1、高端制造：工业机器人渗透率快速提升，服务机器人产业化进程加速证券研究报告分析师：陈兵021-68821852执业证书编号： S1440518070001发布日期： 2019年2月28 日每 日 免 费 获 取 报 告1、 每 日 微 信 群 内 分 享 7+最 新 重 磅 报 告 ；2、 每 日 分 享 当 日 华 尔 街 日 报 、 金 融 时 报 ；3、 每 周 分 享 经 济 学 人4、 行 研 报 告 均 为 公 开 版 ， 权 利 归 原 作 者所 有 ， 起 点 财 经 仅 分 发 做 内 部 学 习 。扫一扫二维码关注公号回复：研究报告加入“起点财经”微信群。 2019年 2月1
2、 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31.1工业机器人定义及分类工业机器人定义及分类根据 ISO8373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）数据来源：网络资料，中信建投证券研究发展部 数据来源：网络资料，中信建投证券研究
3、发展部图：直角坐标式机器人和并联机器人 图：多关节型机器人和 SCARA机器人41.2 机械结构不同，应用不同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 -Delta机器人 ： 主要用于高速取放、筛选作业小范围平面作业 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、取放数据来源：网络资料，中信建投证券研究发展部 数据来源：网络资料，中信建投证券研究发展部图： SCARA工业机器人 3C作业 图： DELTA机器人取放作业5三大子系统构成工业机
4、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数据来源：网络资料，中信建投证券研究发展部图：机器人系统结构示意1.3 从零部件角度看工业机器人6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
5、合形式）数据来源：网络资料，中信建投证券研究发展部图：基于上述架构的机器人控制系统1.3 从零部件角度看工业机器人71.3 从零部件角度看工业机器人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 、 减速器伺服系统 传动系统功能 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
6、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。数据来源：中信建投证券研究发展部表：工业机器人动力系统划分81.3 从零部件角度看工业机器人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。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
7、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，整体结构紧凑数据来源：中信建投证券研究发展部表：机械结构系统的主要结构及零部件2019年 2月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102.1其他国家工业机器人发展历程 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
8、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 工业机器人研发02 , 0 0 04 , 0 0 06 , 0 0 08 , 0 0 01 0 , 0 0 01 2 , 0 0 0美国年出口工业机器人数量（台）数据来源：美国统计局，中信建投证券研究发展部 数据来源：美国统计局，中信建投证券研究发展部图： 美国工业机器人销量情况 图： 美国工业机器人年出口量112.1其他国家工业机器人发展历程数据来源：日本统计局，中信建投证券研究发展部数据来源：日本统计局，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，
9、 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 。050001 0 0 0 01 5 0 0 02 0 0 0 02 5 0 0 03 0 0 0 03 5 0 0 04 0 0 0 04 5 0 0 0日本工业机器人年销量（台）05 0 0 0 01 0 0 0 0 01 5 0 0 0 02 0 0 0 0 02 5 0 0 0 03 0 0 0 0 03 5 0 0 0 04 0 0 0 0 0日本工业机器人保有量（台）图： 日本工业机器人年销量 图： 日本
10、工业机器人保有量122.1其他国家工业机器人发展历程数据来源： Wind,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%02 , 0 0 0 ,0 0 04 , 0 0 0 ,0 0 06 , 0 0 0 ,0 0 08 , 0 0 0 ,0 0 01 0 ,0 0 0 ,0 0 01 2 ,0 0 0 ,0 0 01 4 ,0 0 0 ,0 0 0日本汽车年产量（台）01 , 0 0 0 ,0 0 02 , 0 0 0 ,0 0 03 , 0 0 0 ,0 0 04 , 0 0
11、0 ,0 0 05 , 0 0 0 ,0 0 06 , 0 0 0 ,0 0 07 , 0 0 0 ,0 0 08 , 0 0 0 ,0 0 09 , 0 0 0 ,0 0 0日本汽车销量（台）数据来源： Wind,中信建投证券研究发展部图： 日本汽车年产量 图： 日本汽车销量132.2 我国工业机器人格局数据来源： 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-5 0 .0 %0 . 0 %5 0
