第一篇：工業(yè)機器人深度報告(銀行證券)

6月19日 投資要點：

2013 年我國工業(yè)機器人進入產(chǎn)業(yè)元年，多重因素助力行業(yè)高速發(fā)展 2013 年我國工業(yè)機器人銷量增速達60%，大幅超出市場預(yù)期；2020年前將持續(xù)高增長。全球第三次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移、工業(yè)機器人密度僅為世界2/5的平均水平、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、人口紅利消失和國家政策大力支持等因素驅(qū)動行業(yè)持續(xù)高速增長。行業(yè)需求、景氣度、催化劑將持續(xù)超預(yù)期。

預(yù)計2016 年我國工業(yè)機器人加集成市場規(guī)模650 億元，CARG35% 預(yù)計2016 年中國工業(yè)機器人本體市場規(guī)模215 億元；本體加集成市場規(guī)模為650 億元，2014-2016 年復(fù)合增速35%。預(yù)計2016 年減速機、伺服系統(tǒng)、控制器市場規(guī)模分別72 億元，54 億元、22 億元。國產(chǎn)機器人銷量增速將超越行業(yè)增速。

驅(qū)動因素、關(guān)鍵假設(shè)及主要預(yù)測：

1、預(yù)計2014-2016 年中國工業(yè)機器人需求分別為5.0 萬臺、6.9 萬臺和9.7 萬臺，復(fù)合增速為40%。到2016 年中國工業(yè)機器人全球銷量占比將達到40%。

2、預(yù)計2014-2016 年中國工業(yè)機器人本體市場規(guī)模分別為120 億元、160 億元、215 億元，復(fù)合增速35%；本體加集成市場規(guī)模分別為360 億元、480 億元和650 億元，復(fù)合增速35%。

3、預(yù)計2014-2016 年減速機市場規(guī)模分別38 億元、52 億元和72 億元，復(fù)合增速38%。2014-2016 年伺服系統(tǒng)市場規(guī)模分別為30、40、54 億元；控制器分別為12、16、22 億元，復(fù)合增速35%。

一、預(yù)計2016 年全球工業(yè)機器人市場規(guī)模達2500 億元，未來三年復(fù)合增速10%

（一）工業(yè)機器人替代人工主要用于焊接、裝配、噴涂、搬運等

機器人技術(shù)發(fā)展迅速，涵蓋內(nèi)容越來越多，其完整定義尚無統(tǒng)一意見。按照國際機器人聯(lián)盟（IFR）的分類，機器人一般分為工業(yè)機器人和服務(wù)機器人。工業(yè)機器人是在工業(yè)生產(chǎn)中使用的機器人的總稱，工業(yè)機器人是一種通過編程或示教實現(xiàn)自動運行，具有多關(guān)節(jié)或多自由度，并且具有一定感知功能，如視覺、力覺、位移檢測等，從而實現(xiàn)對環(huán)境和工作對象自主判斷和決策，能夠代替人工完成各類繁重、乏味或有害環(huán)境下體力勞動的自動化機器。成套設(shè)備由工業(yè)機器人和完成工作任務(wù)所需的外圍及周邊輔助設(shè)備組成的一個獨立自動化生產(chǎn)單元，最大限度地減少人工參與，提高生產(chǎn)效率。

工業(yè)機器人及成套設(shè)備可廣泛地應(yīng)用于企業(yè)各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，如焊接、機械加工、搬運、裝配、分揀、噴涂等。工業(yè)機器人及成套設(shè)備的應(yīng)用不僅能將工人從繁重或有害的體力勞動中解放出來，解決當(dāng)前勞動力短缺問題，而且能夠提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，增強企業(yè)整體競爭力。服務(wù)型機器人通常是可移動的，代替或協(xié)助人類完成為人類提供服務(wù)和安全保障的各種工作。本報告僅針對工業(yè)機器人進行研究分析。工業(yè)機器人并不僅是簡單意義上代替人工的勞動，它可作為一個可編程的高度柔性、開放的加工單元集成到先進制造系統(tǒng)，適合于多品種變批量的柔性生產(chǎn)，可以提升產(chǎn)品的穩(wěn)定性和一致性，在提高生產(chǎn)效率的同時加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，對提高制造業(yè)自動化水平起到很大作用。

工業(yè)機器人的細分通常按照坐標(biāo)形式、驅(qū)動方法和運動控制方式進行分類。從工業(yè)機器人的運行機理及對所實現(xiàn)功能質(zhì)量的要求，關(guān)節(jié)坐標(biāo)式精確度較高，也是應(yīng)用最廣泛的種類，電力驅(qū)動是當(dāng)今工業(yè)機器人驅(qū)動的主流，而連續(xù)軌跡控制要求是高端工業(yè)機器人的基本“素質(zhì)”。從零部件的組成來分析，工業(yè)機器人主要有機械本體、伺服系統(tǒng)、減速器和控制器四部分組成。美國在60 年代發(fā)明了現(xiàn)實中的機器人，1967 年日本川崎重工引進美國技術(shù)，隨后伴隨著日本汽車工業(yè)的崛起，工業(yè)機器人被引入到汽車產(chǎn)業(yè)中。1980 年代，德國將工業(yè)機器人引入到紡織業(yè)中。

1990 年代后隨著技術(shù)的進步，工業(yè)機器人逐步擴展到制造、安裝、檢測、物流等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，并廣泛應(yīng)用于汽車整車及零部件、電子電器、軌道交通、電器電力、軍工、海洋勘探、航天航空、冶金、印刷出版，家電家具等眾多行業(yè)。隨著工業(yè)機器人向更加深度和廣度發(fā)展以及機器人智能化的提高，機器人的應(yīng)用范圍將繼續(xù)不斷擴大。

從世界范圍內(nèi)來看，工業(yè)機器人作為一個產(chǎn)業(yè)也還處在啟始階段，規(guī)模相對小。目前，大部分工業(yè)機器人應(yīng)用主要集中在一些特定的行業(yè)，如汽車和電子等行業(yè)。由于造價、使用、維護、安全防護等方面應(yīng)用門檻比較高，工業(yè)機器人很難被中小企業(yè)所采用。為了降低使用門檻，在更多的行業(yè)得到推廣應(yīng)用，工業(yè)機器人技術(shù)始終在不斷地進步和發(fā)展之中。

（二）2013 年全球工業(yè)機器人市場規(guī)模約1800 億元

在經(jīng)歷了2009年全球性衰退后，2010 年全球工業(yè)機器人開始復(fù)蘇，2011-2012延續(xù)復(fù)蘇狀態(tài)。根據(jù)國際機器人聯(lián)合會（以下簡稱IFR）統(tǒng)計，2012年全球工業(yè)機器人本體銷量約16萬臺，2013 年銷量為17.9 萬臺，同比增長12%。IFR 統(tǒng)計，2012 年工業(yè)機器人本體銷售額約為87 億美元（折人民幣約540 億元），同比增長2%；本體加系統(tǒng)集成市場規(guī)模約為本體市場的3倍，總計約為260億美元（折人民幣約1600億元），我們預(yù)計2013 年約為1800 億元。從1994-2013年的工業(yè)機器人銷量數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)，工業(yè)機器人市場隨全球經(jīng)濟周期而波動，1994 年以來的三次金融危機均對全球工業(yè)機器人銷量造成沖擊，銷量稍后隨全球經(jīng)濟復(fù)蘇而得到回升。1997 年亞洲金融危機、2000 年科網(wǎng)泡沫破滅和2008 年全球金融危機對全球工業(yè)機器人次年銷量產(chǎn)生較大下滑影響，1998 年、2001 年和2009 年全球工業(yè)機器人銷量增速分別為-16%、-21%、-47%。2008 年全球性金融危機影響最大。截至2013 年底，全球在運行工業(yè)機器人保有量在134 萬到160 萬臺之間。自20 世紀60年代末引進工業(yè)機器人以來，截至2013 年全球累計銷售265 萬臺。然而，大部分早期的機器人現(xiàn)已停止服務(wù)。如果假設(shè)使用壽命平均為12 年，則2013 年底全球在運行的工業(yè)機器人保有量為134 萬臺。而試驗研究表明，工業(yè)機器人的平均使用壽命實際上可能長達15 年，因此，最高庫存總量可達160 萬臺。2013 年，最低庫存大幅增加了7%。2009 年機器人安裝量出現(xiàn)巨大跌幅，最低存量為102.1 萬臺，首次出現(xiàn)存量較前一年下跌1%的情況。2010 年，最低存量上升1%達到2008年的水平。自此以后，存量持續(xù)增加。

（三）工業(yè)機器人銷量和存量70%集中在日、中、美、韓、德五國 根據(jù)IFR 統(tǒng)計，2013 年全球工業(yè)機器人總銷量的70%集中在5 個國家，即中國、日本、美國、韓國和德國，2013 年銷量分別為3.7 萬臺、2.6 萬臺、2.4 萬臺、2.1 萬臺、1.8 萬臺；同比增速分別為60%、-9%、6%、10%、4%；銷量占比分別為20%、14%、13%、12%和10%；五個國家中，2001-2013 年期間，中國和韓國銷量占比持續(xù)上升，日本銷量占比持續(xù)下降。中國和韓國銷量占比分別從2001 年的0.9%和5.2%上升至2013 年的20.4%和12%。日本銷量占比從2001 年的36.3%下降至2013 年的15%。2001-2013 年，中國、日本、美國、韓國和德國銷量復(fù)合增速分別為39%、-1%、7%、15%和3%。

從全球工業(yè)機器人保有量分布來看，2013 年48%工業(yè)機器人存量集中在日本、美國、德國、韓國和中國，存量占比分別為23%、14%、12%、12%、10%。近十年來，日本工業(yè)機器人占比持續(xù)下降，從2001 年的48%下降至2013 年的23%。分析原因在于早期服役的機器人使用壽命到期而退出市場。受益于工業(yè)自動化進程的加速，中國和韓國存量占比持續(xù)提升，分別從2001 年的0.2%和5%上升至2013 年的10%和12%。

（四）汽車和電子電氣行業(yè)的機器人銷量占比分別為40%和21%

汽車、電子電氣、金屬制品、化工橡膠和食品行業(yè)共五個行業(yè)是目前工業(yè)機器人重要的應(yīng)用行業(yè)，五個行業(yè)銷量占比接近80%。汽車行業(yè)和電子電氣行業(yè)是工業(yè)機器人應(yīng)用最重要的兩個行業(yè)，兩個行業(yè)銷量占比超過60%。根據(jù)IFR 統(tǒng)計，2012 年全球工業(yè)機器人在汽車、電子電氣、金屬制品、化工橡膠和食品行業(yè)銷量占比分別為40%、21%、9%、7%、3%，合計接近40%。

從2005-2012年的數(shù)據(jù)分析，工業(yè)機器人在汽車和電子電氣等五大行業(yè)銷量占比保持在70%-80%。2005-2012 年汽車、電子電氣、金屬制品、化工橡膠和食品行業(yè)的工業(yè)機器人銷量復(fù)合增速分別為4%、5%、6%、0%、11%，同期全球工業(yè)機器人銷量復(fù)合增速為4%。

（五）日本為工業(yè)機器人第一大生產(chǎn)國，產(chǎn)能全球占比60%

從供應(yīng)方來看，日本60 年代末從美國引進機器人技術(shù)后，已經(jīng)成為機器人第一大生產(chǎn)國，并且形成了濃厚的機器人文化，工業(yè)機器人約占全球66%份額，代表企業(yè)有發(fā)那科、安川、那智不二越等。歐洲占據(jù)全球工業(yè)機器人26%的市場份額，代表企業(yè)有瑞士的ABB、德國的庫卡、意大利的柯馬等。

（六）預(yù)計2016 年全球工業(yè)機器人市場規(guī)模約2500 億元，2014-2016年復(fù)合增速10%

IFR 在2012 年銷量16 萬臺的基礎(chǔ)上預(yù)測到2016 年個全球工業(yè)機器人本體銷量將達19.2萬臺，2013-2016 年銷量復(fù)合增速為6%。我們認為IFR 低估了中國工業(yè)機器人的需求增長，IFR 預(yù)測2016 年中國銷量3.8 萬臺，而根據(jù)最新的數(shù)據(jù)，2013 年中國工業(yè)機器人的銷量已經(jīng)提前3 年完成這個預(yù)測。我們認為由于中國和發(fā)展中國家工業(yè)機器人需求的大幅增長，未來幾年工業(yè)機器人銷量年均增速將至少達到10%以上，到2016 年全球工業(yè)機器人將達到24 萬臺。預(yù)計2016 年機器人本體市場規(guī)模約為130 億美元，包括系統(tǒng)集成等整體市場規(guī)?？傆嫾s400 億美元（折人民幣約為2500 億元）。預(yù)計2014 年到2016年，機器人安裝量平均每年增加10%，自動化的趨勢將不斷增加機器人安裝量。工業(yè)機器人增長將主要來自新興市場和美國。汽車行業(yè)將繼續(xù)成為新技術(shù)的創(chuàng)新者。然而，汽車行業(yè)在2014 和2015 年之間可能將發(fā)生投資周期下降。預(yù)計最晚在2016 年，傳統(tǒng)市場投資新車型生產(chǎn)設(shè)施更換也將推動機器人安裝量的增加。對于電子產(chǎn)品，新產(chǎn)品和新的生產(chǎn)技術(shù)不斷增長的全球需求，正在加大電氣/電子行業(yè)特別是亞洲的現(xiàn)有生產(chǎn)工藝的再加工和產(chǎn)能擴大。

全球競爭要求生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)代化。能源效率和新材料，例如碳復(fù)合材料，需要更換設(shè)備生產(chǎn)。不斷增長的消費市場需要擴充產(chǎn)能。降低產(chǎn)品的生命周期和增加產(chǎn)品多樣性需要靈活的自動化。工業(yè)機器人的技術(shù)改進將增加一般行業(yè)和中小型企業(yè)機器人的使用，例如：更容易使用的機器人，簡單的，低價格的機器人簡單的應(yīng)用，機器人與工人協(xié)作提高質(zhì)量需要先進的高科技機器人系統(tǒng)。

（一）四大家族占據(jù)工業(yè)機器人主要市場份額，全球占比約50% 日本和歐洲是全球工業(yè)機器人市場的兩大主角，并且實現(xiàn)了傳感器、控制器、精密減速機等核心零部件完全自主化。

通過滿足具有國際性競爭力的汽車、電子/電機產(chǎn)業(yè)等企業(yè)使用者之嚴苛的要求，以及銷售實績與專門技能的累積，日本工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為全球的領(lǐng)導(dǎo)者。而在經(jīng)過了日本國內(nèi)市場激烈的價格競爭后，也獲得了國際性的價格競爭力。目前家用機器人也處于優(yōu)勢地位。

歐州工業(yè)機器人和醫(yī)療機器人領(lǐng)域已居于領(lǐng)先地位。美國積極致力于以軍事、航天產(chǎn)業(yè)等為背景的開發(fā)或創(chuàng)投企業(yè)，體現(xiàn)在系統(tǒng)集成領(lǐng)域，醫(yī)療機器人和國防軍工機器人具有主要優(yōu)勢。

從全球角度來看，目前歐洲和日本是工業(yè)機器人主要供應(yīng)商，ABB、庫卡（KUKA）、發(fā)那科（FANUC）、安川電機(YASKAWA)四家占據(jù)著工業(yè)機器人主要的市場份額。2013 年四大家族工業(yè)機器人收入合計約為50 億美元，占全球市場份額約50%。

在機器人系統(tǒng)集成方面，除了機器人本體企業(yè)的集成業(yè)務(wù)，知名獨立系統(tǒng)集成商還包括杜爾、徠斯和柯馬等。2013 年德國杜爾和意大利柯瑪?shù)南到y(tǒng)集成業(yè)務(wù)收入均約為7 億美元，折人民幣100 億元。

