2018年中國(guó)工業(yè)機(jī)械臂產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展?jié)摿Ψ治鯷圖]

    一、工業(yè)機(jī)械臂行業(yè)概況

    （1）工業(yè)機(jī)械臂行業(yè)定義

    工業(yè)機(jī)械臂是擬人手臂、手腕和手功能 的機(jī)械電子裝置。擬人手臂、手腕和手功能的機(jī)械電子裝置；它可把任一物件或工具按空間位姿（位置和姿態(tài)）的時(shí)變要求進(jìn)行移動(dòng)，從而完成某一工業(yè)生產(chǎn)的作業(yè)要求。如夾持焊鉗或焊槍，對(duì)汽車或摩托車車體進(jìn)行了點(diǎn)焊或弧焊；搬運(yùn)壓鑄或沖壓成型的零件或構(gòu)件；進(jìn)行激光切割；噴涂；裝配機(jī)械零部件等等。

    （2）工業(yè)機(jī)械臂行業(yè)產(chǎn)品分類

    根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)機(jī)械臂定義為“其操作機(jī)是自動(dòng)控制的，可重復(fù)編程、多用途，并可以對(duì)3個(gè)以上軸進(jìn)行編程。它可以是固定式或者移動(dòng)式。在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中使用”。操作機(jī)又定義為“是一種機(jī)器，其機(jī)構(gòu)通常由一系列相互鉸接或相對(duì)滑動(dòng)的構(gòu)件所組成。它通常有幾個(gè)自由度，用以抓取或移動(dòng)物體（工具或工件）。”所以對(duì)工業(yè)機(jī)械臂可能理解為：擬人手臂、手腕和手功能 的機(jī)械電子裝置；它可把任一物件或工具按空間位姿（位置和姿態(tài)）的時(shí)變要求進(jìn)行移動(dòng)，從而完成某一工業(yè)生產(chǎn)的作業(yè)要求。如夾持焊鉗或焊槍，對(duì)汽車或摩托車車體進(jìn)行了點(diǎn)焊或弧焊；搬運(yùn)壓鑄或沖壓成型的零件或構(gòu)件；進(jìn)行激光切割；噴涂；裝配機(jī)械零部件等等。

    工業(yè)機(jī)械臂目前還沒(méi)有統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)不同的要求可進(jìn)行不同的分類。

    按驅(qū)動(dòng)方式分

    1．液壓式

    液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂通常由液動(dòng)機(jī)（各種油缸、油馬達(dá)）、伺服閥、油泵、油箱等組成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，由驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作。

    通常它具有很大的抓舉能力（高達(dá)幾百公斤以上），其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)　作平穩(wěn)，耐沖擊，耐振動(dòng)，防爆性好，但液壓元件要求有較高的制造精度和密封性能，否則漏油將污染環(huán)境。

    2．氣動(dòng)式　

    其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機(jī)組成，其特點(diǎn)是氣源方便，動(dòng)作迅速、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)較低、維修方便。但難以進(jìn)行速度控制，氣壓不可太高，故抓舉能力較低。

    3．電動(dòng)式

    電力驅(qū)動(dòng)是目前機(jī)械臂使用得最多的一種驅(qū)動(dòng)方式。其特點(diǎn)是電源方便，響應(yīng)快，驅(qū)動(dòng)力較大（關(guān)節(jié)型的持重已達(dá)400公斤），信號(hào)檢測(cè)、傳遞、處理方便，并可以采用多種靈活的控制方案。

    驅(qū)動(dòng)電機(jī)一般采用步進(jìn)電機(jī)，直流伺服電機(jī)以及交流伺服電機(jī)（其中交流伺服電機(jī)為目前主要的驅(qū)動(dòng)形式）。由于電機(jī)速度高，通常采用減速機(jī)構(gòu)（如諧波傳動(dòng)、RV擺線針輪傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、螺旋行動(dòng)和多桿式機(jī)構(gòu)等）。

    目前，有些機(jī)械臂已開(kāi)始采用無(wú)減速機(jī)構(gòu)的大轉(zhuǎn)矩、低轉(zhuǎn)速的電機(jī)進(jìn)行直接驅(qū)動(dòng)（DD），這既可以使機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化，又可提高控制精度。

