機器人包括工業(yè)機器人和服務(wù)機器人的兩大類。目前工業(yè)機器人基本上按照它的用途進行分類，如焊接機器人、搬運機器人、加工機器人、裝備機器人。由于中國的服務(wù)機器人發(fā)展水平和世界整體上處于一個病好的階段，國內(nèi)外有相似的服務(wù)機器人分類標準，即服務(wù)機器人大概分成兩類：個人以及家用服務(wù)機器人和專業(yè)服務(wù)機器人。個人和家用服務(wù)的機器人主要包括掃地機器人、娛樂機器人、養(yǎng)老助殘機器人及家庭作業(yè)機器人等涉及家用領(lǐng)域的機器人。專業(yè)服務(wù)機器人包括醫(yī)療機器人、特種環(huán)境下使用的機器人（包括物流機器人、軍用機器人、水下機器人等）。

3.機器人基本結(jié)構(gòu)

機器人最核心的模塊是控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、減速系統(tǒng)，那么機器人的三大部件就是控制器、減速器，伺服系統(tǒng)（伺服電機和驅(qū)動器）。

最直觀的說對一個機器手臂的三大核心部件是控制器、減速器、伺服系統(tǒng)，如果這個手要想伸展的話，驅(qū)動器就會把手推出去；減速器或者減速機負責(zé)調(diào)節(jié)動作的幅度；控制系統(tǒng)，就是機器人的大腦或者機器人的CPU，能夠進行自我控制。執(zhí)行系統(tǒng)指機器人出廠之后在前端做的集成。以工業(yè)機器人中焊接機器人、搬運機器人為例，兩種機器人區(qū)別在于機器人手臂前端，即手的不同，不同的手臂前端能夠發(fā)揮不同的功能。如果手臂前端接一個焊槍，可能它是焊接機器人；如果接一個搬運上下料的模塊，則是搬運機器人。在業(yè)內(nèi)將前端不同稱之為集成。

二、機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及問題

1.機器人發(fā)展階段

1950年代美國教授最先提出來機器的概念，國外在第四個階段取得較快發(fā)展，也就是機器人現(xiàn)在市場應(yīng)用比較多的六軸產(chǎn)品的機器人開始大規(guī)模投入運用。目前這個階段是智能化階段，國外也在做。如波士頓動力公司的機器大狗，在無人的環(huán)境遇到河、坑等障礙物摔倒后它完全可以自己站起來。雙臂機器人、人機協(xié)作機器人，將會是下一步的發(fā)展方向。

2.全球工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀

（1）全球工業(yè)機器人市場屢創(chuàng)新高

圖1 2001年～2005年全球工業(yè)機器人銷售情況

據(jù)圖1、圖2顯示，2015年全球工業(yè)機器人銷量25.4萬臺，亞洲銷量16萬，亞洲占全球工業(yè)機器人銷售比重的65%；歐洲銷量5萬臺，占全球工業(yè)機器人銷售比重的20%；美洲銷量3.8萬臺，而且主要集中在美國。

圖2 2011年～2015年全球主要區(qū)域工業(yè)機器人銷售情況

圖3 2015年全球工業(yè)機器人市場分布

按國家來說，2015年中國工業(yè)機器人銷量占全國工業(yè)機器人銷量的27%，實際上從2013年中國已經(jīng)是全球工業(yè)機器人年銷量最大的國家。

圖4 2015年全球工業(yè)機器人主要應(yīng)用行業(yè)銷量占比

從全球范圍內(nèi)口徑進行統(tǒng)計，工業(yè)機器人的主要應(yīng)用行業(yè)比例中，汽車行業(yè)占38%，汽車行業(yè)自動化裝備的生產(chǎn)線大部分使用工業(yè)機器人。國內(nèi)自主品牌工業(yè)機器人廠家，最應(yīng)該出現(xiàn)的領(lǐng)域就是汽車領(lǐng)域，但是數(shù)據(jù)顯示：國內(nèi)汽車廠基本不用國內(nèi)自主品牌的工業(yè)機器人。目前汽車廠商，尤其中國的汽車廠商，基本上都是使用國際四大家（ABB、KUKI、FANUC、YASKAWA）的工業(yè)機器人。

現(xiàn)在中國國內(nèi)自主品牌工業(yè)機器人銷量很低，大概兩三萬臺。國內(nèi)應(yīng)用自主品牌工業(yè)機器人最大的領(lǐng)域就是電子行業(yè)，由于對機器人靈活度要求不高，所以使用的工業(yè)機器人不是那么高端，而汽車行業(yè)對機器人靈活度要求最高，但這個最成熟的行業(yè)，我國自主品牌機器人暫時無法進入?；A(chǔ)制造行業(yè)中涉及一些鍛造、按摩，以及一些特殊環(huán)境的工業(yè)機器人也正在生產(chǎn)推動。