機器人減速機70%以上市場份額由日本納博特斯克（Nabtesco）和哈默納科（Harmonic drive）壟斷。2013 年納博的減速器業(yè)務(wù)收入約為5 億美元。

（二）四大家族過去10 年P(guān)E 估值水平在20-30 倍左右

工業(yè)機器人四大家族：ABB、發(fā)那科、庫卡、安川電機最初起家是從事機器人產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)的業(yè)務(wù)，如ABB 和安川電機從事電力設(shè)備電機業(yè)務(wù)、發(fā)那科從事數(shù)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)，庫卡一開始則從事焊接設(shè)備業(yè)務(wù)，最終他們成為全球領(lǐng)先綜合型工業(yè)自動化企業(yè)，他們的共同特點是掌握了機器人本體和機器人某種核心零部件的技術(shù)，最終實現(xiàn)一體化發(fā)展。

2013 年ABB、發(fā)那科、庫卡、安川電機收入分別為418、60、24、38 億美元；凈利潤分別為28、15、0.8、0.8 億美元；工業(yè)機器人收入均為10-14 億美元左右，但收入占比差別較大，分別為3%、23%、42%、34%；2013 年末市值分別為610、300、16、24 億美元。

四大家族除了發(fā)那科綜合毛利率接近50%，其余毛利率水平基本在25-30%左右。四家凈利潤水平相差較大，發(fā)那科凈利率達25%，ABB 為7%，庫卡和安川電機僅為2-3%。從歷史數(shù)據(jù)看，過去十年四大家族PE 水平保持在20-30 倍左右。

（三）ABB 電力和自動化技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)，機器人收入占比5%

1、ABB 是電力和自動化技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)，收入規(guī)模達418 億美元 ABB 位列全球500 強，是電力和自動化技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)。ABB 致力于在增效節(jié)能，提高工業(yè)生產(chǎn)率和電網(wǎng)穩(wěn)定性方面為各行業(yè)提供高效而可靠的解決方案。ABB 的業(yè)務(wù)涵蓋電力產(chǎn)品，電力系統(tǒng)，離散自動化與運動控制，過程自動化，低壓產(chǎn)品五大領(lǐng)域。ABB 由兩個歷史100 多年的國際性企業(yè)－ 瑞典的阿西亞公司(ASEA)和瑞士的布朗勃法瑞公司(BBCBrownBoveri)在1988 年合并而來。它與中國的關(guān)系可以追溯到上個世紀初的1907 年。

當(dāng)時ABB 向中國提供了第一臺蒸汽鍋爐。1974 年ABB 在香港設(shè)立了中國業(yè)務(wù)部，隨后于1979年在北京設(shè)立了永久性辦事處。

截至2013 年末，公司市值約610 億美元，收入約為418 億美元，凈利潤約為28 億美元。截至2013 年末電力產(chǎn)品、電力系統(tǒng)、離散自動化與運動控制、低壓產(chǎn)品、過程自動化產(chǎn)品收入占比分別為22%、19%、21%、18%、20%，每項業(yè)務(wù)收入占比均在20%左右。

2、ABB 工業(yè)機器人本體收入保持在10-16 億美元左右，收入占比約5% ABB 機器人業(yè)務(wù)2009 年收入約為10 億美元，2005 年-2009 年維持在10-16 億美元左右，收入占全部收入比重約5%左右。（注2010 年后機器人產(chǎn)品被歸類為離散自動化與運動控制。）2005-2008 年公司機器人毛利率約在0%-5%左右，2009 年由于金融危機原因大幅虧損，毛利率-18%。在眾多的機器人生產(chǎn)商中，ABB 作為佼佼者之一，致力于研發(fā)、1974 年，ABB 公司發(fā)明了世界第一臺六軸工業(yè)機器人，ABB 生產(chǎn)機器人已有40 年的歷史，ABB 已經(jīng)在瑞典、挪威和中國等地設(shè)有機器人研發(fā)、制造和銷售基地。1994 年，ABB 的機器人開始進入中國，早期的應(yīng)用主要集中在汽車制造以及汽車零部件行業(yè)。隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)機器人的應(yīng)用領(lǐng)域逐步向一般行業(yè)擴展，如醫(yī)藥、化工、食品飲料以及電子加工行業(yè)。2006 年ABB 全球機器人業(yè)務(wù)總部落戶中國上海。機器人產(chǎn)品在中國的本土化生產(chǎn)，更加凸現(xiàn)了這家國際巨商扎根中國的決心。

憑著ABB 公司多年來強大的技術(shù)和市場積累，憑著向客戶提供全面的機器人自動化解決方案，從汽車工業(yè)的白車身焊接系統(tǒng)，到消費品行業(yè)的搬運碼跺機器人系統(tǒng)，即以汽車、塑料、金屬加工、鑄造、電子、制藥、食品、飲料等行業(yè)為目標(biāo)市場，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于焊接、物料搬運、裝配、噴涂、精加工、拾料、包裝、貨盤堆垛、機械管理等領(lǐng)域。

3、ABB 機器人優(yōu)勢在運動控制、程序可拓展性強

對于機器人自身來說，最大的難點在于運動控制系統(tǒng)，而ABB 的核心技術(shù)就是運動控制。運動控制技術(shù)是實現(xiàn)循徑精度、運動速度、周期時間、可編程、多級聯(lián)動以及域外軸設(shè)備同步性等機器人性能指標(biāo)的重要手段。通過充分利用這些重要功能，用戶可提高生產(chǎn)的質(zhì)量、效率及可靠性。

ABB 對運動控制技術(shù)的重視由來已久。早在1994 年，ABB 就推出了新一代具有TrueMove和QuickMove 功能的機器人。TrueMove 可確保機器人的運動路徑與編程路徑嚴格相符，而不論其運行速度及路徑幾何形狀如何。QuickMove 則是一種獨具特色的自動優(yōu)化型運動控制功能，可確保機器人動作任何時候都達到最高的速度和加速度，從而最大程度縮短周期時間。第二代TrueMove 和QuickMove 功能引入了更精確的動態(tài)模型以及優(yōu)化循徑速度和加速度的新方法，進一步提升了ABB 機器人性能。

ABB 一直強調(diào)機器人本身的柔性化，強調(diào)ABB 機器人在各方面的一個整體性，ABB 機器人在單方面來說不一定是最好的，但就整體性來說是很突出的。比如ABB 的六軸機器人，單軸速度并不是最快的，但六軸聯(lián)動以后的精度是很高的。

（四）發(fā)那科（FANUC）是數(shù)控系統(tǒng)起家的工業(yè)機器人巨頭

1、發(fā)那科是全球?qū)嵙ψ顝姶蟮臄?shù)控機床制造商之一

日本發(fā)那科公司（FANUC）是當(dāng)今世界上數(shù)控系統(tǒng)科研、設(shè)計、制造、銷售實力最強大的企業(yè)之一。1956 年，F(xiàn)ANUC 品牌創(chuàng)立。1971年，發(fā)那科數(shù)控系統(tǒng)世界第一，占據(jù)了全球70%的市場份額。1976 年發(fā)那科公司研制成功數(shù)控系統(tǒng)5，隨后又與SIEMENS公司聯(lián)合研制了具有先進水平的數(shù)控系統(tǒng)7，從這時起，發(fā)那科公司逐步發(fā)展成為世界上最大的專業(yè)數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家。掌握數(shù)控機床發(fā)展核心技術(shù)的發(fā)那科，不僅加快了日本本國數(shù)控機床的快速發(fā)展，而且加快了全世界數(shù)控機床技術(shù)水平的提高。

截至2013 年末，發(fā)那科公司市值約300 億美元（注：2014 年6 月1 日市值為400 億美元），收入約60億美元，同比下滑7%，凈利潤約14 億美元，同比下滑13%。公司一直保持著較高的盈利能力。長期毛利率在40%以上。截至2013 年末，工廠自動化設(shè)備、金屬加工機械、機器人本體收入占比分別為40%、36%、24%。

2、發(fā)那科工業(yè)機器人收入約14 億美元，收入占比24%

發(fā)那科工業(yè)機器人業(yè)務(wù)2013 年收入約為14 億美元。發(fā)那科機器人產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在焊接、裝配、搬運、鑄造、噴涂、碼垛等不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)，滿足客戶不同需求。

自1974 年，發(fā)那科首臺機器人問世以來，發(fā)那科致力于機器人技術(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。發(fā)那科機器人產(chǎn)品系列多達240 種，負重從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 成為世界第一個突破20 萬臺機器人的廠家；2013 年，F(xiàn)ANUC全球機器人裝機量已超33 萬臺，市場份額穩(wěn)居第一。

3、發(fā)那科機器人優(yōu)勢在標(biāo)準化編程、操作簡單 發(fā)那科工業(yè)機器人的優(yōu)勢在于：

1）、非常便捷的工藝控制，可以實現(xiàn)對噴涂參數(shù)的無級調(diào)整，在生產(chǎn)過程中也可修改噴涂參數(shù)手腕動作靈活，高加速度，對提高小型工件噴涂節(jié)拍非常高效和同類型機器人相比，發(fā)那科機器人采用獨有的鋁合金外殼，機器人重量輕，加速快，日常維護保養(yǎng)方便；

2)、和同類型機器人相比，F(xiàn)ANUC 機器人底座尺寸更小，為客戶采用更小的噴房提供了更好的解決方案；

3）、發(fā)那科機器人的空心手腕可以讓油管，氣管布置更加便捷，大幅減少了噴房保潔工作量，為生產(chǎn)贏得時間；

4）、發(fā)那科機器人獨有的手臂設(shè)計，讓機器人可以靠近噴房壁安裝，機器人保證高度靈活生產(chǎn)的條件下也不會與噴房壁干涉

（五）庫卡（KUKA）是全球汽車工業(yè)中工業(yè)機器人領(lǐng)域龍頭之一

1、庫卡是全球汽車工業(yè)中工業(yè)機器人領(lǐng)域龍頭之一，純工業(yè)機器人公司 庫卡集團是由焊接設(shè)備起家的全球領(lǐng)先機器人及自動化生產(chǎn)設(shè)備和解決方案的供應(yīng)商之一。庫卡的客戶主要分布于汽車工業(yè)領(lǐng)域，在其他領(lǐng)域（一般工業(yè)）中也處于增長勢頭。庫卡機器人公司是全球汽車工業(yè)中工業(yè)機器人領(lǐng)域的三家市場龍頭之一，在歐洲則獨占鰲頭。在歐洲和北美，庫卡系統(tǒng)有限公司則為汽車工業(yè)自動化解決方案的兩家市場引領(lǐng)者之一。庫卡集團借助其 30 余年在汽車工業(yè)中積累的技能經(jīng)驗，也為其他領(lǐng)域研發(fā)創(chuàng)新的自動化解決方案，例如用于醫(yī)療技術(shù)、太陽能工業(yè)和航空航天工業(yè)等。

截至2013 年末，庫卡公司市值約16 億美元，收入約24 億美元，同比增長5%，凈利潤約0.77 億美元，同比增長8%。截至2013 年末，公司系統(tǒng)集成業(yè)務(wù)和工業(yè)機器人本體業(yè)務(wù)收入占比分別為58%、42%。

2、庫卡工業(yè)機器人本體收入10 億美元，收入占比42%

庫卡為純工業(yè)機器人公司，業(yè)務(wù)包括工業(yè)機器人和系統(tǒng)集成，工業(yè)機器人業(yè)務(wù)2013 年收入為10 億美元、系統(tǒng)集成為13 億美元。

2013 年庫卡機器人本體營業(yè)毛利率約10%，系統(tǒng)集成營業(yè)毛利率為5%。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，臺灣，印度和歐洲各國。庫卡公司工業(yè)機器人產(chǎn)量超過1 萬臺，至今在全球安裝了超過10 萬臺工業(yè)機器人。

庫卡工業(yè)機器人的用戶包括通用汽車、克萊斯勒、福特汽車、保時捷、寶馬、奧迪、奔馳（Mercedes-Benz）、大眾（Volkswagen）、哈雷-戴維森（Harley-Davidson）、波音（Boeing）、西門子（Siemens）、宜家（IKEA）、沃爾瑪（Wal-Mart）、雀巢（Nestle）、百威啤酒（Budweiser）以及可口可樂（Coca-Cola）等眾多單位。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4 軸和6 軸機器人有效載荷范圍達3–1300 公斤、機械臂展達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。庫卡產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車、冶金、食品和塑料成形等行業(yè)。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。

KUKA 機器人早在1986 年就已進入中國市場，當(dāng)時是由KUKA 公司贈送給一汽卡車作為試用，是中國汽車業(yè)應(yīng)用的第一臺工業(yè)機器人。1994 年，當(dāng)時作為國內(nèi)汽車龍頭企業(yè)的東風(fēng)卡車公司以及長安汽車公司，分別引進了KUKA 的一條焊裝線，隨線安裝的機器人都達數(shù)十臺，KuKA 機器人開始大批量進入中國。工業(yè)機器人在最初進入中國時，作為技術(shù)和資金最為集中的汽車制造業(yè)可以說是工業(yè)機器人的最主要的使用者，進入2000 年后，工業(yè)機器人在其他領(lǐng)域的應(yīng)用才逐漸開始彼接受。近年來，KUKA 機器人在其它制造領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛，行業(yè)覆蓋了鑄造、塑料、金屬加工、包裝、物流等，如在中國的煙草行業(yè)(包裝和碼垛應(yīng)用)以及食品與飲料行業(yè)(包裝和加工應(yīng)用)，其數(shù)量和需求甚至超過了汽車行業(yè)。庫卡在上海松江新廠建設(shè)面積近2 萬平方米，在中國的機器人產(chǎn)能從2010 年1000 臺/年增加到了2014 年的5000 臺/年。該廠總投資1,000 萬至1,200 萬歐元，初步每年生產(chǎn)3,000臺配備KRC4 通用控制器的QUANTEC 系列機器人。

3、庫卡機器人優(yōu)勢在標(biāo)準化編程、操作簡單

作為世界領(lǐng)先的工業(yè)機器人提供商之一和機器人領(lǐng)域中的科技先鋒，庫卡機器人在業(yè)界被贊譽為“創(chuàng)新發(fā)電機”。KUKA 機器人早在1985 年時，就通過一系列的機械設(shè)計革新，去掉了早期工業(yè)機器人中必不可少的平行連桿結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)真正意義上的多關(guān)節(jié)控制，并從此成為機器人行業(yè)的規(guī)范。早在1996 年時，KUKA 機器人就采用了當(dāng)時最為開放和被廣泛接受的標(biāo)準工業(yè)PC-Windows 操作系統(tǒng)作為KUKA 機器人控制系統(tǒng)和操作平臺，使得KUKA 機器人成為最開放和標(biāo)準化程度最高的控制系統(tǒng)，而今也正在逐漸成為全球的標(biāo)準。KUKA獨一無二的6D 鼠標(biāo)編程操作機構(gòu)，把飛行器操作的理念引入到機器人操作中，使得機器人的操作和示教猶如打游戲一樣輕松方便。此外，KUKA 獨特的電子零點標(biāo)定技術(shù)、航空鋁制機械本體、模塊化控制系統(tǒng)及機械結(jié)構(gòu)等都從本質(zhì)上詮釋了以技術(shù)突破和不斷創(chuàng)新的宗旨。

KUKA 碼垛機器人的顯著特點是速度快，因為機器人的手臂采用高分子碳素纖維材料制造而成，既滿足機器人手臂在高速運行過程中對剛度的特殊需求，又可以大幅度提高機器人本身的動慣性能以及加速能力。機器人控制器采用和標(biāo)準機器人完全相同的標(biāo)準，另外，碼垛專用的軟件功能包KUKA．PalletLayout，KUKA．PalletPro，KUKA．PalletTech可以根據(jù)客戶要求提供非常輕松的碼垛應(yīng)用和編程環(huán)境。