12、.0 %1 0 0 .0 %1 5 0 .0 %2 0 0 .0 %01 0 , 0 0 02 0 , 0 0 03 0 , 0 0 04 0 , 0 0 05 0 , 0 0 06 0 , 0 0 07 0 , 0 0 08 0 , 0 0 09 0 , 0 0 01 0 0 , 0 0 0我国工业机器人年销量（台） 同比增长率图： 我国工业机器人增长情况 图： 世界各国工业机器人密度142.2 我国工业机器人格局数据来源： CRIA， IFR，中信建投证券研究发展部图： 我国工业机器人主要用途 图： 我国机器人下游行业占比 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
13、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搬运与上下料涂层与胶封焊接和钎焊装配及拆卸洁净室 加工数据来源： CRIA， IFR，中信建投证券研究发展部3C 15%通用设备 14%电气机械和器材 10%其他 44%汽车 17 %15图： 安川机电控制业务收入及毛利数据来源： 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2.2 我国工业机器人格局 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
14、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： 汇川科技伺服系统营收及毛利0%5%10%15%20%020406080100120140安川机电控制业务收入（亿元） 利润率42%43%44%45%46%47%48%49%50%0 . 0 01 . 0 02 . 0 03 . 0 04 . 0 05 . 0 06 . 0 07 . 0 08 . 0 09 . 0 01 0 . 0 0汇川科技伺服系统营收（亿元） 汇川科技伺服系统毛利率2019年 2月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
15、例及重点公司列表6 服务机器人产业化进程加速173.1汽车制造为工业机器人最大占比数据来源： IFR,中信建投证券研究发展部图： 世界历年汽车工业机器人产量占比 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 ，近几年有 下降趋势2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 20160%10%20%30%40%50%050000100000150000200000250000300000350000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
16、占比18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数据来源： CRIA,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 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3.1汽车制造为工业机器人最大占比汽车 5 0 % 3 C 1 3 %金属制造10%塑料及化学品10%其他 1 7 % 19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数据来源： CRIA，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3.1
17、汽车制造为工业机器人最大占比汽车 5 0 % 3 C 1 3 %金属制造10%塑料及化学品10%其他 1 7 % 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 催生工业机器人发展图： 我国新能源汽车月产量（台）02 0 , 0 0 04 0 , 0 0 06 0 , 0 0 08 0 , 0 0 01 0 0 , 0 0 01 2 0 , 0 0 01 4 0 , 0 0 01 6 0 , 0 0 0我国新能源汽车月产量（台）数据来源： Wind,中信建投证券研究发展部20图： 全球智能手机年出货量数据来源： Wind, 中信建投证券研究发展部数据来源：
18、Wind,中信建投证券研究发展部图：全球 PC年出货量3.2 3C等一般制造业发力，成为工业机器人新贵 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、 PC产量高3C市场消费额不断增加- 1 5 %- 1 0 %- 5 %0%5%10%15%20%050100150200250300350400全球 PC 出货量（百万台） 增长率-20 %0%20%40%60%80%100 %120 %140 %160 %180 %0.02 0 0 .04 0 0 .06 0 0 .08 0 0 .01,00 0.01,20 0.01,40 0.01,60 0.0全球智能手机出
19、货量（百万部） 同比增长率21数据来源：中信建投证券研究发展部表： 生产环节的工业机器人使用方式3.2 3C等一般制造业发力，成为工业机器人新贵 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 设备的搬运生产环节中的使用方式 工作情况机器人和现有生产设备组合协作在 PCB表面处理环节应用 -点胶 :多采用灵活、转速快的 SCARA机器人与点胶机协调作业在 PCB表面处理环节应用
20、 -贴片 :直角坐标机器人和供料飞达（ Feedar）相配合，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 -插件环节 :逐步采用 SCARA进行作业，作业精度一般能达到 0.01mm量级且均具备示再现编程能力工序承接过程中物料、产品的搬运，成熟的自动化包装出货环节针对批量生产产商， 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。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。22数据来源：中信建投证券研究发展部表：