從全球角度看，工業(yè)機器人的生產(chǎn)廠家和核心部件包括系統(tǒng)集成一些主要的企業(yè)。平時看到的一個工業(yè)機器人，它的三大核心部件是減速系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，三大系統(tǒng)集中到一起構(gòu)成了工業(yè)機器人的主干部件，然后在外面“加個殼”，就構(gòu)成了工業(yè)機器人本體。如果在本體前面集成一個實現(xiàn)不同功能模塊的執(zhí)行單元，這就是集成的概念。比如ABB公司生產(chǎn)機器人本體，而且這個本體是沒有前端執(zhí)行系統(tǒng)，同時有一個對汽車行業(yè)非常熟悉的企業(yè)，那么汽車企業(yè)、機器人本體的生產(chǎn)企業(yè)和系統(tǒng)集成企業(yè)簽合同，本體生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)沒有前端執(zhí)行系統(tǒng)的機器人本體，系統(tǒng)金融企業(yè)來根據(jù)汽車行業(yè)的特點對它加載具體的功能模塊，這就像系統(tǒng)集成的概念。

（2）工業(yè)機器人四大家占據(jù)全球一半市場

ABB、KUKI（庫卡）、FANUC（發(fā)那科）、YASKAWA（安川）在機器人產(chǎn)業(yè)內(nèi)部稱之為國際四大家。ABB主要是瑞士和瑞典的合資公司，總部在歐洲；KUKI（庫卡），本屬于德國，2015年被美的以300億收購；FANUC（發(fā)那科）、YASKAWA（安川）都是日本公司，也體現(xiàn)了日本在工業(yè)機器人領(lǐng)域的獨特優(yōu)勢?，F(xiàn)在YASKAWA（安川）最大，F(xiàn)ANUC（發(fā)那科）和ABB各自的應(yīng)用領(lǐng)域不一樣。 KUKI（庫卡）是德國的，但已經(jīng)被美的收購，美的控股99%以上，但是美的不干預(yù)KUKI（庫卡）公司的內(nèi)部執(zhí)行運營。

表1 世界知名工業(yè)機器人生產(chǎn)企業(yè)

介紹一下關(guān)鍵零部件，ABB、KUKI（庫卡）、FANUC（發(fā)那科）、YASKAWA（安川）在控制系統(tǒng)發(fā)展不錯，特別是FANUC（發(fā)那科）、YASKAWA（安川）在伺服電機方面也很好。三大關(guān)鍵零部件的成本大概會占到一個完整工業(yè)機器人的成本的70%以上。KUKI（庫卡）、FANUC（發(fā)那科）、YASKAWA（安川）擁有三大核心部件自己的核心技術(shù)，在生產(chǎn)工業(yè)機器人時，有較為明顯的成本優(yōu)勢和比較優(yōu)勢。目前國內(nèi)機器人本體的生產(chǎn)企業(yè)也在做，但是與國外存在明顯差距，所以成本方面國內(nèi)機器人企業(yè)處于劣勢。

減速機在工業(yè)機器人的成本是最高的，Harmonicdrive（哈默納科）、Nabtesco（納博特斯克）這兩家企業(yè)的減速機的份額占到全球市場份額的75%，這兩家公司全是日本，所以日本在工業(yè)機器人領(lǐng)域是非常強大。世界系統(tǒng)集成上做的比較好企業(yè)依然是ABB、KUKI（庫卡）、FANUC（發(fā)那科）、YASKAWA（安川）。

3. 全球服務(wù)機器人發(fā)展現(xiàn)狀

2015年全球個人/家用服務(wù)機器人的銷量約為540萬臺，銷售額為22億美金，平均大概一臺是400美金左右、人民幣2000-3000元。其中家庭工業(yè)機器人銷量370萬臺，娛樂機器人銷量約為170萬臺，助老助殘機器人銷量比較少，而且全球范圍內(nèi)助老助殘機器人在起步階段。

專業(yè)服務(wù)機器人，2015年是銷量達到4.1萬臺，銷售額37.7億美元，可以看出一臺專業(yè)服務(wù)機器人的價格高很多，約 9萬美金。救援機器人方面，國內(nèi)也在做，其中發(fā)展比較好的是唐山的開誠智能主要生產(chǎn)救火、救援等在特殊環(huán)境下的救災(zāi)機器人。開誠智能已經(jīng)被中信重工收購，也是上市公司，由于剛起步，去年售出300多臺，每一臺的售價約300萬人民幣。