（六）安川電機（Yaskawa）是有近百年歷史的專業(yè)電氣廠商

1、安川電機是有近百年歷史的專業(yè)電氣廠商

安川電機株式會社創(chuàng)立于1915 年，公司是有近百年的歷史專業(yè)電氣廠商。公司AC 伺服和變頻器市場份額位居全球第一。安川電機目前主要包括驅(qū)動控制，運動控制，系統(tǒng)控制與機器人四個事業(yè)部。截至2013 年末，安川電機公司市值約32 億美元，收入約38 億美元，同比下滑8%，凈利潤約0.8億美元，同比下滑20%。截至2013 年末，公司運動控制、工業(yè)機器人、系統(tǒng)工程和驅(qū)動控制四項業(yè)務(wù)收入占比分別為47%、36%、12%和4%。

作為技術(shù)創(chuàng)新的倡導(dǎo)者，安川不斷把用戶需求融合到技術(shù)及產(chǎn)品的開發(fā)當(dāng)中，公司秉承i3-Mechatronics，即Integrated(整合)、Intelligent(智能)、Innovated(創(chuàng)新)的企業(yè)理念，以機電一體化產(chǎn)品及前沿運動控制技術(shù)活躍于全球工業(yè)領(lǐng)域的舞臺，為超高速、超精密控制做出貢獻?！艾F(xiàn)在一條自動化生產(chǎn)線需要的不僅僅是伺服驅(qū)動，同時也需要機器人和變頻器，所以安川電機的定位決不是單個產(chǎn)品的供應(yīng)商，而是在運動控制核心技術(shù)和產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，為客戶提供更高附加值的整體解決方案。

安川的運動控制事業(yè)部通過豐富的Drive（驅(qū)動）、Motion（運動）、Controller（控制）產(chǎn)品組合，為從一般工業(yè)機械到高精度機床機械，提供高性能、高生產(chǎn)率的解決方案。其中，變頻器占30%，伺服占70%。

世界上最活躍的安川工業(yè)用機器人“莫托曼”（MOTOMAN），是在半導(dǎo)體工業(yè)中受到高度評價的超級機電產(chǎn)品。公司給它們增加系統(tǒng)工程技術(shù)，提供最佳的解決方案。安川的機器人里面的控制用的是伺服，因此具有非常好的性能。截至2011 年，公司機器人累計銷售量超過23 萬臺。

安川是以系統(tǒng)工程開始起家的，是從系統(tǒng)產(chǎn)品發(fā)展起來的。安川擁有先進的系統(tǒng)工程技術(shù)，可以滿足大規(guī)模的車間及公共事業(yè)設(shè)備的時代需求，為當(dāng)代社會實現(xiàn)便利的生活提供廣泛的解決方案。

安川的變頻器事業(yè)部作為驅(qū)動器的專業(yè)專家，為客戶提供豐富的產(chǎn)品和解決方案。安川變頻器擁有從通用到專用的豐富的系列產(chǎn)品，這些產(chǎn)品廣泛地活躍在節(jié)能以及機械自動化領(lǐng)域。并且能夠針對客戶從工業(yè)到民用的各種各樣的需求，提供最佳解決方案。

2、安川電機工業(yè)機器人收入13 億美元，收入占比36%

安川電機工業(yè)機器人業(yè)務(wù)2013 年收入為13 億美元，同比增長4%，收入占比36%。2013年公司機器人毛利率約為8%，高于公司整體毛利率水平4%。

安川電機自1977年安川電機年研制出第一臺全電動工業(yè)機器人以來，已有30 多年的機器人研發(fā)生產(chǎn)的歷史，旗下?lián)碛蠱oto man 美國、瑞典、德國以及Synetics Solutions 美國公司等子公司。

安川電機具有開發(fā)機器人的獨特優(yōu)勢，作為安川電機主要產(chǎn)品的伺服和運動控制器是機器人的關(guān)鍵部件。自1997 年，運用安川特有的運動控制技術(shù)開發(fā)出日本首臺全電氣式工業(yè)用機器人“MOTOMAN”以來，安川電機相繼開發(fā)了焊接、裝配、噴涂、搬運等各種各樣的自動化作業(yè)機器人，并一直引領(lǐng)著國內(nèi)外工業(yè)機器人市場。其核心的工業(yè)機器人產(chǎn)品包括：點焊和弧焊機器人、油漆和處理機器人、LCD 玻璃板傳輸機器人和半導(dǎo)體晶片傳輸機器人等。是將工業(yè)機器人應(yīng)用到半導(dǎo)體生產(chǎn)領(lǐng)域的最早的廠商之一。

多功能機器人Motoman 是以“提供解決方案”為概念，不斷生機勃勃前進著的安川電機機器人產(chǎn)品系列在重視客戶間交流對話的同時，針對更寬廣的需求和多種多樣的問題提供最為合適的解決方案，并實行對FA.CIM 系統(tǒng)的全線支持。截至2011 年3 月，本公司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。安川電機常州工廠于2012 年7 月25 日動工，2013 年6 月投產(chǎn)。起初，常州工廠的生產(chǎn)能力設(shè)定為每年6000 臺，但是隨著市場對產(chǎn)業(yè)機器人的需求猛增，安川電機決定把在華產(chǎn)業(yè)機器人生產(chǎn)規(guī)模倍增至1.2 萬臺，投資額也從17 億日元增加至40 億日元。

（七）機器人核心零部件技術(shù)外資被壟斷

精密減速機、交流伺服電機及控制器是機器人最核心的零部件，三部分分別占成本比重為30%、25%和10%左右。其中，精密減速器是工業(yè)機器人可靠、精確運行不可或缺的零部件。與通用減速器相比，機器人關(guān)節(jié)減速器要求具有傳動鏈短、體積小、功率大、質(zhì)量輕和易于控制等特點。目前全球機器人行業(yè)，75%的精密減速機被日本的納博（Nabtesco）和HarmonicDrive 兩家壟斷（業(yè)界俗稱RV 減速機和諧波減速機），其中納博在工業(yè)機器人關(guān)節(jié)領(lǐng)域擁有60%的市場占有率。交流伺服電機目前主要廠商為歐系的倫茨，Lust，博世力士樂等，以及日系的安川、松下、三菱等公司。歐系電機及驅(qū)動部件過載能力，動態(tài)響應(yīng)好，驅(qū)動器開放性強，且具有總線接口，但價格昂貴。日系品牌其價格相對降低，但動態(tài)響應(yīng)能力較差，開放性較差，且大部分只具備模擬量和脈沖控制方式。2012 年，安川、ABB 等日本品牌占45%份額，歐美品牌占30%份額，臺灣和韓國占10%份額。

控制器一般由機器人廠家自主設(shè)計研發(fā)。控制器最為重要的是其運行的軟件模塊，通過動力學(xué)算法控制機器人的動作和響應(yīng)各種信號，進行人機交互，實現(xiàn)高精度的運動和定位。目前國外主流機器人廠商的控制器均為在通用的多軸運動控制器平臺基礎(chǔ)上進行自主研發(fā)。目前通用的多軸控制器平臺主要分為以嵌入式處理器（DSP、POWER PC）為核心的運動控制卡和以工控機加實時系統(tǒng)為核心的軟PLC 系統(tǒng)，其代表分別是Delta Tau 的PMAC 卡和Beckhoff 的TwinCAT系統(tǒng)。

三、中國工業(yè)機器人現(xiàn)狀：2013 年進入產(chǎn)業(yè)元年

（一）2013 年中國工業(yè)機器人進入產(chǎn)業(yè)元年，銷量增速達60%

IFR 統(tǒng)計，2013 年中國市場銷售36560 臺工業(yè)機器人，占全球銷售量的五分之一，同比增幅達60%，取代日本成為世界最大工業(yè)機器人市場。預(yù)計本體產(chǎn)值約90 億元，本體加集成市場規(guī)模約270 億元。2010 年開始中國工業(yè)機器人需求激增，新安裝工業(yè)機器人為14980 臺，2011 年達到22577 臺，同比增長50.7%；2001 年至2012 年期間，中國工業(yè)機器人的銷售量以年均40%左右的速度高速增長，而同期世界機器人市場銷量復(fù)合增長率為10%。

保有量方面，2001-2013年中國工業(yè)機器人年累計安裝量幾乎都以超過30%的速度增長，從2001年的1630 臺發(fā)展到2013 年的13萬臺，即便是受金融危機影響的2009 年，中國工業(yè)機器人累計安裝量增長率也達到17%。截至2013 年，中國占全世界正在服役工業(yè)機器人總量達10%。

（二）全球產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移助力中國工業(yè)機器人快速發(fā)展

1、機器人行業(yè)發(fā)展五個階段

結(jié)合發(fā)達國家工業(yè)機器人行業(yè)發(fā)展歷程，機器人行業(yè)發(fā)展可以劃分為五個階段：技術(shù)準備期、產(chǎn)業(yè)孕育期、產(chǎn)業(yè)形成期、產(chǎn)業(yè)發(fā)展期和智能化時期五個階段。美日歐機器人產(chǎn)業(yè)已完成前四個階段，目前處于智能化時期，而中國機器人產(chǎn)業(yè)還處于孕育期。

2、機器人行業(yè)發(fā)展與產(chǎn)業(yè)升級相關(guān)

全球范圍內(nèi)出現(xiàn)過三次較大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移事件：

第一次在50 至60 年代，美國將鋼鐵、紡織等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向日本、德國這些戰(zhàn)敗國家轉(zhuǎn)移。

第二次在60 至80 年代，日本、德國向亞洲“四小龍”和部分拉美國家轉(zhuǎn)移輕工、紡織等勞動密集型加工產(chǎn)業(yè)。

第三次在80 年代初，歐美日等發(fā)達國家和亞洲“四小龍”等新興工業(yè)化國家把勞動密集型產(chǎn)業(yè)和低技術(shù)型產(chǎn)業(yè)向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，于是自90 年代開始，中國逐漸成為第三次世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的最大承接地和受益者。

勞動密集型產(chǎn)業(yè)會從成本高的地方轉(zhuǎn)向成本低的地方，伴隨著發(fā)展中國家人口紅利的消失，勞動成本不斷增加，機器人替代人工將是大勢所趨，而這也可能導(dǎo)致制造業(yè)部分回歸美國本土。然而，由于很多制造業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈都在中國，因此很難全部轉(zhuǎn)移出去。產(chǎn)業(yè)升級的動力將助力機器人市場發(fā)展，未來我國有希望出現(xiàn)幾家大型本體機器人企業(yè)。

（三）參考日本經(jīng)驗，我國工業(yè)機器人需求進入加速臨界點 世紀60 年代末日本經(jīng)濟處在高速發(fā)展期，年均增長率達到11%，經(jīng)濟的快速發(fā)展也加劇了日本勞動力嚴重不足的困難。1967 年，日本川崎重工從美國引進機器人及其技術(shù)，并于1968 年研制出第一臺日本產(chǎn)“Unimate”機器人。經(jīng)過一系列的消化、吸收和創(chuàng)新過程，日本工業(yè)機器人很快從60 年代的搖籃期進入了70年代的實用期。1980 年被稱為日本的“機器人普及元年”，日本開始在各個領(lǐng)域推廣使用機器人，1980-1991年為日本機器人產(chǎn)業(yè)的第一次繁榮期，1991 年日本機器人生產(chǎn)額達到其歷史第一個峰值6003 億日元；1992-2000 年為日本機器人產(chǎn)業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展期，并在90 年代后期由于出口拉動，日本出現(xiàn)歷史上第二次機器人熱潮，出貨額于2000 年達到第二個峰值6475 億日元；2001 至今，由于日本經(jīng)濟的緩慢復(fù)蘇以及出口的大幅拉動，日本工業(yè)機器人景氣度回升，出貨額于2006 年達到歷史最高值7303 億日元。

在80 年代初期以前，日本工業(yè)機器人處于爆發(fā)性增長的初級階段，1970 年日本工業(yè)機器人產(chǎn)量為1350 臺，到1980 年產(chǎn)量為19843 臺，CAGR在31%，保有量從1974 年的1000臺增長至1980 年的14250臺，CAGR 在31%。

1980-1991 年為日本工業(yè)機器人的內(nèi)生增長階段。80 年代前后日本經(jīng)濟高速增長，日本國內(nèi)制造業(yè)勞動力人口供給緊缺（日本制造業(yè)就業(yè)人數(shù)年均增速：1960-1973 年3.30%，1973-1992年0.44%，1992-2002 年-2.47%），制造業(yè)工資大幅上漲。在此背景下，日本政府一方面在經(jīng)濟上采取積極的扶持政策，鼓勵發(fā)展和應(yīng)用機器人，另一方面也進一步激發(fā)了企業(yè)從事機器人產(chǎn)業(yè)的積極性。日本制造業(yè)薪酬在上世紀六十年代開始加速上升，并在七十年代增速達到最高值，之后逐步回落。我們根據(jù)制造業(yè)薪酬的變化速度，將歷史數(shù)據(jù)分為幾個區(qū)間，來考察不同時間段內(nèi)機械行業(yè)增速變化與薪酬增速的相關(guān)性。按照制造業(yè)薪酬增速的不同，我們劃分1961 年-1972年、1972 年-1974 年、1974 年-1981 年和1981 年-2008 年四個區(qū)間進行考察。我們可以發(fā)現(xiàn)從1961-1974 年期間制造業(yè)薪酬保持高速增長并超過產(chǎn)出值復(fù)合增速，從而對企業(yè)利潤造成擠壓。

在80 年代進入高速發(fā)展期，1980-1990 年間，日本工業(yè)機器人銷量復(fù)合增長率接近25%。究其原因我們認為主要有以下幾個方面：1）日本從70 年代開始面臨嚴重的勞動力短缺，每年的人口增長率在1.1%左右，而勞動力的增長速度卻始終停留在0.7%。為了滿足國民經(jīng)濟3%的增長要求，提高生產(chǎn)效率成為日本經(jīng)濟發(fā)展必經(jīng)之路。2）日本自80 年代起就采用推動工業(yè)機器人普及和促進研究與發(fā)展的多方面鼓勵政策。3）工業(yè)機器人可以代替勞動者從事可能危害身體健康的勞動，避免了大量的工傷事故和職業(yè)病，受到企業(yè)的廣泛歡迎。

回顧日本工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史我們發(fā)現(xiàn)，機器人需求加速臨界點可能會在制造業(yè)勞動力供給緊張導(dǎo)致人工工資持續(xù)上漲并超過單位產(chǎn)出增速，造成企業(yè)利潤侵蝕的時點打開。中國現(xiàn)階段國情與日本70 年代初期在經(jīng)濟、人口、國家政策、國際環(huán)境和市場普及程度上都極為相似。中日兩國GDP增速均放緩；中國核心制造業(yè)地區(qū)人均GDP 約為1 萬美元，日本人均GDP 為0.97 萬美元；人口增速均低于1%，都面臨著勞動力短缺和制造業(yè)用人成本上升；兩國分別支持、引導(dǎo)和支持、鼓勵工業(yè)機器人行業(yè)發(fā)展；均有本幣升值的壓力，抑制了出口導(dǎo)向型的制造企業(yè)；工業(yè)機器人在制造業(yè)中的平均密度分別為21 臺/萬人和32 臺/萬人。

我們預(yù)計在“十二五”時期經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)升級的促進下，我國已到達機器人需求加速臨界點，企業(yè)面臨提高生產(chǎn)率以保持競爭力和降低人工成本的雙重壓力，這為工業(yè)自動化裝備發(fā)展提供了良好契機。