    工業(yè)機(jī)械手是在工業(yè)生產(chǎn)中使用的機(jī)械手的總稱，主要用于完成工業(yè)生產(chǎn)中的某些作業(yè)。依據(jù)具體應(yīng)用目的的不同，又常常以其主要用途命名。

    （1）焊接機(jī)械手，是到現(xiàn)在為止應(yīng)用最多的工業(yè)機(jī)械手，包括點(diǎn)焊和弧焊機(jī)械手，用于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接作業(yè)；

    （2）裝配機(jī)械手，比較多地用于電子部件或電器的裝配；

    （3）噴涂機(jī)械手，代替人進(jìn)行各種噴涂作業(yè)；

    （4）搬運(yùn)機(jī)械手，功能是根據(jù)工況要求的速度和精度，可用來(lái)搬運(yùn)物體以完成在各個(gè)不同環(huán)境中工作；

    （5）助力機(jī)械手，由于具有無(wú)重力化、精確直觀、操作便捷、安全高效等特點(diǎn)，助力機(jī)械手廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)中的物料轉(zhuǎn)移、高頻率搬運(yùn)、精確定位、部件裝配等場(chǎng)合。

    （6）上下料機(jī)械手，主要實(shí)現(xiàn)機(jī)床制造過(guò)程的完全自動(dòng)化，并采用了集成加工技術(shù)，適用于生產(chǎn)線的上下料、工件翻轉(zhuǎn)、工件轉(zhuǎn)序等；

    （7）碼垛機(jī)械手，能將不同外形尺寸的包裝貨物，整齊、自動(dòng)地碼（或拆）在托盤上（或生產(chǎn)線上等）；

    （8）另外還有其他用途的機(jī)械手，如將金屬溶液澆到壓鑄機(jī)中的澆注機(jī)械手等。

    （3）我國(guó)工業(yè)機(jī)械臂行業(yè)發(fā)展階段

    我國(guó)工業(yè)機(jī)器人起步于70年代初，其發(fā)展過(guò)程大致可分為四個(gè)階段：70年代的萌芽期；80年代的開(kāi)發(fā)期；90年代的實(shí)用化期。而今經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模。

中國(guó)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展階段

資料來(lái)源：智研咨詢整理

    我國(guó)已生產(chǎn)出部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開(kāi)發(fā)出弧焊、點(diǎn)焊、碼垛、裝配、搬運(yùn)、注塑、沖壓、噴漆等工業(yè)機(jī)器人。一批國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人已服務(wù)于國(guó)內(nèi)諸多企業(yè)的生產(chǎn)線上；一批機(jī)器人技術(shù)的研究人才也涌現(xiàn)出來(lái)。一些相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)已掌握了工業(yè)機(jī)器人操作機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)制造技術(shù)；工業(yè)機(jī)器人控制、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)技術(shù)；機(jī)器人軟件的設(shè)計(jì)和編程技術(shù)；運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)；弧焊、點(diǎn)焊及大型機(jī)器人自動(dòng)生產(chǎn)線與周邊配套設(shè)備的開(kāi)發(fā)和制備技術(shù)等。某些關(guān)鍵技術(shù)已達(dá)到或接近世界水平。

    目前我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展正經(jīng)歷從數(shù)量擴(kuò)展向高質(zhì)量發(fā)展的攻堅(jiān)階段。《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》提出，我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在“十三五”時(shí)期要實(shí)現(xiàn)“兩突破”“三提升”，即實(shí)現(xiàn)機(jī)器人關(guān)鍵零部件和高端產(chǎn)品的重大突破，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人質(zhì)量可靠性、市場(chǎng)占有率和龍頭企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的大幅提升，形成較為完善的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)體系。

    二、中國(guó)工業(yè)機(jī)械臂行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

    （1）國(guó)外企業(yè)占據(jù)中國(guó)主導(dǎo)地位

    近年來(lái)越來(lái)越多的工廠招工困難，這就要求工廠必須提高自動(dòng)化程度。工業(yè)機(jī)械臂技術(shù)作為工廠自動(dòng)化的重要部件，人們對(duì)這種技術(shù)的研究和認(rèn)識(shí)逐步深入，己在工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。