物流機器人銷量達1.9萬臺，在國內(nèi)物流企業(yè)實際上使用的是動態(tài)AGV（自動導(dǎo)引運輸車），是一個運載平臺，它突破了傳統(tǒng)機器人的概念，通過在地面上貼上包裹電路、傳感器等的防線，實現(xiàn)在物流的運輸、分揀。

醫(yī)療機器人，目前國際上比較熱門的是美國達芬奇，它主要是負責(zé)軟組織方面的手術(shù)，一臺手術(shù)約四五萬人民幣，它在中國大陸銷量特別好。國內(nèi)醫(yī)療機器人產(chǎn)業(yè)處于剛起步狀態(tài)，主要是由于國內(nèi)醫(yī)療機器人申請過程比較復(fù)雜。

目前國內(nèi)醫(yī)療機器人真正投入和商業(yè)化運營的是北京天智航醫(yī)療科技股份有限公司，是國內(nèi)第一家側(cè)重于骨科手術(shù)機器人，它的技術(shù)是從北航孵化出來。骨科手術(shù)機器人在北京積水潭醫(yī)院使用較多，每年手術(shù)次數(shù)在幾百上千臺。天智航的骨科手術(shù)機器人醫(yī)療機器人購入成本千萬以上，大概十幾臺手術(shù)就需要更換材料，但是一臺手術(shù)病人花費約3萬元。由于手術(shù)精準度高，可以使更多的人能享受到更高醫(yī)療級別的保障，所以在二三線城市非常受歡迎。但是由于成本太高，所以在拓寬市場時需要與政府協(xié)商。目前實踐效果非常好，每個訂單額約為30億。世界上骨科器械方面以色列還有一家，但是還沒有國內(nèi)發(fā)展情況好。

中國工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀

一、中國已連續(xù)三年成為全球第一大工業(yè)機器人市場

圖1 2010~2015年中國工業(yè)機器人市場銷售情況

國內(nèi)機器人市場情況分析，中國本土市場工業(yè)機器人銷量從2010年的1.5萬臺到2015年的6.9萬臺，2016年銷量將近9萬臺。2010年工業(yè)機器人銷量同比增長170%，反映出2008年金融危機產(chǎn)生的金融萎靡導(dǎo)致企業(yè)經(jīng)營成本進一步縮減和優(yōu)化，企業(yè)意識到可以采取工業(yè)機器人進行智能化改造以節(jié)約經(jīng)營成本。

2008年以后，中國國內(nèi)企業(yè)開始大量的購買工業(yè)機器人，同期國外機器人企業(yè)因為國內(nèi)企業(yè)的大量購買得到新一輪發(fā)展，例如庫卡在2008年瀕臨倒閉，由于中國大陸市場的一些工業(yè)企業(yè)的智能化改造，救活了庫卡。

值得注意的是，雖然近幾年我國工業(yè)機器人銷量很大，但2015年的6.9萬臺工業(yè)機器人中屬于中國本土自主品牌的工業(yè)機器人企業(yè)銷量僅有兩萬多臺，而且還是中低端的市場，可以推斷高端的市場還是由國際工業(yè)機器人企業(yè)壟斷。

圖2 2015年中國工業(yè)機器人主要應(yīng)用行業(yè)銷量占比

對2015年國內(nèi)市場工業(yè)機器人的應(yīng)用行業(yè)占比分析，與國際市場占比類似，汽車制造占比30%以上，電子行業(yè)占比20%-38%，但汽車制造幾乎沒有中國本土自主品牌的工業(yè)機器人，國家及國家發(fā)改委也在努力推動本土的工業(yè)機器人企業(yè)產(chǎn)品向汽車制造延伸。

圖3 2015年全球主要國家及地區(qū)制造業(yè)工業(yè)機器人密度

對2015年全球主要國家及地區(qū)制造業(yè)工制造業(yè)工業(yè)機器人密度分析，世界平均69臺/萬人是指每1萬名制造業(yè)工人所擁有的工業(yè)機器人的臺數(shù)。可以看到最高是韓國每一萬名制造業(yè)相關(guān)的工人擁有531臺工業(yè)機器人，韓國的汽車行業(yè)非常發(fā)達且汽車行業(yè)都是應(yīng)用工業(yè)機器人最多的企業(yè)，所以韓國的工業(yè)機器人密度非常高。