（四）中國工業(yè)機器人密度僅為全球2/5 水平，有大幅提升空間 當(dāng)比較不同國家多用途工業(yè)機器人的分布情況時，表示總數(shù)的機器人庫存量有時造成誤導(dǎo)性的度量?？紤]到各個國家制造業(yè)規(guī)模的差異，使用機器人密度指標(biāo)會更好。機器人密度指標(biāo)是指在制造業(yè)或在汽車行業(yè)或在“通用行業(yè)”（不包括汽車行業(yè)），每雇用10,000 人中多用途工業(yè)機器人的數(shù)量。

2012 年，韓國再次達到了全球最高的機器人密度。每10,000 名員工中有396 臺工業(yè)機器人投入營運。其原因是近年來持續(xù)大量的安裝機器人。日本的機器人密度停滯在332個臺，德國持續(xù)增加至273 臺。在45 個被調(diào)查國家中有11 個國家機器人密度在103（加拿大）和164（瑞典）之間，6 個國家在60（捷克）到84（荷蘭）之間。

其他國家，特別是新興市場，機器人密度都低于世界平均水平。2012 年世界機器人密度平均為每1 萬名員工有58 臺機器人。其中，歐洲為80 臺，美洲為68 臺，亞洲為48 臺。相比發(fā)達國家，我國制造業(yè)機器人密度（即每萬個工人對應(yīng)的工業(yè)機器人安裝數(shù)量）還非常低，只有21，不僅不能與發(fā)達國家相比，還低于全球55 的平均水平，未來有大幅提升空間。

（五）三大驅(qū)動因素刺激中國工業(yè)機器人需求

參考日本經(jīng)驗，我國工業(yè)機器人未來10 年需求進入加速臨界點，存在三股力量來驅(qū)動這個市場：經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的“推力”；人口構(gòu)成造成未來勞動力短缺與制造業(yè)用人成本趨勢性上升的“拉力”；政府政策扶持的“催化力”。

1、經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型構(gòu)成工業(yè)機器人市場發(fā)展基礎(chǔ)力量

據(jù)經(jīng)濟學(xué)家對先行工業(yè)化國家工業(yè)化進程的研究表明，一國人均GDP 超過 5000 美元時該國家通常進入工業(yè)化中后期階段。2011 年我國人均GDP 已超過5000美元，達到5444 美元，2012 年更是達到6180 美元。2002-2012 年我國人均GDP 的增速保持在10%以上，增速的中位數(shù)為17%。根據(jù)上述研究，我國目前處于工業(yè)化中后期階段。轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長的動力、提高效率、鼓勵技術(shù)創(chuàng)新是必然的選擇。中國制造業(yè)經(jīng)過改革開放三十年來的發(fā)展，已經(jīng)具備規(guī)模優(yōu)勢和技術(shù)基礎(chǔ)，產(chǎn)業(yè)資本也比較充足，涌現(xiàn)出了個別具備國際競爭力行業(yè)，如通信業(yè)。但是眾所周知，中國制造業(yè)“大而不強”，為了必然要在經(jīng)濟轉(zhuǎn)型中升級，工業(yè)機器人從誕生之來就旨在提高制造業(yè)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量，從而降低整體成本。因此，經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的“推力”是國內(nèi)工業(yè)機器人市場發(fā)展的基礎(chǔ)力量。

2、“雙拐點”將致勞動力成本快速上升

回顧中國近二十年的經(jīng)濟發(fā)展，農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移和人口紅利相互疊加為制造業(yè)提供了大量的廉價勞動力。而今天，劉易斯拐點隱現(xiàn)和人口紅利逐漸減弱，導(dǎo)致傳統(tǒng)依賴廉價勞動力成本的發(fā)展模式受到挑戰(zhàn)，從而促進了制造業(yè)轉(zhuǎn)型期對機器人的需求：一方面，勞動力價格上升給企業(yè)帶來直接成本壓力，促使企業(yè)使用機器替代人工；另一方面，勞動力價格上升預(yù)期也推動企業(yè)推動機器普及和提升來規(guī)避未來勞動力價格繼續(xù)上升的風(fēng)險。

3、國家政策支持自動化行業(yè)發(fā)展

自動化裝備產(chǎn)業(yè)是為國民經(jīng)濟各行業(yè)提供技術(shù)裝備的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是先進制造業(yè)的基礎(chǔ)，是各行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級、技術(shù)進步的重要保障和國家綜合實力的集中體現(xiàn)。為此，國家出臺了一列扶持該行業(yè)發(fā)展的重大政策。財政部公示2012 年智能制造裝備項目擬支持單位名單，共有64 個項目入圍，其中相關(guān)的上市公司項目達到9 個。過去一直是口號支持，現(xiàn)在財政部拿出真金白銀直接補貼采購智能裝備的企業(yè)和制造商，將政策落到實處，有利行業(yè)發(fā)展。工信部12 月30 日發(fā)布了《關(guān)于推進工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，主要目標(biāo)是到2020年，形成較為完善的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)體系，培育3-5 家具有國際競爭力的龍頭企業(yè)和8-10 個配套產(chǎn)業(yè)集群；工業(yè)機器人行業(yè)和企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力和國際競爭能力明顯增強，高端產(chǎn)品市場占有率提高到45%以上，機器人密度（每萬名員工使用機器人臺數(shù)）達到100 以上，基本滿足國防建設(shè)、國民經(jīng)濟和社會發(fā)展需要。

（六）中國工業(yè)機器人需求由汽車工業(yè)向一般工業(yè)快速普及

國內(nèi)工業(yè)機器人使用仍較多集中于汽車行業(yè)。就全球平均水平來看，汽車行業(yè)的應(yīng)用約占工業(yè)機器人總量的40%，隨著市場對機器人產(chǎn)品認可度的不斷提高，機器人應(yīng)用正從汽車工業(yè)向一般工業(yè)延伸。和全球工業(yè)機器人市場類似，過去由于機器人造價偏高，很多行業(yè)沒有進入；然而近年來，電子電氣、橡膠、食品飲料等行業(yè)的機器人裝備率呈上升趨勢。我們認為，需求結(jié)構(gòu)中非傳統(tǒng)應(yīng)用行業(yè)，尤其是防御性行業(yè)（消費）比例的提高，可以在一定程度上減小需求的波動性、增強機器人行業(yè)的抗周期性。

我國工業(yè)機器人的下游應(yīng)用中，2012 年，汽車及其零配件占據(jù)工業(yè)機器人下游行業(yè)約46%的份額，達到11870 臺，同比小幅增長6%，因此未來汽車及零部件的增長對我國工業(yè)機器人的新裝機量起重要作用。中汽協(xié)預(yù)計，至2015 年，自主及合資品牌規(guī)劃產(chǎn)能將達到2578 萬臺，較2012 年的1777 萬臺增長了801萬臺，而我們認為未來三年汽車固定資產(chǎn)仍能保持15%以上的增速。這為汽車行業(yè)工業(yè)機器人的需求奠定了良好基礎(chǔ)。

目前我國汽車零部件的自動化比例較低，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)還大量使用人工。截止2012 年底生產(chǎn)汽車零部件的產(chǎn)業(yè)工人數(shù)量達到253.34 萬人，遠高于生產(chǎn)整車的產(chǎn)業(yè)工人107 萬人，這說明在汽車零部件生產(chǎn)過程中，機器人使用比率較低。通過我們的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，很多汽車零部件生產(chǎn)商已經(jīng)開始更換自動化生產(chǎn)線，由于機器人在汽車零部件使用比率較低，未來空間巨大。

隨著市場對機器人產(chǎn)品認可度的不斷提高，機器人應(yīng)用正從汽車工業(yè)向一般工業(yè)延伸。從產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域來看，工業(yè)機器人主要應(yīng)用在汽車工業(yè)、電子制造、化學(xué)及塑料橡膠、工業(yè)機械以及金屬制品等領(lǐng)域。汽車工業(yè)是國內(nèi)工業(yè)機器人最大的應(yīng)用市場。

和全球工業(yè)機器人市場類似，我國的工業(yè)機器人的三大主要種類為焊接、搬運、噴涂，三大應(yīng)用行業(yè)為汽車及零部件、電子電器和化工（塑料和橡膠），只是所占比例略有不同。近幾年，除汽車工業(yè)外，電子、物流等行業(yè)的機器人安裝數(shù)量增長也很快。電子成為目前增長最快的下游行業(yè)，2012 年增速超過30%。隨著2013年外部經(jīng)濟環(huán)境的溫和回升，汽車、電子等下游產(chǎn)業(yè)升級的直接拉動，并伴隨著市場參與者日益增多，工業(yè)機器人這一曾經(jīng)的概念產(chǎn)品，如今已逐步有邁入爆發(fā)季之勢，未來三年，工業(yè)機器人市場增速將保持在20%的水平。

從下游的應(yīng)用類型來看，目前國內(nèi)使用最多的是焊接機器人。銷量由2005 年的1287 臺增至2011 年的11212 臺，復(fù)合增長率達43.4%，這表明國內(nèi)焊接工藝對自動化或智能化裝備需求很旺盛。搬運/上下料機器人安裝量近幾年增長緩慢，主要是因為其下游塑料成型行業(yè)的投資逐步下滑，相關(guān)需求減少所致。但是搬運類機器人中的碼垛機器人需求增長突出，過去5 年的復(fù)合增長率超過40%。此外，主要應(yīng)用于電子電氣行業(yè)的裝配機器人和潔凈機器人過去幾年的增長也很快。

（一）機器人產(chǎn)業(yè)鏈由上游零部件、中游本體、下游系統(tǒng)集成組成 工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈由零部件企業(yè)、本體企業(yè)、代理商、系統(tǒng)集成商、最終用戶構(gòu)成。通常，本體企業(yè)設(shè)計本體、編寫軟件，采購?fù)ㄟ^代理商銷售給系統(tǒng)集成商，系統(tǒng)集成商直接面向終端客戶。有的本體企業(yè)和代理商也會兼做系統(tǒng)集成商。本體是機器人產(chǎn)業(yè)鏈的核心。

按照提供產(chǎn)品的差異區(qū)分，行業(yè)內(nèi)企業(yè)可分類為單元產(chǎn)品供應(yīng)商和系統(tǒng)集成商兩類。工業(yè)機器人的下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，需求千差萬別。而機器人商業(yè)化的前提是產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；?。單元產(chǎn)品供應(yīng)商負責(zé)生產(chǎn)機器人本體，產(chǎn)品具有較高開放性、標(biāo)準化程度高，可批量化生產(chǎn)。系統(tǒng)集成商則根據(jù)下游客戶的需要，將單元產(chǎn)品組成可實現(xiàn)的生產(chǎn)系統(tǒng)，起著供需雙方橋梁的作用。單元產(chǎn)品是機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，系統(tǒng)集成商是機器人商業(yè)化、大規(guī)模普及的關(guān)鍵。系統(tǒng)集成（軟件集成、周邊設(shè)備、系統(tǒng)工程等）市場規(guī)模按照國際經(jīng)驗是機器人本體的3-5 倍。

（二）我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)被國外品牌壟斷 2012 年中國工業(yè)機器人銷量26902 臺，其中本土品牌機器人銷量僅1112 臺，獨資及合資品牌銷量高達25,790 臺，市占率分別為4%和96%。2013 年我國本土品牌市場份額獲得大幅提升，2013 年中國工業(yè)機器人銷量3.7 萬臺，本土品牌銷量達到9000 臺，較2012 年增長超過8 倍，本土品牌市場份額達到24%。中國機器人本體制造企業(yè)共35 家，其中內(nèi)資企業(yè)26 家。2012 年國內(nèi)企業(yè)年產(chǎn)量均小于500 臺。

2012 年，中國工業(yè)機器人市場銷量占據(jù)前十位的仍以國外品牌為主。其中，發(fā)那科3900臺，安川3850 臺，庫卡3470臺，ABB3200 臺，OTC 2000 臺，松下1600 臺，川崎、那智和現(xiàn)代三家廠商的銷量均為1000 臺左右。2012 年國內(nèi)機器人市場表現(xiàn)最佳者為啟帆工業(yè)機器人有限公司，銷量達400 臺，緊隨其后的依次為安徽埃夫特200 臺，上海沃迪200 臺，廣州數(shù)控170臺，沈陽新松80 臺。

之所以出現(xiàn)這種競爭格局，一方面是因為國內(nèi)工業(yè)機器人生產(chǎn)受制于基礎(chǔ)工業(yè)的差距，在機器人關(guān)鍵零部件伺服電機、減速器、控制器等上自主生產(chǎn)能力較弱，核心零部件需要進口導(dǎo)致成本優(yōu)勢不明顯；另外一方面是因為國內(nèi)工業(yè)機器人大部分用于汽車行業(yè)，而大的汽車企業(yè)會和特定的國外機器人廠商綁定，導(dǎo)致國內(nèi)機器人競爭優(yōu)勢不明顯。

（三）目前我國已生產(chǎn)出部分關(guān)鍵零部件，形成了一批具備研發(fā)和生產(chǎn)能力的企業(yè)

我國工業(yè)機器人的研究開始于上世紀70 年代，至80 年代初期主要集中在理論研究。80年代中期，發(fā)達國家開始大量應(yīng)用工業(yè)機器人，政府開始注重對機器人的研究支持，1985 年將機器人列入科技攻關(guān)發(fā)展計劃。90 年度我國企事業(yè)單位研制出平面關(guān)節(jié)型裝配機器人、直角坐標(biāo)機器人、弧焊、點焊機器人 及自動引導(dǎo)車等7 種工業(yè)機器人產(chǎn)品；90 年代末，建立了9 個機器人產(chǎn)業(yè)化基地和7 個可研基地，包括沈陽自動化研究所的新松機器人公司、哈爾濱博時自動化設(shè)備有限責(zé)任公司、北京機械工業(yè)自動化研究所機器人開發(fā)中心等，經(jīng)過20 多年的發(fā)展，目前我國已生產(chǎn)出部分關(guān)鍵零部件，開發(fā)出了弧焊、點焊、碼垛、裝配、注塑、沖壓和噴涂等工業(yè)機器人，也形成了一批具備研發(fā)和生產(chǎn)能力的企業(yè)。

（四）產(chǎn)業(yè)鏈上游：減速機等核心零部件制約國內(nèi)機器人成本

從機器人成本上來看，本體的機械結(jié)構(gòu)占比在30%左右，超過50%的部分來自于伺服系統(tǒng)和減速器這種關(guān)鍵零部件，它們決定了產(chǎn)品的性能、質(zhì)量以及價格。然而受制于基礎(chǔ)工業(yè)的差距，在機器人關(guān)鍵零部件伺服電機、減速器、控制器等上自主生產(chǎn)能力較弱，需要進口，因而削弱了國產(chǎn)機器人本體的成本優(yōu)勢。工業(yè)機器人共4 大組成部分，分別為本體，伺服系統(tǒng)，減速機，控制器。國產(chǎn)機器人本體成本遠高于國外同類產(chǎn)品，特別是核心零部件減速機，國內(nèi)企業(yè)購買減速機的價格是國外企業(yè)的價格的將近5 倍。伺服電機、控制器等關(guān)鍵零部件價格也顯著高于國外同類產(chǎn)品。

工業(yè)機器人關(guān)鍵零部件主要包括精密減速機、高性能交直流伺服電機和控制器。機器人產(chǎn)品對零部件的專業(yè)性要求強，由于我國在基礎(chǔ)工業(yè)方面落后，使得在關(guān)鍵零部件上在精度、成本等方面與國外存在一定差距，為了生產(chǎn)符合標(biāo)準的機器人，必須進口相應(yīng)的關(guān)鍵零部件，關(guān)鍵零部件的價格制約了國產(chǎn)機器人量產(chǎn)化。國內(nèi)外技術(shù)差距最大的是減速機和伺服電機。關(guān)鍵零部件決定了產(chǎn)品的性能、質(zhì)量及價格，是機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展必不可少的一環(huán)。2013 年12 月30 日工信部發(fā)布《關(guān)于推進工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，強調(diào)要在核心技術(shù)及零部件上實現(xiàn)突破。