21、 KUKA 产品换代，向小尺寸高精度转变3.2 3C等一般制造业发力，成为工业机器人新贵 工业机器人从汽车到 3C的转变精度更高 ， 精度需求通常达 0.01mm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KR 10 R1100 KR 6 R900 KR 6 R700 KR 3 AGILUS负载（ kg） 10 10 6 3自重（ kg） 56 53 50 26重复定位精度（ mm） 0.03 0.03 0.03 0.02占用空间（ mm） 320*320
22、*960 320*320*855 320*320*715 179*1792019年 2月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24数据来源： IFR，中信建投证券研究发展部图： 四大家族市场份额4.1工业机器人产业链：中游本体市场，四大家族主导四大家族的机器人业务均 占半壁江山 2016年：安川机器人业务收入 99.90亿元、发那科机器人业务营收 110.38亿元、 Kuka2017年机器人业务收入为 91.85亿元、 ABB机器人及运动业务板块收入超 500
23、亿元 工业机器人本体制造商， 日本发那科 、 德国库卡 、 瑞士 ABB及 日本安川 的产品销量占全球总销量份额分别为 16.60%、 11.20%、 10.80%及 10.70%，分列全球前四四大家族 工业机器人积极转型 传统工业机器人 以汽车用点、弧焊机器人，喷漆机器人，搬运机器人为主 近 两年，以四大家族为首的工业机器人本体厂商的接连开发灵便、紧凑、高精度的工业机器人产品发那科 1 6 . 6 0 %库卡 1 1 . 2 0 %A B B 1 0 . 8 0 %安川 1 0 . 7 0 %其他 5 0 . 7 0 %25图： ABB业务布局数据来源：中信建投证券研究发展部数据来源：中信建
24、投证券研究发展部图： KUKA业务布局4.1工业机器人产业链：中游本体市场，四大家族主导四大家族除本体制造，业务均布局长远 ABB、发那科、 YASKAWA均深耕 运动控制业务 FANUC除 编码器 和 减速器 以外零组件均实现自主生产 ABB、 KUKA主要把握住核心部件控制器，其余以外购为主其他世界知名的工业机器人企业还有 Kawasaki川崎重工业公司、 Epson爱普生机器人公司、 Staubli史陶比尔机器人、 NachiFujikoshi那智机器人、 Comau柯马机器人公司、Adept爱德普机器人公司以及中国的新松机器人公司264.2 工业机器人产业链：上游是核心零部件图：国内伺
25、服系统市场份额数据来源： IDC，中信建投证券研究发展部工业机器人产业链上游： 主要是减速机和控制系统，相当于机器人的“大脑”。上游核心零部件：上游零部件行业主要是减速机、伺服电机、变频器、控制器等其中减速器伺服电机及伺服系统在工业机器人成本占比大，分别为 39%， 28%，本体制造占比为 22%。国内工业机器人减速机、伺服电机等零部件主要依赖进口。伺服系统国产化替代是趋势。 以汇川技术为代表的本土伺服系统制造商逐步破局，市占率由2008年的 0.1%提升至 3.4%。松下 14%安川 14%三菱 14%台达 10%汇川技术 3%埃斯顿 2%其他 44%274.2 工业机器人产业链：上游是核心
26、零部件表：伺服系统各组成部件主要生产商数据来源：中信建投证券研究发展部数据来源：中信建投证券研究发展部低成本是国产伺服系统优势。 从盈利能力看，汇川技术产品毛利率超 45%，相应营业利润率约20%，较安川机电高 7个百分点左右，低成本优势显著。产品 /性能 国外主要厂商 国内主要生产商运动控制器 PLC、运动控制卡KEBA(专用控制器）、西门子（ PLC）、安川、松下、三菱固高、埃斯顿、汇川技术、英威腾、华中数控伺服驱动器 伺服放大器、伺服电机 传动单元 安川、松下、三菱、西门子 汇川技术、新时达、埃斯顿、英威腾、宏 讯科技伺服电机 交流永磁同步电机 基本与驱动器配套， 主流厂商较一致 与驱动
27、器厂商较一致编码器 光电 /磁性两种 海德汉（德国）、 多摩川（日本） 汇川技术、长春禹衡284.2 工业机器人产业链：上游是核心零部件表：减速器结构分析数据来源：中信建投证券研究发展部数据来源：中信建投证券研究发展部减速器领域，纳博特斯克及哈默纳科仍是行业寡头 。 工业机器人核心部件减速器，是机械传动的核心，机器人的速度、精度都与减速器有关，工业机器人使用的减速器主要包含：谐波减速器、 RV减速器。 日本厂商纳博特斯克、哈默纳科分别为 RV减速器及谐波减速器制造龙头，二者市占率分比达 60%、 15%。谐波减速器 RV减速器组成 波发生器、柔轮和刚轮 由行星齿轮减速机的前级和一个摆线针轮减速
28、机的后级组成优点运动精度高，传动比大、质量小、体积小、较小的传动惯量等最重要的是能在密闭空间传递运动轮减速装置结构十分紧凑，结构体积小和质量轻齿数越多，传动比越大294.2 工业机器人产业链：上游是核心零部件表： RV减速器国内外企业数据来源：中信建投证券研究发展部国产减速器零部件迎来产品放量的宝贵窗口期 。 RV减速器 ： 2017年，南通振康出货量约 1.5万台、力克精密产量超万台、双环传动亦实现批量供货、合资公司纳博特斯克（中国）精密机器有限公司，出货量达 10 万台左右 谐波减速器 ： 2016年 苏州绿的 谐波减速器销量约 6万台，国内机器人谐波减速器市占率超 50%。 2017年，公司产品出货量同比增速达 100%。此外，来福谐波出货量近万台、中技克美销量约 2万台。中国工业机器人 RV减速器企业 国外工业机器人 RV减速器企业秦川发展上海机电南通振事浙江恒丰泰双环传动巨轮股份百利天星武汉精光大族激光纳伯斯特克 Nabesteco哈默那科 Harmonic住友帝人