同期中國每1萬名制造業(yè)工人擁有49臺工業(yè)機器人，這個匹配量遠遠落后于當前經(jīng)濟發(fā)展水平所應(yīng)該用的匹配量，說明中國工業(yè)機器人將來的市場是非常大的。同時也可以看出中國落后很多，德國是300臺/每萬人，我國是50臺/每萬人，相差六倍的關(guān)系；德國提出“工業(yè)4.0”，我國提出“中國制造2025”，想達到德國制造業(yè)的程度的話，中國需要更多的依靠機器人產(chǎn)業(yè)。

圖4 2010~2015年中國工業(yè)機器人市場銷售情況

對于自主品牌工業(yè)機器人來說，2012年的時候國內(nèi)機器人銷量是0.3萬臺，2015年銷量2.2萬臺，而2015年中國工業(yè)機器人市場銷售量6.9萬臺，差距相對明顯。但近幾年國家層面各個部門也在政策方面努力推動國內(nèi)本土機器人企業(yè)的推廣應(yīng)用。

二、自主品牌工業(yè)機器人不斷發(fā)展壯大

表1 中國工業(yè)機器人骨干企業(yè)

通過表1，對國內(nèi)機器人的三大核心部件、機器人本體、系統(tǒng)集成進行比較分析：控制系統(tǒng)可以看出沈陽新松、廣州數(shù)控、南京埃斯頓、慈星股份是國內(nèi)骨干企業(yè)，其中慈星股份、南京埃斯頓、沈陽新松是上市公司；伺服電機中廣州數(shù)控、南京埃斯頓、新時達、匯川技術(shù)是骨干企業(yè)，其中匯川技術(shù)也是上市公司；減速器中南通鎮(zhèn)康、蘇州綠的、浙江恒豐泰等，其中做的比較好的是南通振康、蘇州綠的，但不是上市公司；機器人本體中產(chǎn)量或者產(chǎn)銷量達到一千臺的有沈陽新松、廣州數(shù)控、安徽埃夫特、廣州起帆；系統(tǒng)集成也是以沈陽新松、唐山開元、廣州數(shù)控、長沙長泰等為骨干企業(yè)。

工業(yè)機器人的三大核心部件、本體的生產(chǎn)以及系統(tǒng)集成，可以看到國內(nèi)沈陽新松、廣州數(shù)控、南京埃斯頓、安徽埃夫特涉及機器人制造領(lǐng)域廣、技術(shù)水平高，綜合成本低，從而使得具有明顯的競爭力。

圖5 2013~2015年中國工業(yè)機器人市場銷量占比

對比國內(nèi)工業(yè)機器人市場中外資品牌與自主品牌所占的市場份額發(fā)現(xiàn)，從2013年到2015年國內(nèi)機器人的自主品牌所占市場份額逐漸擴大，從25%→28%→29%。

圖6 2013~2015年中國工業(yè)機器人市場價值量占比

結(jié)合圖5、圖6，以2015年數(shù)據(jù)分析，2015年國內(nèi)自主品牌的工業(yè)機器人占的市場份額是29%，但是它的市場價值量只占了17%，那說明國內(nèi)自主品牌產(chǎn)品基本上處于中低端的市場。

通過圖7可以看出，我國自主品牌機器人生產(chǎn)企業(yè)主要分布在以上海、蘇州、南京等為中心的長三角經(jīng)濟圈，以廣州、深圳、東莞為中心的珠三角經(jīng)濟圈，以北京、天津、青島為中心的環(huán)渤海經(jīng)濟圈，以沈陽、哈爾濱為中心的東北地區(qū)，以及重慶、長沙、武漢、蕪湖等為代表的中西部地區(qū)；沈陽、上海、深圳、重慶的中心效應(yīng)較為明顯。國內(nèi)的龍頭企業(yè)從北向南是沈陽新松、南京埃斯頓、安徽蕪湖埃夫特、上海新時達、廣州數(shù)控。

圖7 我國自主品牌機器人典型企業(yè)分布圖

國內(nèi)外機器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀及比較

一、國內(nèi)外工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀及比較

表1 國內(nèi)外工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀及比較

近年來，在市場需求帶動下，我國自主品牌工業(yè)機器人發(fā)展迅速，在技術(shù)攻關(guān)和設(shè)計水平上有了長足的進步。但同國外先進水平相比，各環(huán)節(jié)仍存有差距。