目前全球機器人行業(yè)，75%的精密減速機被日本的納博特斯克（Nabtesco）和哈默納科（HarmonicDrive）兩家壟斷（業(yè)界俗稱RV 減速機和諧波減速機），其中Nabtesco 在工業(yè)機器人關(guān)節(jié)領(lǐng)域擁有60%的市場占有率。國內(nèi)還沒有能夠提供規(guī)模化且性能可靠的精密減速機的企業(yè)。導(dǎo)致國內(nèi)機器人成本較高，以安川Moto165 公斤點焊機器人為例，6 臺精密減速器的總價值約為2.1 萬元，占整機成本的12%；而同類型的國內(nèi)產(chǎn)品，6 臺精密減速器的成本約為9.1 萬，占整機成本的比例為31%。精密減速器成為制約降低國產(chǎn)工業(yè)機器人成本的第一因素?；诖耍瑖鴥?nèi)一些企業(yè)在精密減速機方面的研發(fā)正在穩(wěn)步推進，江蘇綠的、浙江恒豐泰、江蘇振康、北京中技克美等都先后推出了自己的機器人關(guān)節(jié)減速器，秦川發(fā)展則在1998 年就研制出了RV 減速器樣機。2009年，秦川發(fā)展在原有的250AII 減速器基礎(chǔ)上進行了優(yōu)化設(shè)計和改進，使產(chǎn)品在性能、可靠性和性價比等方面更具有競爭力。另外，上海機電則通過增資控股日本納博的方式引進國外先進精密減速器技術(shù)。雙方將逐步在上海建設(shè)研發(fā)生產(chǎn)基地，將在中國生產(chǎn)中低端的精密減速器。

伺服電機的主流供應(yīng)商有日系的松下、安川和歐美系的倍福、倫茨等，國內(nèi)匯川技術(shù)等公司也占據(jù)一定的市場份額。控制器的主流供應(yīng)商包括美國的Delta Tau 和Gail、英國的TRIO和中國的固高、步進等公司。相對于減速器，伺服電機和驅(qū)動器市場未形成主要廠商壟斷現(xiàn)象，而且?guī)状髧H廠商在中國也建立了分工廠，供應(yīng)充足，產(chǎn)品價格相對合理。另外，國內(nèi)的一些公司在伺服電機和驅(qū)動器領(lǐng)域也有所建樹，產(chǎn)品質(zhì)量正在追趕國際廣商，占據(jù)了一定的市場份額。國內(nèi)上市公司中，南京埃斯頓（擬上市）、匯川技術(shù)、英威騰、華中數(shù)控、新時達等公司的業(yè)務(wù)覆蓋伺服系統(tǒng)產(chǎn)品的生產(chǎn)。在運動控制領(lǐng)域，機器人、銳奇股份、慈星股份、新時達、雷賽智能（擬上市）等上市公司則有所涉足。

（五）產(chǎn)業(yè)鏈中游：本體核心技術(shù)外資品牌被壟斷

由于關(guān)鍵零部件依賴進口，機器人整體成本很難降下來，這樣在和技術(shù)成熟的國外廠商競爭時，并不具備價格優(yōu)勢。成本比國際巨頭高，而性能卻比較差，導(dǎo)致客戶的認可度并不是很高，而這也就造成了目前外資品牌在我國機器人市場中占絕對主導(dǎo)地位的現(xiàn)狀。

2012 年國內(nèi)26092 臺工業(yè)機器人銷量中，四大工業(yè)機器人巨頭銷量為14470 臺，占比53.8%。外資品牌占據(jù)主導(dǎo)地位，使國產(chǎn)機器人企業(yè)發(fā)展處于被動挨打的地位。2013 年，庫卡、ABB 等外資企業(yè)突然掀起價格戰(zhàn)，將出口至中國的機器人價格調(diào)低了20%-30%。這種舉措無疑給國內(nèi)機器人企業(yè)帶來比較大的打擊。與此同時，一些具有一定規(guī)模實力的制造企業(yè)，比如富士康、比亞迪等企業(yè)都自行研發(fā)和生產(chǎn)機器人，也給國產(chǎn)機器人企業(yè)帶來壓力。根據(jù)工信部《關(guān)于推進工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，到2020 年，要建立完善的智能制造裝備產(chǎn)業(yè)體系，產(chǎn)業(yè)銷售收入超過3 萬億元，實現(xiàn)裝備的智能化及制造過程的自動化。隨著相關(guān)投資與補貼的逐步落實，將帶動工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

此外，上海、江蘇、浙江、廣東、重慶等地都將機器人產(chǎn)業(yè)作為重點發(fā)展對象。以上海為例，2013 年4 月上海機器人產(chǎn)業(yè)園獲批，計劃實現(xiàn)機器人為主的智能裝備制造產(chǎn)業(yè)鏈集群。該園區(qū)到2017 年要引進國內(nèi)外機器人制造相關(guān)企業(yè)機構(gòu)600 家，計劃招商引資額度達到200億元，力爭成為中國智能裝備制造業(yè)的示范基地。目前涉足或準備涉足的機器人本體生產(chǎn)的上市公司包括新松機器人、銳奇股份、新時達、軟控股份、亞威股份、巨輪股份等，非上市公司則主要有廣州數(shù)控、安徽埃夫特等。

（六）產(chǎn)業(yè)鏈下游：國內(nèi)系統(tǒng)集成商依靠本土優(yōu)勢發(fā)展迅速

1、國內(nèi)的機器人企業(yè)多為系統(tǒng)集成商

從國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈來看，受制于基礎(chǔ)工業(yè)的差距，機器人關(guān)鍵零部件伺服電機、減速器、控制器等自主生產(chǎn)能力較弱，機器人單元產(chǎn)品技術(shù)壁壘較高，處于金字塔頂端，屬于賣方市場。目前我國眾多企業(yè)集中在機器人系統(tǒng)集成這一塊。所謂系統(tǒng)集成，就是通過結(jié)構(gòu)化的綜合布線系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將各個分離的設(shè)備、功能和信息等集成到相互關(guān)聯(lián)的、統(tǒng)一和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)之中，使資源達到充分共享，實現(xiàn)集中、高效、便利的管理。

相較于機器人本體產(chǎn)品供應(yīng)商，機器人系統(tǒng)集成供應(yīng)商還要具有產(chǎn)品設(shè)計能力、項目經(jīng)驗，并在對用戶行業(yè)深刻理解的基礎(chǔ)之上，提供可適應(yīng)各種不同應(yīng)用領(lǐng)域的標(biāo)準化、個性化成套裝備。從產(chǎn)業(yè)鏈的角度看，機器人本體（單元）是機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，而下游系統(tǒng)集成則是機器人商業(yè)化、大規(guī)模普及的關(guān)鍵。本體產(chǎn)品由于技術(shù)壁壘較高，有一定壟斷性，議價能力比較強，毛利較高。而系統(tǒng)集成的壁壘相對較低，與上下游議價能力較弱，毛利水平不高，但其市場規(guī)模要遠遠大于本體市場。

目前，國內(nèi)的機器人企業(yè)多為系統(tǒng)集成商。根據(jù)國際經(jīng)驗來看，國內(nèi)的機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展更接近于美國模式，即以系統(tǒng)集成商為主，單元產(chǎn)品外購或貼牌，為客戶提供交鑰匙工程。與單元產(chǎn)品的供應(yīng)商相比，系統(tǒng)集成商還要具有產(chǎn)品設(shè)計能力、項目經(jīng)驗，并在對用戶行業(yè)深刻理解的基礎(chǔ)之上，提供可適應(yīng)各種不同應(yīng)用領(lǐng)域的標(biāo)準化、個性化成套裝備。中國機器人市場基礎(chǔ)低、市場大。中國機器人產(chǎn)業(yè)化模式較可行的是從集成起步至成熟階段采用分工模式。即美國模式（集成）-日本模式（核心技術(shù)）-德國模式（分工合作）。

2、國內(nèi)系統(tǒng)集成商擁有渠道優(yōu)勢、產(chǎn)學(xué)研合、工程師紅利等本土優(yōu)勢 目前，面對國外企業(yè)強大的挑戰(zhàn)，國內(nèi)系統(tǒng)集成商擁有本土的許多比較優(yōu)勢，包括渠道優(yōu)勢、產(chǎn)學(xué)研合、工程師紅利等。

3、受限于項目非標(biāo)、墊資等四個因素系統(tǒng)集成規(guī)模難以做大

但是，系統(tǒng)集成想做大規(guī)模并不容易。

首先，系統(tǒng)集成企業(yè)的工作模式是非標(biāo)準化的。從銷售人員拿訂單到項目工程師根據(jù)訂單要求進行方案設(shè)計，再到安裝調(diào)試人員到客戶現(xiàn)場進行安裝調(diào)試，最后交給客戶使用，不同行業(yè)的項目都會有其特殊性，很難完全復(fù)制。其次，系統(tǒng)集成企業(yè)很難跨行業(yè)擴張。如果專注于某個領(lǐng)域，可以獲得較高的行業(yè)壁壘，然而，這個壁壘也使系統(tǒng)集成企業(yè)很難跨行業(yè)去擴張，因此其規(guī)模也很難上去。

最后，系統(tǒng)集成企業(yè)常常會面臨墊資的壓力。系統(tǒng)集成企業(yè)付款一般采用“3331”的方式，即圖紙通過審核后拿到30%，發(fā)貨后拿到30%，安裝調(diào)試完畢后拿到30%，最后10%為質(zhì)保金。按照這種付款方式，系統(tǒng)集成企業(yè)通常需要墊資，如果幾個項目一起做，或者單個項目金額很大，系統(tǒng)集成企業(yè)也常常面臨資金壓力，從而限制其規(guī)模的擴張。

4、工業(yè)機器人的大規(guī)模普及將為國內(nèi)相關(guān)系統(tǒng)集成商帶來發(fā)展機遇 從產(chǎn)業(yè)鏈角度看，位于工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)依次是機器人單元產(chǎn)品制造商、機器人系統(tǒng)集成商和工業(yè)自動化集成商?，F(xiàn)在，歐美、日本等一些國際工業(yè)機器人公司，在中國不直接提供機器人自動化系統(tǒng)的集成服務(wù)，而是將機器人單體銷售給系統(tǒng)集成商，由系統(tǒng)集成商再對終端用戶。工業(yè)機器人的大規(guī)模普及將為國內(nèi)相關(guān)系統(tǒng)集成商帶來發(fā)展機遇。國內(nèi)機器人應(yīng)用的快速普及顯示出國內(nèi)生產(chǎn)制造系統(tǒng)正在經(jīng)歷轉(zhuǎn)型升級的過程，由適合于單一品種大批量生產(chǎn)的剛性自動化向多品種小批量的柔性自動化、多品種變批量的綜合自動化的發(fā)展。在發(fā)達工業(yè)國家中，機器人自動化生產(chǎn)線成套裝備已成為自動化成套裝備的主流及未來自動化生產(chǎn)線成套設(shè)備的發(fā)展方向。從國內(nèi)機器人市場發(fā)展現(xiàn)狀看，下游客戶對系統(tǒng)集成商的項目經(jīng)驗、研發(fā)水平、資金實力要求嚴苛，行業(yè)進入門檻很高。我們認為有兩類企業(yè)將在未來行業(yè)大發(fā)展的背景勝出：一類是有很強技術(shù)研發(fā)底蘊，項目經(jīng)驗豐富的行業(yè)企業(yè)，如新松機器人、博實股份、天奇股份、華恒焊接（擬上市）、華昌達（收購德梅柯）等；另一類是在某些行業(yè)如自身領(lǐng)域有一定的項目經(jīng)驗和了解，擬在自己行業(yè)推廣工業(yè)機器人，如安徽埃夫特（背靠奇瑞汽車）、慈星股份（紡織機械）、銳奇股份（五金行業(yè)）、巨輪股份（輪胎行業(yè)）、軟控股份（輪胎行業(yè)）等。

但是，我國工業(yè)機器人企業(yè)規(guī)模小、品牌影響力弱，技術(shù)、規(guī)模和研發(fā)都不能和全球四大企業(yè)相比。至今雖然國內(nèi)涌現(xiàn)出了幾家工業(yè)機器人領(lǐng)域內(nèi)的代表企業(yè)，如新松機器人、博實股份等，但收入規(guī)模約在幾億至10 幾億左右，尚未有單個企業(yè)形成產(chǎn)值超過100 億元的企業(yè)。

2012 年4 月，科技部發(fā)布的《智能制造科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》指出“十二五”期間，我國將攻克一批智能化高端裝備，發(fā)展和培養(yǎng)一批高技術(shù)產(chǎn)值超過100 億元的核心企業(yè)。預(yù)計未來國家可能重點培育幾家具備實力的工業(yè)機器人企業(yè)。

我國工業(yè)機器人廠商大致可以分為四大類

1、核心零部件廠商：他們原來是生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)或伺服電機等自動化零部件的廠商，依靠著對工業(yè)機器人零部件的了解及豐富的客戶資源進行銷售。相關(guān)上市企業(yè)如匯川技術(shù)、新時達、華中數(shù)控、秦川發(fā)展。非上市企業(yè)如：南京埃斯頓（擬上市）、雷賽智能（擬上市）、廣州數(shù)控、深圳固高、蘇州綠的、南通振康等企業(yè)。

2、行業(yè)系統(tǒng)集成商。依靠高校背景或行業(yè)積累成長起來的系統(tǒng)集成企業(yè)，相關(guān)上市公司如：新松機器人、博實股份、天奇股份、華恒焊接、華昌達等。還有在某些行業(yè)如焊接、輪胎或食品加工領(lǐng)域有一定的項目經(jīng)驗和了解，在項目中應(yīng)用自己的機器人，相關(guān)上市公司如：軟控股份、巨輪股份等。

3、完全的新進入者，從不相關(guān)的領(lǐng)域跨入機器人市場，擬通過國內(nèi)外機器人公司合作，依靠原有業(yè)務(wù)領(lǐng)域有一定的項目經(jīng)驗和了解在自身行業(yè)推廣工業(yè)機器人。相關(guān)上市公司如：慈星股份、銳奇股份、亞威股份等。還有擬通過國內(nèi)外機器人零部件公司合作進入核心零部件研制的公司，比如：上海機電。

4、工業(yè)機器人的用戶，依靠對終端需求及工藝的充分了解，從原先機器人的用戶轉(zhuǎn)為生產(chǎn)機器人的廠商。相關(guān)公司如：安徽埃夫特、雷柏科技。我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)（藍色代表已貢獻業(yè)績，粉色代表仍未貢獻業(yè)績）

第二篇：工業(yè)機器人調(diào)研報告

調(diào)研報告

一、本課題的來源及意義

本課題研究的是直角坐標(biāo)電力控制機械手升降、伸縮部分的設(shè)計。機械手是機器人的一個重要組成部分，它是隨著機器人技術(shù)和傳感器技術(shù)的不斷成熟而不斷發(fā)展的。而機器人在現(xiàn)代生產(chǎn)中應(yīng)用日益廣泛，作用越來越重要，工業(yè)機械手尤其如此，因此設(shè)計實用高效的機械手對于機械設(shè)計者來說是個富有意義和挑戰(zhàn)的課題。

