出了“輔助脊髄損傷患者步行的機器人”ReWalk，為脊髄損傷患者帶來了福音。ReWalk作為外骨骼狀機器人，不采用力傳感器和肌電傳感器，而是采用通過可以定位穿戴者的身體重心進(jìn)行步行的獨創(chuàng)性計算程序算法，從而實現(xiàn)步行自然化和穿戴簡便化，在歐美已實現(xiàn)商品化，可幫助因為脊髄損傷造成的下肢麻痹患者實現(xiàn)站立和步行?；颊咴谥付ㄡt(yī)院接受使用訓(xùn)練（基礎(chǔ)訓(xùn)練20小時，應(yīng)用訓(xùn)練最低20小時）后，便可在日常生活中使用。

　　1.5.4德國庫卡（kuka）

　　庫卡（KUKA）是世界工業(yè)機器人和自動控制系統(tǒng)領(lǐng)域的頂尖制造商，總部位于德國奧格斯堡。

　　KUKA機器人公司在全球擁有20多個子公司，其中大部分是銷售和服務(wù)中心。KUKA在全球的運營點有：美國，墨西哥，巴西，日本，韓國，***，印度和歐洲各國。庫卡機器人（上海）有限公司是德國庫卡公司設(shè)在中國的全資子公司，成立于2000年，是庫卡公司在德國以外設(shè)立的第一家，也是唯一一家海外工廠。庫卡機器人（上海）有限公司位于上海市。庫卡機器人的品牌代言人是乒乓球運動員蒂姆波爾。

　　1973年KUKA研發(fā)其第一臺工業(yè)機器人，即名為FAMULUS。這是世界上第一臺機電驅(qū)動的6軸機器人。今天該公司四軸和六軸機器人有效載荷范圍達(dá)3~1300公斤、機械臂展達(dá)350~3700mm，機型包括：SCARA、碼垛機、門式及多關(guān)節(jié)機器人，皆采用基于通用PC控制器平臺控制。KUKA的機器人產(chǎn)品最通用的應(yīng)用范圍包括工廠焊接、操作、碼垛、包裝、加工或其它自動化作業(yè)，同時還適用于醫(yī)院，比如腦外科及放射造影。

　　庫卡推出首款輕型工業(yè)機器人

　　2015年，庫卡推出首款輕型工業(yè)機器人LBRiiwa，LBRiiwa是一款具有突破性構(gòu)造的7軸機器人手臂，其極高的靈敏度、靈活度、精確度和安全性的產(chǎn)品特征，使它特別適用于柔性、靈活度和精準(zhǔn)度要求較高的行業(yè)（如電子、醫(yī)藥、精密儀器等），可滿足更多工業(yè)生產(chǎn)中的操作需要。

　　傳統(tǒng)的工業(yè)機器人往往被鐵柵隔離，以防止其用力過猛傷及附近的工人，而LBRiiwa在接觸到人體時，則會按照設(shè)定的程序自動彈開保持安全距離。它的機身裝配有7個力矩傳感器，使得其能夠精確感知外部所施加力量的大小。

　　綜合財務(wù)數(shù)據(jù)來看，對運動控制掌握的深度決定機器人企業(yè)的體量。四大家族中惟有發(fā)那科研發(fā)和制造數(shù)控系統(tǒng)，這是比電機、伺服等更底層的運動控制技術(shù)，可以說FANUC是最具有運動控制基因的企業(yè)，ABB和安川電機相當(dāng)，處于中等，KUKA沒有。

　　截止2013年末FANUC市值300億美元，營業(yè)收入60億美元，凈利潤15億美元，毛利率和凈利率分別達(dá)到48%和25%，除市值低于ABB外，其他各項指標(biāo)都遙遙領(lǐng)先?？紤]到ABB是大型的工業(yè)集團(tuán)，機器人和自動化業(yè)務(wù)占比低，可以認(rèn)為機器人四大家族中FANUC體量最大。

　　ABB和安川電機的運動控制技術(shù)都比較單一，只有FANUC通過數(shù)控系統(tǒng)，將其連接在一起，產(chǎn)生了1+1遠(yuǎn)大于2的協(xié)同作用。

　　同為日企，F(xiàn)ANUC和安川電機在工業(yè)機器人收入基本一致的情況下，市值、凈利率相差10倍以上，凈利潤相差約20倍；作為歐洲企業(yè)的ABB和KUKA機器人收入相同，市值和凈利潤相差約30倍。

　　機器人本體不是高利潤的行業(yè)，純粹的工業(yè)機器人企業(yè)很難有大體量和高估值。機器人的價值在于作為系統(tǒng)集成的中心，與其他業(yè)務(wù)結(jié)合提供整體解決方案所產(chǎn)生的協(xié)同作用。而與機床數(shù)控相結(jié)合是最合適的。FANUC無疑是一個成功的典范。