本體方面，國外龍頭企業(yè)年銷量萬臺以上，國內(nèi)五家龍頭企業(yè)銷量在千臺左右。國外企業(yè)六七十年代建廠，已經(jīng)歷了五十年的摸索與完善，在產(chǎn)品的可靠性、一致性方面比較強，而機器人產(chǎn)業(yè)本身也是需要時間積累的過程。

減速器方面，RV減速器：日本納博公司占60%；諧波減速器：哈默納科占15%。RV減速器與諧波減速器在應(yīng)用中的區(qū)別是：機器人的負載量，如果操作的物體重量要求大，RV減速器負載能量就大1.2-1.4倍，而諧波減速器負載量小一些。

伺服電機方面，歐美的產(chǎn)品貨載能力高，后臺響應(yīng)好；日本產(chǎn)品質(zhì)量可靠；臺灣的伺服電機產(chǎn)品不錯，質(zhì)量雖不如日本，但是較大的價格優(yōu)勢是的國內(nèi)企業(yè)用的較多。

控制器方面，國外的主流機械廠商的控制器均為多軸運動，而且龍頭企業(yè)都自己的研發(fā)平臺；雖然國內(nèi)企業(yè)也在做控制器，但仍需要一個摸索的過程。

系統(tǒng)集成方面，最鮮明的特點是在汽車之外的行業(yè)在尋找發(fā)展機會。判定工業(yè)機器人最有說服力的指標是產(chǎn)品在汽車行業(yè)能否實現(xiàn)應(yīng)用，而國內(nèi)企業(yè)在汽車行業(yè)處于劣勢。第三方檢測機構(gòu)（國家機器人檢測與評估中心）成立時間短，檢測項目不完整。

二、國內(nèi)外服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)現(xiàn)狀及比較

近年來，我國服務(wù)機器人開始起步，各類自主研發(fā)產(chǎn)品開始不斷涌現(xiàn)。

● 我國已經(jīng)成功研制出6000米自治水下機器人、長航程水下機器人、7000米水下潛器（蛟龍）、系列化作業(yè)型水下機器人（ROV），為譜系化水下機器人研究與規(guī)?；瘧?yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)。

● 我國長航程南極科考移動機器人已經(jīng)初步完成樣機研制，即將開始科考工程的實際應(yīng)用，為我國不遠的將來利用移動機器人進行南極大時空范圍科考、乃至構(gòu)建機器人南極科考站提供了技術(shù)保障。

● 我國自主研發(fā)的多種型號核裂變堆運行維護機器人已經(jīng)投入示范應(yīng)用，為我國核能源安全利用提供了技術(shù)手段。

● 我國的救災(zāi)救援、公共安全等多種型號機器人已經(jīng)開始進入示范應(yīng)用階段；部分型號軍用機器人也經(jīng)實現(xiàn)應(yīng)用。

● 我國手術(shù)機器人、輔助治療機器人等醫(yī)療機器人也實現(xiàn)了技術(shù)突破，開始進行試驗應(yīng)用。

● 清潔機器人、兩輪平衡車和消費類無人機等家用服務(wù)機器人領(lǐng)域也涌現(xiàn)出一些表現(xiàn)優(yōu)異的企業(yè)。

表2 國內(nèi)外服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)比較

服務(wù)機器人方面，“蛟龍?zhí)枴痹趪H深潛方面處于領(lǐng)先地位，南極科考機器人、救災(zāi)救援機器人仍在試驗應(yīng)用階段?？傮w來說，國內(nèi)服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平與國際差距較小，基本上處于病好階段，在某些具體領(lǐng)域國內(nèi)服務(wù)機器人產(chǎn)品性能更好一些，我國無人機占全球無人機市場份額的70%以上。

三、阻礙機器人產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展若干問題

第一，關(guān)鍵零部件對外依存度高，尤其在機器人三大核心部件方面，國外企業(yè)市場占比很高；

第二，自主創(chuàng)新能力不足，主要是關(guān)鍵核心技術(shù)的原創(chuàng)性差，國外企業(yè)經(jīng)過五六十年的積累，能夠不斷的試錯反饋信息不斷地完善產(chǎn)品性能，任何一個行業(yè)都有類似的發(fā)展過程；

第三，產(chǎn)業(yè)發(fā)展秩序亟待規(guī)范及高端技術(shù)人才匱乏，我國機器人產(chǎn)業(yè)處于新興階段，行業(yè)標準缺失，使得產(chǎn)業(yè)發(fā)展秩序不規(guī)范，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，同時機器人產(chǎn)業(yè)面臨人力資源結(jié)構(gòu)性短缺。