通常機械手由多自由度機械臂和末端夾持器組成。機械手通過多自由度機械臂的姿態(tài)調(diào)整和末端夾持器的動作完成操作任務(wù)。球坐標(biāo)機械手突出特點是具有較強的機動性、靈活性，機構(gòu)承載能力強，具有較好的通用性，重復(fù)定位精度高，動作速度快，能夠成功的應(yīng)用于包裝、上下料以及工業(yè)生產(chǎn)等廣泛領(lǐng)域；而電力控制中步進電機可直接實現(xiàn)數(shù)字控制，控制結(jié)構(gòu)簡單，控制性能好，通常不需要反饋就能對位置和速度進行控制，位置誤差不會累積；在機器人中，機械手起著連接和承受外力的作用，機械臂需要承受物料的重量和手部、手腕、手臂自身的重量，其結(jié)構(gòu)、工作范圍、靈活性以及抓重大小、定位精度等對機械手性能影響很大。綜上所述，設(shè)計球坐標(biāo)步進電機驅(qū)動的機械手是個很有意義的課題。

二、國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r

專用機械手經(jīng)過幾十年的發(fā)展，如今已進入以通用機械手為標(biāo)志的年代。通用機械手的應(yīng)用和發(fā)展又促進了智能機器人的研制。智能機器人涉及的知識內(nèi)容不僅包括一般的機械、液壓、氣動等基礎(chǔ)知識，而且還應(yīng)用了一些電子技術(shù)、電視技術(shù)、通信技術(shù)、計算技術(shù)無線電控制、仿生學(xué)和假肢工藝等，因此它是一項綜合性較強的新技術(shù)。目前國內(nèi)外對發(fā)展這一新技術(shù)都很重視。幾十年來，這項技術(shù)的研究和發(fā)展一直比較活躍，設(shè)計在不斷修改，品種在不斷增加，應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴大。

早在20世紀40年代，隨著原子能工業(yè)的發(fā)展，以出現(xiàn)了模擬關(guān)節(jié)式的第一代機械手。50~60年代即制成了傳送和裝卸工件的通用機械手和數(shù)控示教再現(xiàn)型機械手。這種機械手也稱第二代機械手。

1968～1970年，又相繼把通用機械手用于汽車車身的點焊和沖壓生產(chǎn)自動線上，使第二代機械手這一新技術(shù)進入了應(yīng)用階段，70年代機械手可以說是處于技術(shù)發(fā)展階段。

80年代以來，國際機械手的發(fā)展速度平均保持在25%～30%的年增長率（其中1986、1987、1993、1994年略低，無增長）。如此高的增長率有其深刻的社

會背景。首先，60年代末70年代初，由于世界石油價格的沖擊，國際競爭加劇，產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度也越來越快，致使30年代～50年代逐步建立起來的單一產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)流水線上遇上了在改變產(chǎn)品品種是，原有的單一產(chǎn)品專用生產(chǎn)裝置改變的困難（時間、投資、停產(chǎn)等）以及如何實現(xiàn)多品種、中小批量或混流生產(chǎn)的自動化難題。為此，“柔性生產(chǎn)”的概念及其試驗性的設(shè)計就誕生了。這些因素都促進了機械手的高速發(fā)展。

我國機械手起步較晚,經(jīng)過30多年的發(fā)展。我國機器手的研究，有了長足的發(fā)展，有的方面已達到了世界先進水平。但與先進的國家相比，還有很大距離，從總體上看，我國機器手的研究仍然任重道遠。

三、本課題研究目標(biāo)和內(nèi)容 本文研究的直角坐標(biāo)電液控制機械手升降伸縮部分的設(shè)計，包括機械結(jié)構(gòu)方案的確定，電動機控制系統(tǒng)的確定（設(shè)計選型和校核），編制PLC梯形圖，繪制I/O端子接線圖，控制系統(tǒng)原理圖，驅(qū)動電路原理圖，升降及伸縮機構(gòu)零件圖和裝配圖。（任務(wù)量為3張零號圖紙）目標(biāo)是希望通過本課題，能鞏固和加強專業(yè)基本理論知識，理解機械手的功能、組成及工作原理，研究步進電機的性能，熟悉以PLC為核心的編程與控制裝置應(yīng)具備的基本功能，掌握整個機電一體會系統(tǒng)的設(shè)計思想和具體方法；同時訓(xùn)練專業(yè)基本技能，提高自己查閱資料，獨立分析問題和解決問題的能力，為以后深造研究打下良好基礎(chǔ)。

四、本課題研究的方法和手段 研究方法：主要是搜索相關(guān)文獻，包括圖書館電子資源CNKI學(xué)術(shù)網(wǎng)絡(luò)總庫，Springer link電子期刊，專業(yè)圖書上課筆記，以及機器人等期刊，網(wǎng)上的豆丁網(wǎng)以及百度文庫中的許多論文和專利；通過對已有產(chǎn)品的分析，對信息進行分類和整理，作為依據(jù)，確定在我的機械手設(shè)計中相應(yīng)的參數(shù)，并對其進行改進和提高。研究手段：首先是前期準備，收集相關(guān)資料，查閱中外文獻，請教老師和同學(xué)；同時學(xué)習(xí)使用AutoCAD軟件。然后進行機械手的總體設(shè)計包括機械手俯仰伸縮機械結(jié)構(gòu)方案的確定，機械傳動部分的結(jié)構(gòu)，繼而進行電力驅(qū)動部分選型和計算，分析工藝流程，繪制PLC的端子接線圖和控制圖，最后編寫論文。努力在老師的指導(dǎo)下，定期完成工作任務(wù)。

五、本課題可行性分析和已具備的實驗條件

已具備的條件：

我國的機器人研究始于70年代。經(jīng)過近20年努力，特別是經(jīng)過“七11.”攻關(guān)、“ 863”計劃，取得了一批重要成果，已經(jīng)系統(tǒng)掌握了機器人控制系統(tǒng)硬件設(shè)計、軟件設(shè)計、機器人語言等技術(shù)。就全國來說，目前我國機器人研究開發(fā)工作做得較好的地區(qū)是:以中科院沈陽自動化研究所為首的東北地區(qū)機器人工程中心，以機電部廣州機床所為龍頭的華南地區(qū)的機器人工程中心。而各工程中心_L作的側(cè)重點又有所不同:東北地區(qū)以特種機器人、水下機器人開發(fā)為L,華北地區(qū)以噴漆Y1lt人、焊接機器人開發(fā)為主，華東地區(qū)以搬運機器人、裝配機器人、移動機器人開發(fā)為主。

我國的高等院校，如長沙國防科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)等在步行機器人、精密裝配機器人及7自由度機器人研制等前沿領(lǐng)域內(nèi)也做出了可喜的成績，有了相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)。

通過調(diào)研，我知道直角坐標(biāo)型機器人能夠在空間中的任意兩點距離中移動，所以能夠抓取離地面較高，或者中間有障礙的工件，其位置精度高，位置誤差與臂長成正比等。為了在X軸和Y軸的自由移動，可以滾珠絲杠與螺母相連接完成旋轉(zhuǎn)便直線的運動，通過行星齒輪減速機可以使機器人運轉(zhuǎn)更穩(wěn)使控制更精確。通過交流伺服電機的閉環(huán)反饋能達到相當(dāng)高的精度要求。

該機械手的基本技術(shù)參數(shù)如下： 水平橫梁：3500mm,50mm/s 豎直大臂：1500mm,50mm/s 負載重量：200Kg；

驅(qū)動方式：交流伺服電機驅(qū)動 樣式如圖1-1

圖1-1 直角坐標(biāo)機械手

六、進度安排

第一周：獲得設(shè)計題目，制定畢業(yè)設(shè)計進度計劃；查閱相關(guān)資料；著手進行外文

翻譯。

第二周：通過實地調(diào)查研究和查閱相關(guān)資料，完成實習(xí)（調(diào)研）報告；完成外文翻譯，并對其進行完善。

第三周：對機械手相關(guān)知識，軟件進行學(xué)習(xí)和準備工作。第四周：選定傳動機構(gòu)，確定機械手整體機械結(jié)構(gòu)部分。第五周：計算選定結(jié)構(gòu)的參數(shù)和精度，并著手畫AutoCAD圖。第六周：確定具體的細節(jié)結(jié)構(gòu)，著手畫裝配圖。

第七周：對相關(guān)的電機進行選型，查閱在實際中能買到的型號。第八周：對機械部分進行計算校核。第九周：PLC選型。

第十周：對機械手控制部分，分析動作順利，畫梯形圖。第十一周：對控制部分進行整理。第十二周：編寫設(shè)計計算說明書1份。

第十三周：整理畢業(yè)設(shè)計材料，對其進行完善、補充；準備畢業(yè)設(shè)計答辯。第十四周：進行畢業(yè)設(shè)計答辯。

七、主要參考文獻

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第三篇：調(diào)研報告(工業(yè)機器人)

大連交通大學(xué)信息工程學(xué)院2011屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）實習(xí)（調(diào)研）報告

調(diào)研報告工業(yè)機器人的概念工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器人。工業(yè)機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運行，現(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。工業(yè)機器人展現(xiàn)狀與前景展望 2.1工業(yè)機器人的發(fā)展簡史

1920年捷克作家卡雷爾·查培克在其劇本《羅薩姆的萬能機器人》中最早使用機器人一詞，劇中機器人“Robot”這個詞的本意是苦力，即劇作家筆下的一個具有人的外表，特征和功能的機器，是一種人造的勞力。它是最早的工業(yè)機器人設(shè)想。

20世紀40年代中后期，機器人的研究與發(fā)明得到了更多人的關(guān)心與關(guān)注。50年代以后，美國橡樹嶺國家實驗室開始研究能搬運核原料的遙控操縱機械手，如圖0.2所示，這是一種主從型控制系統(tǒng)，主機械手的運動。系統(tǒng)中加入力反饋，可使操作者獲知施加力的大小，主從機械手之間有防護墻隔開，操作者可通過觀察窗或閉路電視對從機械手操作機進行有效的監(jiān)視，主從機械手系統(tǒng)的出現(xiàn)為機器人的產(chǎn)生為近代機器人的設(shè)計與制造作了鋪墊。

1954年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機器人的概念，并申請了專利。該專利的要點是借助伺服技術(shù)控制機器人的關(guān)節(jié)，利用人手對機器人進行動作示教，機器人能實現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機器人。現(xiàn)有的機器人差不多都采用這種控制方式。1959年第一臺工業(yè)機器人在美國誕生，開創(chuàng)了機器人發(fā)展的新紀元。

2.2工業(yè)機器人的特點

戴沃爾提出的工業(yè)機器人有以下特點:將數(shù)控機床的伺服軸與遙控操縱器的連桿機構(gòu)聯(lián)接在一起，預(yù)先設(shè)定的機械手動作經(jīng)編程輸入后，系統(tǒng)就可以離開人的輔助而獨立運行。這種機器人還可以接受示教而完成各種簡單的重復(fù)動作，示教過程中，機械手可依次通過工作任務(wù)的各個位置，這些位置序列全部記錄在存儲器內(nèi)，任務(wù)的執(zhí)行過程中，機器人的各個關(guān)節(jié)在伺服驅(qū)動下依次再現(xiàn)上述位置，故這種機器人的主要技術(shù)功能被稱為“可編程”和“示教再現(xiàn)”。

1962年美國推出的一些工業(yè)機器人的控制方式與數(shù)控機床大致相似，但外形主要由類似人的手和臂組成。后來，出現(xiàn)了具有視覺傳感器的、能識別與定位的工業(yè)機器人系統(tǒng)。

當(dāng)今工業(yè)機器人技術(shù)正逐漸向著具有行走能力、具有多種感知能力、具有較強的對作業(yè)環(huán)境的自適應(yīng)能力的方向發(fā)展。目前，對全球機器人技術(shù)的發(fā)展最有影響的國家是美國和日本。美國在工業(yè)機器人技術(shù)的綜合研究水平上仍處于領(lǐng)先地位，而日本生產(chǎn)的工業(yè)機器人在數(shù)量、種類方面則居世界首位。

2.3工業(yè)機器人的構(gòu)造與分類工業(yè)機器人由主體、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。主體即機座和執(zhí)行機構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機器人還有行走機構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機器人有3～6個運動自由度，其中腕部通常有1～3個運動自由度；驅(qū)動系統(tǒng)包括動力裝置和傳動機構(gòu)，用以使執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動作；控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令信號，并進行控制。

工業(yè)機器人按臂部的運動形式分為四種。直角坐標(biāo)型的臂部可沿三個直角坐標(biāo)移動；圓柱坐標(biāo)型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動作；球坐標(biāo)型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮；關(guān)節(jié)型的臂部有多個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。

工業(yè)機器人按執(zhí)行機構(gòu)運動的控制機能，又可分點位型和連續(xù)軌跡型。點位型只控制執(zhí)行機構(gòu)由一點到另一點的準確定位，適用于機床上下料、點焊和一般搬運、裝卸等作業(yè)；連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機構(gòu)按給定軌跡運動，適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。

工業(yè)機器人按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類。編程輸入型是將計算機上已編好的作業(yè)程序文件，通過RS232串口或者以太網(wǎng)等通信方式傳送到機器人控制柜。

示教輸入型的示教方法有兩種：一種是由操作者用手動控制器(示教操縱盒)，將指令信號傳給驅(qū)動系統(tǒng)，使執(zhí)行機構(gòu)按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍；另一種是由操作者直接領(lǐng)動執(zhí)行機構(gòu)，按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍。在示教過程的同時，工作程序的信息即自動存入程序存儲器中在機器人自動工作時，控制系統(tǒng)從程序存儲器中檢出相應(yīng)信息，將指令信號傳給驅(qū)動機構(gòu)，使執(zhí)行機構(gòu)再現(xiàn)示教的各種動作。示教輸入程序的工業(yè)機器人稱為示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人。

具有觸覺、力覺或簡單的視覺的工業(yè)機器人，能在較為復(fù)雜的環(huán)境下工作；如具有識別功能或更進一步增加自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)功能，即成為智能型工業(yè)機器人。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應(yīng)環(huán)境，并自動完成更為復(fù)雜的工作。

2.3.1 點焊機器人

焊接機器人具有性能穩(wěn)定、工作空間大、運動速度快和負荷能力強等特點，焊接質(zhì)量明顯優(yōu)于人工焊接，大大提高了點焊作業(yè)的生產(chǎn)率。

點焊機器人主要用于汽車整車的焊接工作，生產(chǎn)過程由各大汽車主機廠負責(zé)完成。國際工業(yè)機器人企業(yè)憑借與各大汽車企業(yè)的長期合作關(guān)系，向各大型汽車

生產(chǎn)企業(yè)提供各類點焊機器人單元產(chǎn)品并以焊接機器人與整車生產(chǎn)線配套形式進入中國，在該領(lǐng)域占據(jù)市場主導(dǎo)地位。

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，焊接生產(chǎn)線要求焊鉗一體化，重量越來越大，165公斤點焊機器人是目前汽車焊接中最常用的一種機器人。2008年9月，機器人研究所研制完成國內(nèi)首臺165公斤級點焊機器人，并成功應(yīng)用于奇瑞汽車焊接車間。2009年9月，經(jīng)過優(yōu)化和性能提升的第二臺機器人完成并順利通過驗收，該機器人整體技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達到國外同類機器人水平。

2.3.2弧焊機器人

弧焊機器人主要應(yīng)用于各類汽車零部件的焊接生產(chǎn)。在該領(lǐng)域，國際大型工業(yè)機器人生產(chǎn)企業(yè)主要以向成套裝備供應(yīng)商提供單元產(chǎn)品為主。本公司主要從事弧焊機器人成套裝備的生產(chǎn)，根據(jù)各類項目的不同需求，自行生產(chǎn)成套裝備中的機器人單元產(chǎn)品，也可向大型工業(yè)機器人企業(yè)采購并組成各類弧焊機器人成套裝備。在該領(lǐng)域，本公司與國際大型工業(yè)機器人生產(chǎn)企業(yè)既是競爭亦是合作關(guān)系。關(guān)鍵技術(shù)包括：

(1)弧焊機器人系統(tǒng)優(yōu)化集成技術(shù)：弧焊機器人采用交流伺服驅(qū)動技術(shù)以及高精度、高剛性的RV減速機和諧波減速器，具有良好的低速穩(wěn)定性和高速動態(tài)響應(yīng)，并可實現(xiàn)免維護功能。

(2)協(xié)調(diào)控制技術(shù)：控制多機器人及變位機協(xié)調(diào)運動，既能保持焊槍和工件的相對姿態(tài)以滿足焊接工藝的要求，又能避免焊槍和工件的碰撞。

(3)精確焊縫軌跡跟蹤技術(shù)：結(jié)合激光傳感器和視覺傳感器離線工作方式的優(yōu)點，采用激光傳感器實現(xiàn)焊接過程中的焊縫跟蹤，提升焊接機器人對復(fù)雜工件進行焊接的柔性和適應(yīng)性，結(jié)合視覺傳感器離線觀察獲得焊縫跟蹤的殘余偏差，基于偏差統(tǒng)計獲得補償數(shù)據(jù)并進行機器人運動軌跡的修正，在各種工況下都能獲得最佳的焊接質(zhì)量。

2.3.3激光加工機器人

激光加工機器人是將機器人技術(shù)應(yīng)用于激光加工中，通過高精度工業(yè)機器人實現(xiàn)更加柔性的激光加工作業(yè)。本系統(tǒng)通過示教盒進行在線操作，也可通過離線方式進行編程。該系統(tǒng)通過對加工工件的自動檢測，產(chǎn)生加工件的模型，繼而生成加工曲線，也可以利用CAD數(shù)據(jù)直接加工?？捎糜诠ぜ募す獗砻嫣幚?、打孔、焊接和模具修復(fù)等。

關(guān)鍵技術(shù)包括：

(1)激光加工機器人結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)：采用大范圍框架式本體結(jié)構(gòu)，在增大作業(yè)范圍的同時，保證機器人精度；

(2)機器人系統(tǒng)的誤差補償技術(shù)：針對一體化加工機器人工作空間大，精度高等要求，并結(jié)合其結(jié)構(gòu)特點，采取非模型方法與基于模型方法相結(jié)合的混合機器人補償方法，完成了幾何參數(shù)誤差和非幾何參數(shù)誤差的補償。

(3)高精度機器人檢測技術(shù)：將三坐標(biāo)測量技術(shù)和機器人技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了機器人高精度在線測量。

(4)激光加工機器人專用語言實現(xiàn)技術(shù)：根據(jù)激光加工及機器人作業(yè)特點，完成激光加工機器人專用語言。

(5)網(wǎng)絡(luò)通訊和離線編程技術(shù)：具有串口、CAN等網(wǎng)絡(luò)通訊功能，實現(xiàn)對機器人生產(chǎn)線的監(jiān)控和管理；并實現(xiàn)上位機對機器人的離線編程控制。

2.3.4真空機器人真空機器人是一種在真空環(huán)境下工作的機器人，主要應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)中，實現(xiàn)晶圓在真空腔室內(nèi)的傳輸。真空機械手難進口、受限制、用量大、通用性強，其成為制約了半導(dǎo)體裝備整機的研發(fā)進度和整機產(chǎn)品競爭力的關(guān)鍵部件。而且國外對中國買家嚴加審查，歸屬于禁運產(chǎn)品目錄，真空機械手已成為嚴重制約我國半導(dǎo)體設(shè)備整機裝備制造的“卡脖子”問題。直驅(qū)型真空機器人技術(shù)屬于原始創(chuàng)新技術(shù)。

關(guān)鍵技術(shù)包括：

(1)真空機器人新構(gòu)型設(shè)計技術(shù)：通過結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設(shè)計，避開國際專利，設(shè)計新構(gòu)型滿足真空機器人對剛度和伸縮比的要求；

(2)大間隙真空直驅(qū)電機技術(shù)：涉及大間隙真空直接驅(qū)動電機和高潔凈直驅(qū)電機開展電機理論分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計、制作工藝、電機材料表面處理、低速大轉(zhuǎn)矩控制、小型多軸驅(qū)動器等方面。

(3)真空環(huán)境下的多軸精密軸系的設(shè)計。采用軸在軸中的設(shè)計方法，減小軸之間的不同心以及慣量不對稱的問題。

(4)動態(tài)軌跡修正技術(shù)：通過傳感器信息和機器人運動信息的融合，檢測出晶圓與手指之間基準位置之間的偏移，通過動態(tài)修正運動軌跡，保證機器人準確地將晶圓從真空腔室中的一個工位傳送到另一個工位。

(5)符合SEMI標(biāo)準的真空機器人語言：根據(jù)真空機器人搬運要求、機器人作業(yè)特點及SEMI標(biāo)準，完成真空機器人專用語言。

(6)可靠性系統(tǒng)工程技術(shù)：在IC制造中，設(shè)備故障會帶來巨大的損失。根據(jù)半導(dǎo)體設(shè)備對MCBF的高要求，對各個部件的可靠性進行測試、評價和控制，提高機械手各個部件的可靠性，從而保證機械手滿足IC制造的高要求。

2.3.5潔凈機器人

潔凈機器人是一種在潔凈環(huán)境中使用的工業(yè)機器人。隨著生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高，其對生產(chǎn)環(huán)境的要求也日益苛刻，很多現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)都要求在潔凈環(huán)境進行，潔凈機器人是潔凈環(huán)境下生產(chǎn)需要的關(guān)鍵設(shè)備。

關(guān)鍵技術(shù)包括：

(1)潔凈潤滑技術(shù)：通過采用負壓抑塵結(jié)構(gòu)和非揮發(fā)性潤滑脂，實現(xiàn)對環(huán)境無顆粒污染，滿足潔凈要求。

(2)高速平穩(wěn)控制技術(shù)：通過軌跡優(yōu)化和提高關(guān)節(jié)伺服性能，實現(xiàn)潔凈搬運的平穩(wěn)性。

(3)控制器的小型化技術(shù)：根據(jù)潔凈室建造和運營成本高，通過控制器小型化技術(shù)減小潔凈機器人的占用空間。

(4)晶圓檢測技術(shù)：通過光學(xué)傳感器，能夠通過機器人的掃描，獲得卡匣中晶圓有無缺片、傾斜等信息。

2.4工業(yè)機器人的應(yīng)用

工業(yè)機器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時間作業(yè)，或是危險、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機械加工和簡單裝配等工序上，以及在原子能工業(yè)等部門中，完成對人體有害物料的搬運或工藝操作。20世紀50年代末，美國在機械手和操作機的基礎(chǔ)上，采用伺服機構(gòu)和自動控制等技術(shù)，研制出有通用性的獨立的工業(yè)用自動操作裝置，并將其稱為工業(yè)機器人；60年代初，美國研制成功兩種工業(yè)機器人，并很快地在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用；1969年，美國通用汽車公司用21臺工業(yè)機器人組成了焊接轎車車身的自動生產(chǎn)線。此后，各工業(yè)發(fā)達國家都很重視研制和應(yīng)用工業(yè)機器人。由于工業(yè)機器人具有一定的通用性和適應(yīng)性，能適應(yīng)多品種中、小批量的生產(chǎn)，70年代起，常與數(shù)字控制機床結(jié)合在一起，成為柔性制造單元或柔性制造系統(tǒng)的組成部分。

2.5工業(yè)機器人的發(fā)展前景

在發(fā)達國家中，工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線成套設(shè)備已成為自動化裝備的主流機器人發(fā)展前景及未來的發(fā)展方向。國外汽車行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機械等行業(yè)已經(jīng)大量使用工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，同時避免了大量的工傷事故。全球諸多國家近半個世紀的工業(yè)機器人的使用實踐表明，工業(yè)機器人的普及是實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，提高社會生產(chǎn)效率，推動企業(yè)和社會生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段。機器人技術(shù)是具有前瞻性、戰(zhàn)略性的高技術(shù)領(lǐng)域。國際電氣電子工程師協(xié)會IEEE的科學(xué)家在對未來科技發(fā)展方向進行預(yù)測中提出了4個重點發(fā)展方向，機器人技術(shù)就是其中之一。1990年10月，國際機器人工業(yè)人士在丹麥首都哥本哈根召開了一次工業(yè)機器人國際標(biāo)準大會，并在這次大會上通過了一個文件，把工業(yè)機器人分為四類：⑴順序型。這類機器人擁有規(guī)定的程序動作控制系統(tǒng)；⑵沿軌跡作業(yè)型。這類機器人執(zhí)行某種移動作業(yè)，如焊接。噴漆等；⑶遠距作業(yè)型。比如在月球上自動工作的機器人；⑷智能型。這類機器人具有感知、適應(yīng)及思維和人機通信機能。日本工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)早在上世紀90年代就已經(jīng)普及了第一和第二類工業(yè)機器人，并達到了其工業(yè)機器人發(fā)展史的鼎盛時期。而今已在第發(fā)展三、四類工業(yè)機器人的路上取得了舉世矚目的成就。日本下一代機器人發(fā)展重點有：低成本技術(shù)、高速化技術(shù)、小型和輕量化技術(shù)、提高可靠性技術(shù)、計算機控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、高精度化技術(shù)、視覺和觸覺等傳感器技術(shù)等。根據(jù)日本政府2007年指定的一份計劃，日本2050年工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達到1.4兆日元，擁有百萬工業(yè)機器人。按照一個工業(yè)機器人等價于10個勞動力的標(biāo)準，百萬工業(yè)機器人相當(dāng)于千萬勞動力，是目前日本全部勞動人口的15%。我國工業(yè)機器人起步于70年代初，其發(fā)展過程大致可分為三個階段：70年代的萌芽期；80年代的開發(fā)期；90年代的實用化期。而今經(jīng)過20多年的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模。目前我國已生產(chǎn)出部分機器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出弧焊、點焊、碼垛、裝配、搬運、注塑、沖壓、噴漆等工業(yè)機器人。一批國產(chǎn)工業(yè)機器人已服務(wù)于國內(nèi)諸多企業(yè)的生產(chǎn)線上；一批機器人技術(shù)的研究人才也涌現(xiàn)出來。一些相關(guān)科研機構(gòu)和企業(yè)已掌握了工業(yè)機器人操作機的優(yōu)化設(shè)計制造技術(shù)；工業(yè)機器人控制、驅(qū)動系統(tǒng)的硬件設(shè)計技術(shù)；機器人軟件的設(shè)計和編程技術(shù)；運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)；弧焊、點焊及大型機器人自動生產(chǎn)線與周邊配套設(shè)備的開發(fā)和制備技術(shù)等。某些關(guān)鍵技術(shù)已達到或接近世界水平。一個國家要引入高技術(shù)并將其轉(zhuǎn)移為產(chǎn)業(yè)技術(shù)（產(chǎn)業(yè)化），必須具備5個要素即5M: Machine/Materials/Manpower/Management/Market。和有著“機器人王國”之稱的日本相比，我國有著截然不同的基本國情，那就是人口多，勞動力過剩。刺激日本發(fā)展工業(yè)機器人的根本動力就在于要解決勞動力嚴重短缺的問題。所以，我國工業(yè)機器人起步晚發(fā)展緩。但是正如前所述，廣泛使用機器人是實現(xiàn)工業(yè)自動化，提高社會生產(chǎn)效率的一種十分重要的途徑。我國正在努力發(fā)展工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)，引進國外技術(shù)和設(shè)備，培養(yǎng)人才，打開市場。日本工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的輝煌得益于本國政府的鼓勵政策，我國在十一五綱要中也體現(xiàn)出了對發(fā)展工業(yè)機器人的大力支持。

3結(jié)束語

工業(yè)機器人是機械科學(xué)技術(shù)的一個分支，它的發(fā)展需要機械及其他門類學(xué)科的發(fā)展來推動，它的發(fā)展也能推動工業(yè)系統(tǒng)的整體發(fā)展。它有其獨特的優(yōu)勢與劣勢，和其他技術(shù)一樣，需要不斷地設(shè)計應(yīng)用修改和完善。

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Proceedings of The 6th

第四篇：工業(yè)機器人開題報告

工業(yè)機器人開題報告

一、選題的目的和意義：

工業(yè)機器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時間作業(yè)，或是危險、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機械加工和簡單裝配等工序上，以及在原子能工業(yè)等部門中，完成對人體有害物料的搬運或工藝操作。廣泛采用工業(yè)機器人，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且可以保障人身安全，改善勞動環(huán)境，減輕勞動強度，提高勞動生產(chǎn)率，節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本。因此，研究和設(shè)計各種用途的機器人特別是工業(yè)機器人、推廣機器人的應(yīng)用是有現(xiàn)實意義的。由于工業(yè)機器人具有一定的通用性和適應(yīng)性，能適應(yīng)多品種中、小批量的生產(chǎn)，70年代起，常與數(shù)字控制機床結(jié)合在一起，成為柔性制造單元或柔性制造系統(tǒng)的組部分。

二、國內(nèi)外研究綜述：

20世紀50年代末，美國在機械手和操作機的基礎(chǔ)上，采用伺服機構(gòu)和自動控制等技術(shù)，研制出有通用性的獨立的工業(yè)用自動操作裝置，并將其稱為工業(yè)機器人；60年代初，美國研制成功兩種工業(yè)機器人，并很快地在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用；1969年，美國通用汽車公司用21臺工業(yè)機器人組成了焊接轎車車身的自動生產(chǎn)線。此后，各工業(yè)發(fā)達國家都很重視研制和應(yīng)用工業(yè)機器人。我國工業(yè)機器人起步于70年代初期，經(jīng)過20多年的發(fā)展，大致經(jīng)歷了3個階段：70年代的萌芽期，80年代的開發(fā)期和90年代的適用化期。

我國工業(yè)機器人經(jīng)過20多年的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模。目前我國已生產(chǎn)出部分機器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出弧焊、點焊、碼垛、裝配、搬運、注塑、沖壓、噴漆等工業(yè)機器人。一批國產(chǎn)工業(yè)機器人已服務(wù)于國內(nèi)諸多企業(yè)的生產(chǎn)線上；一批機器人技術(shù)的研究人才也涌現(xiàn)出來。一些相關(guān)科研機構(gòu)和企業(yè)已掌握了工業(yè)機器人操作機的優(yōu)化設(shè)計制造技術(shù)；工業(yè)機器人控制、驅(qū)動系統(tǒng)的硬件設(shè)計技術(shù)；機器人軟件的設(shè)計和編程技術(shù)；運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)；弧焊、點焊及大型機器人自動生產(chǎn)線與周邊配套設(shè)備的開發(fā)和制備技術(shù)等。某些關(guān)鍵技術(shù)已達到或接近世界水平。

雖然中國的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)在不斷的進步中，但和國際同行相比，差距依舊明顯。從市場占有率來說，更無法相提并論。工業(yè)機器人很多核心技術(shù)，目前我們尚未掌握，這是影響我國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要瓶頸。

在發(fā)達國家中，工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線成套設(shè)備已成為自動化裝備的主流及未來的發(fā)展方向。國外汽車行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機械等行業(yè)已經(jīng)大量使用工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，同時避免了大量的工傷事故。全球諸多國家近半個世紀的工業(yè)機器人的使用實踐表明，工業(yè)機器人的普及是實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，提高社會生產(chǎn)效率，推動企業(yè)和社會生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段。

機器人技術(shù)是具有前瞻性、戰(zhàn)略性的高技術(shù)領(lǐng)域。國際電氣電子工程師協(xié)會IEEE的科學(xué)家在對未來科技發(fā)展方向進行預(yù)測中提出了4個重點發(fā)展方向，機器人技術(shù)就是其中之一。一個國家要引入高技術(shù)并將其轉(zhuǎn)移為產(chǎn)業(yè)技術(shù)（產(chǎn)業(yè)化），必須具備5個要素即5M:Machine/Materials/Manpower/Management/Market。廣泛使用機器人是實現(xiàn)工業(yè)自動化，提高社會生產(chǎn)效率的一種十分重要的途徑。我國正在努力發(fā)展工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)，引進國外技術(shù)和設(shè)備，培養(yǎng)人才，打開市場。

三、畢業(yè)設(shè)計（論文）所用的主要技術(shù)與方法：

在本次設(shè)計中，擬應(yīng)用到的文獻涉及機械原理機械設(shè)計類，機械繪圖類，機械工程控制類，機械工程材料和力學(xué)以及工業(yè)機器人或工業(yè)機器人手臂相關(guān)的資料，在設(shè)計過程中這些材料可以首先幫我們從整體上了解與機器人手臂相關(guān)的技術(shù)以及現(xiàn)在國內(nèi)外的發(fā)展趨勢；其次，利用這些資料，可以在設(shè)計過程中進行合理的結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計方案的初步制定；最后，機器人手臂設(shè)計過程中的所需材料的選擇，設(shè)計與校核計算，運動過程的控制以及其他的注意事項，都可以在相關(guān)文獻資料中得到一些指導(dǎo)與幫助。

機器人本體由機座、腰部、大臂、小臂、手腕、末端執(zhí)行器和驅(qū)動裝置組成。共有六個自由度，依次為腰部回轉(zhuǎn)、大臂俯仰、小臂俯仰、手腕回轉(zhuǎn)、手腕俯仰、手腕側(cè)擺。機器人采用電動機驅(qū)動。這種驅(qū)動方式具有結(jié)構(gòu)簡單、易于控制、使用維修方便、不污染環(huán)境等優(yōu)點，這也是現(xiàn)代機器人應(yīng)用最多的驅(qū)動方式。為實現(xiàn)機器人靈活自由地移動，驅(qū)動系統(tǒng)使用了蓄電池供電。電動機可以選擇步進電機或直流伺服電機。使用直流伺服電機能構(gòu)成閉環(huán)控制，精度高，額定轉(zhuǎn)速高，但價格較高，而步進電機驅(qū)動具有成本低，控制系統(tǒng)簡單的優(yōu)點。確定這種機器人的6 個關(guān)節(jié)都采用步進電驅(qū)動，開環(huán)控制。各部件組成和功能描述如下：(1)底座部件： 底座部件包括底座、回轉(zhuǎn)部件、傳動部件和步進電機等。底座部件固定在自動引導(dǎo)車（AGV）上，支持整個操作機，步進電機固定在底座上，一級同步帶傳動將運動傳遞到腰部回轉(zhuǎn)軸，同時起到減速作用。2)腰部回轉(zhuǎn)部件： 腰部回轉(zhuǎn)部件包括腰部支架、回轉(zhuǎn)軸、支架、諧波減速器和步進電機、制動器等。作用是支承大臂部件，并完成腰部回轉(zhuǎn)運動。在腰部支上固定著驅(qū)動大臂俯仰和小臂俯仰的電機。(3)大臂部件：包括大臂和傳動部件。(4)小臂部件：包括小臂、減速齒輪箱、傳動部件、傳動軸等，在小臂前端（靠近大臂的一端）固定驅(qū)動手腕三個運動的步進電機(5)手腕部件：包括手腕殼體、傳動齒輪和傳動軸、機械接口等(6)末端執(zhí)行器： 為抓取不同形狀、不同材質(zhì)的物體，末端執(zhí)行器設(shè)計得開合范圍比較大，為 0～100mm。考慮在指尖的平面上貼傳器片，進行力的控制。

四、主要參考文獻與資料獲得情況：

[1].孟慶鑫、王曉東.《機器人技術(shù)基礎(chǔ)》.哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006.[2].董華梁、彭文生.《機械設(shè)計基礎(chǔ)》.高等教育出版社，2007.[3].周伯英.《工業(yè)機械人設(shè)計》.機械工業(yè)出版社，1995 [4].鄭堤、唐可洪.《機電一體化設(shè)計基礎(chǔ)》.機械工業(yè)出版社，1997 [5].張鐵、謝存禧.《機械人學(xué)》.華南理工大學(xué)出版社，2004 [6].曲興華.《儀器制造技術(shù)》.機械工業(yè)出版社，2010 [7].柳暉.《互換性與技術(shù)測量基礎(chǔ)》.華東理工大學(xué)出版社，2006 [8].沈鴻.《機械工程手冊》.機械工業(yè)出版社，1983

五、畢業(yè)設(shè)計（論文）進度安排（按周說明）第5-6周 收集并整理相關(guān)資料

第7-8周 研究資料、編寫開題報告

第9-10周 完成畢業(yè)設(shè)計論文的初稿

第11-12周 根據(jù)指導(dǎo)教師意見，修改和完善論文 第13-14周 進一步完善論文，定稿并裝訂成冊 第15-17周 準備畢業(yè)答辯，提交論文

第五篇：工業(yè)機器人讀書報告

工業(yè)機器人讀書報告

今天剛好沒什么事，于是就應(yīng)老師的要求把我們《工業(yè)機器人》這本書老師讓我們自己課后看的第二章認真看了一遍。

《工業(yè)機器人》第二章講的是工業(yè)機器人機械系統(tǒng)的設(shè)計。這本書主要是從以下6個方面來講的：1.工業(yè)機器人總體設(shè)計；2.驅(qū)動機構(gòu)；3.機身和臂部設(shè)計；4.腕部設(shè)計；5.手部設(shè)計；6.行走機構(gòu)設(shè)計。

在2.1中，書中主要給我們講了一下工業(yè)機器人的總體設(shè)計思路。機器人總體設(shè)計一般分為系統(tǒng)分析和技術(shù)設(shè)計兩大步驟。其中系統(tǒng)分析主要分為以下幾步：1.根據(jù)使用場合，確定機器人的目的和任務(wù)；2.分析機器人所在系統(tǒng)的工作環(huán)境，包括機器人與已有設(shè)備的兼容性；3.分析系統(tǒng)的工作要求，確定機器人的基本功能和方案，準備做技術(shù)設(shè)計；4.進行必要的調(diào)查研究，搜集國內(nèi)外的有關(guān)資料，進行綜合分析，找出可供借鑒之處，以及別人的經(jīng)驗教訓(xùn)。技術(shù)設(shè)計主要有以下幾個過程：1.確定機器人的基本參數(shù)（自由度數(shù)目、工作范圍、承載能力、運動速度、定位精度等）；2.確定機器人的運動形式；3.擬定檢測傳感系統(tǒng)框圖；4.確定控制系統(tǒng)總體方案，繪制框圖；5.機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。

在2.2中，書中給我講了一下機器人的驅(qū)動機構(gòu)。首先它給我們分析了一下液壓、氣壓和電氣這三種驅(qū)動方式的優(yōu)缺點，其中液壓驅(qū)動的優(yōu)點是：1.體積小，可以獲得較大的推力和轉(zhuǎn)矩；2.介質(zhì)的可壓縮性小，系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，精度高；3.容易實現(xiàn)對力、速度、方向的自動控制；4.油液介質(zhì)使系統(tǒng)具有防銹蝕和自潤滑性能。缺點是：1.油液的黏度受溫度影響，影響工作性能；2.液體泄漏難以克服，要求液壓元件制造精度高；3.需要提供相應(yīng)的供油系統(tǒng)和嚴格的濾油裝置。氣壓驅(qū)動的優(yōu)點是：1.壓縮空氣黏度小，容易達到高速（1m/s)；2.工廠一般都自有空氣壓縮機站，可提供壓縮空氣，不必再額外的添加動力設(shè)備，而且空氣介質(zhì)對環(huán)境無污染，使用安全；3.氣動元件工作壓力低，因此制造要求也低一些，價格低廉；4.空氣具有壓縮性，是系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)過載自動保護。缺點是：1.壓縮空氣一般為0.4~0.6Mpa，要想獲得較大的壓力，結(jié)構(gòu)就要增大；2.空氣具有壓縮性，工作平穩(wěn)性差，速度控制困難，要實現(xiàn)準確的位置控制更困難；3.壓縮空氣排水比較麻煩；4.排氣造成噪音污染。電氣驅(qū)動的特點是：1.步進電機：多為開環(huán)控制，簡單，功率較小，多用于低精度、小功率的機器人；2.直流伺服電機：易于控制，有較理想的機械特性，但其電刷易磨損，易形成火花；3.交流伺服電機：結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，可以頻繁的啟動、制動。交流伺服電機和直流伺服電機相比：沒有電刷等易磨損部件，外形尺寸小，能在重載下高速運行，加速性能好，能實現(xiàn)動態(tài)控制和平滑運動，但控制較復(fù)雜。其次它把驅(qū)動機構(gòu)分為了直線驅(qū)動機構(gòu)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，然后分別深入地給我們講解了這兩種機構(gòu)。其中直線驅(qū)動可以直接由氣缸或液壓缸和活塞產(chǎn)生，也可以采用齒輪齒條、絲杠、螺母等傳動元件由旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換而得到。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動主要有齒輪鏈驅(qū)動、同步帶傳動裝置驅(qū)動、諧波齒輪驅(qū)動、擺線針輪傳動減速器驅(qū)動。

在2.3中，書中主要給我們介紹了一下機身和臂部設(shè)計，這一節(jié)主要是從三方面來給我們講的：首先是給我們介紹了一下機身設(shè)計過程，書中給我們介紹了幾種機身的典型機構(gòu)，并給我們講了一下機身驅(qū)動力和力矩的計算，還給我們列舉了一些設(shè)計機身時要注意的問題；其次給我們講了一下機器人的臂部設(shè)計，它是先給我們介紹了一下臂部設(shè)計的基本要求，再給我們介紹了一些手臂的常用機構(gòu)；最后還給我們舉了一個MOTOMAN SV3機器人的機身與臂部的例子。機身設(shè)計要注意以下問題：1.要有足夠的剛度和穩(wěn)定性；2.運動要靈活，升降運動的導(dǎo)套長度不宜過短，避免發(fā)生卡死現(xiàn)象，一般要有導(dǎo)向裝置；3.結(jié)構(gòu)布置要合理。通常工業(yè)機器人的機身具有具有回轉(zhuǎn)、升降、回轉(zhuǎn)與升降、回轉(zhuǎn)與俯仰、回轉(zhuǎn)與升降及俯仰等5種運動方式，采用哪一種方式由工業(yè)機器人的總體設(shè)計來確定。機身驅(qū)動力和力矩的計算主要分為三種：1.垂直升降運動的驅(qū)動力的計算：作垂直運動時，除克服摩擦力之外，還要克服機身自身運動部件的重力和其承受的手臂、手腕、手部、工件等總重力以及升降運動的全部部件的慣性力，因此其驅(qū)動力的計算如下：

；2.回轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動力矩的計算：作回轉(zhuǎn)運動時，驅(qū)動力矩只包括兩項：回轉(zhuǎn)部件的摩擦總力矩；機身自身運動部件和其攜帶的手臂、手腕、手部、工件等總慣性力矩，因此，其驅(qū)動力矩計算方法為：中，其

。3.升降立柱下降過程不卡死的條件計算偏重力矩是指臂部全部零部件與工件的總重量對機身立柱軸的靜力矩。當(dāng)手臂在最大行程位置時，偏重力矩最大，因此，偏重力矩按懸伸最大行程，最大抓重時進行計算。手臂在總重量G的作用下，產(chǎn)生偏重力矩，導(dǎo)致立柱傾斜。如果偏重力矩過大，并且導(dǎo)套設(shè)計不合理（導(dǎo)套長度不夠），立柱在導(dǎo)套中有卡住現(xiàn)象，這時，機身的升降驅(qū)動力必須增大，相應(yīng)驅(qū)動及傳動裝置結(jié)構(gòu)就龐大。如果機身下降靠重力的話，則可能立柱被卡死在導(dǎo)套內(nèi)而不能作下降運動，這就是自鎖。因此必須根據(jù)偏重力矩的大小決定立柱導(dǎo)套的長度。要使立柱在導(dǎo)套內(nèi)自由下降，則臂部總重量必須大于導(dǎo)套與立柱之間的摩擦力，這就是升降立柱靠自重下降而不卡死的條件：在2.4中，書中給我們講的是機器人的腕部設(shè)計。這一節(jié)主要是從腕部的作用于自由度和機器人的手腕分類這兩個方面給我們講解

了一下，并給我們舉了一個MOTOMAN SV3機器人的手腕機構(gòu)的例子，還給我們分析了一下六自由度關(guān)節(jié)型機器人的關(guān)節(jié)布置與機構(gòu)特點。工業(yè)機器人的腕部是連接手部和臂部的部件，起支承手部的作用，手腕上的自由度主要是使手部（末端操作器）達到目標(biāo)位置和處于期望的姿態(tài)。為了使手部能處于空間任意方向，要求腕部能實現(xiàn)對空間三個坐標(biāo)軸X、Y、Z的轉(zhuǎn)動，即具有翻轉(zhuǎn)、俯仰、偏轉(zhuǎn)三個自由度，如下圖所示。一般將手腕的翻轉(zhuǎn)稱為Roll，用R表示；將手腕的俯仰稱為Pitch，用P表示；將手腕的偏轉(zhuǎn)稱為Yaw，用Y表示，圖（d）所示的手腕即可實現(xiàn)RPY運動。機器人的手腕分類主要有以下兩種方法：1.按自由度數(shù)目來分類：可分為單自由度手腕、兩自由度手腕、三自由度手腕。2.按驅(qū)動方式分類：可分為直接驅(qū)動手腕、遠距離傳動手腕。在2.5這一節(jié)，書中主要是從機器人手部的特點和手部的分類這兩個方面給我們著重介紹了一下機器人的手部設(shè)計。工業(yè)機器人的手部也稱末端操作器，是裝在工業(yè)機器人手腕上直接抓握工件或執(zhí)行作業(yè)的部件。工業(yè)機器人手部的特點有：1.手部與手腕相連處可拆卸。手部與手腕有機械接口，也可能有電、氣、液接頭，當(dāng)作業(yè)對象不同時，可以方便地拆除和更換手部；2.手部是工業(yè)機器人末端操作器，它可以是像人手那樣具有手指，也可以不具備手指，直接就是進行專業(yè)作業(yè)的工具。3.手部的通用性比較差，手部屬于專用的裝置，一只手爪往往只能抓握一種或幾種在形狀、尺寸、重量等方面近似的工件；一種工具只能執(zhí)行一種作業(yè)任務(wù)；4.手部是一個獨立的部件。手部的分類主要有以下幾種方法：1.按用途分類：可分為手爪、工具。2.按夾持原理分類：可分為機械類、磁力類、真空類。3.按手指或洗盤數(shù)目分類：可分為兩指手爪、多指手爪。4.按智能化分類：可分為普通手爪、智能手爪。

2.6這一節(jié)，書中主要給我們著重介紹了一下車輪式行走機構(gòu)和履帶式行走機構(gòu)、步行機構(gòu)，并簡單介紹了一下其他行走機構(gòu)。機器人可分為固定機器人和行走機器人，一般的工業(yè)機器人都是固定式的，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，行走機器人的應(yīng)用也越來越多。行走機構(gòu)是行走機器人的重要執(zhí)行部件，它由行走的驅(qū)動裝置、傳動機構(gòu)、位置檢測元件、傳感器、電纜以及管路組成。一方面它支承機器人的機身、臂部、腕部。手部、工件，另一方面還根據(jù)工作任務(wù)的要求，帶動機器人實現(xiàn)在廣闊的空間內(nèi)運動。行走機構(gòu)按其行走運動軌跡可分為固定軌跡式和無固定軌跡式。固定軌跡式行走機構(gòu)主要用于工業(yè)機器人，無固定軌跡式主要有輪式、履帶式、步行式。

這一章看起來比較簡單，涉及到的計算也不多，但真正想把它搞透徹還是需要一點時間的，我是花了整整一下午才把它理解得差不多。