    在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，人們對(duì)裝卸機(jī)器人、碼垛機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人、焊接機(jī)器人等的應(yīng)用己經(jīng)很廣泛和成熟。在當(dāng)前的機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，應(yīng)用最廣泛的自動(dòng)化機(jī)械裝置當(dāng)屬機(jī)械臂，除了在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，在其他諸如娛樂(lè)服務(wù)、醫(yī)療醫(yī)學(xué)、軍事等領(lǐng)域都能用到械臂，機(jī)械臂通常是指一系列相互鉸接或相對(duì)滑動(dòng)的構(gòu)件所組成的具有模仿人類手臂功能并可完成各種作業(yè)的自動(dòng)控制設(shè)備，它可把物件或工具按空間位姿的變化要求進(jìn)行移動(dòng)，從而完成某一工業(yè)生產(chǎn)的作業(yè)要求，機(jī)械臂技術(shù)不僅可以提高生產(chǎn)效率，還可以節(jié)省人工成本。因此，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將會(huì)成為在汽車以及計(jì)算機(jī)之后的又一個(gè)大型的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，我國(guó)工業(yè)機(jī)械臂產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)潛力巨大。

    根據(jù)智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國(guó)工業(yè)機(jī)械臂行業(yè)市場(chǎng)調(diào)研及投資方向研究報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示：2017年我國(guó)工業(yè)機(jī)械臂市場(chǎng)規(guī)模為150.43億元，2018年我國(guó)工業(yè)機(jī)械臂市場(chǎng)規(guī)模為149.19億元。其中國(guó)產(chǎn)品牌市場(chǎng)規(guī)模從2014年的6.51億元增長(zhǎng)至2018年的22.83億元；國(guó)外品牌市場(chǎng)規(guī)模從2014年的72.45億元增長(zhǎng)至2018年的126.36億元。

2014-2018年我國(guó)工業(yè)機(jī)械臂市場(chǎng)規(guī)模走勢(shì)圖

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    （2）國(guó)產(chǎn)化率穩(wěn)步提升

    2014年我國(guó)工業(yè)機(jī)械臂銷量為3.60萬(wàn)臺(tái)，其中國(guó)產(chǎn)品牌銷量為0.36萬(wàn)臺(tái)，國(guó)產(chǎn)品牌占比為10.00%；到2018年我國(guó)工業(yè)機(jī)械臂銷量增長(zhǎng)至9.72萬(wàn)臺(tái)，其中國(guó)產(chǎn)品牌銷量增長(zhǎng)至1.88萬(wàn)臺(tái)，國(guó)產(chǎn)品牌占比從2013年的10.00%增長(zhǎng)至2018年的19.34%。

2014-2018年我國(guó)工業(yè)機(jī)械臂銷量及國(guó)產(chǎn)品牌占比分析

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    三、工業(yè)機(jī)械臂行業(yè)供給分析

    （1）工業(yè)機(jī)械臂產(chǎn)量五年四倍

    工業(yè)機(jī)械臂是一種仿生機(jī)電設(shè)備，能模擬人手動(dòng)作通過(guò)改變目標(biāo)物體的位姿來(lái)實(shí)現(xiàn)作業(yè)?？赏瓿砂徇\(yùn)、焊接、切割、噴涂及裝配等工作。

    工業(yè)機(jī)械臂操作可控，可實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，用途比較廣泛。由于工業(yè)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，整體架構(gòu)屬于費(fèi)力杠桿，并且傳動(dòng)齒輪間隙的存在也會(huì)降低機(jī)械臂的剛度及運(yùn)動(dòng)精度。因此提高機(jī)械手臂的負(fù)載能力、提高整體剛度及降低驅(qū)動(dòng)能耗成了機(jī)械臂性能提升的關(guān)鍵問(wèn)題。

    工業(yè)機(jī)械臂的主要部件包括回轉(zhuǎn)部、大臂、小臂及腕部。回轉(zhuǎn)部可完成整機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，大臂和小臂的配合運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂末端的空間位置移動(dòng)，腕部能實(shí)現(xiàn)俯仰軸與擺軸兩個(gè)動(dòng)作。各部件的運(yùn)動(dòng)配合實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂設(shè)定的運(yùn)動(dòng)軌跡。

工業(yè)機(jī)械臂典型構(gòu)成結(jié)構(gòu)

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    2014年我國(guó)工業(yè)機(jī)械臂行業(yè)產(chǎn)量0.38萬(wàn)臺(tái)，到2018年增長(zhǎng)到了1.92萬(wàn)臺(tái)。如下圖所示：

2014-2018年中國(guó)工業(yè)機(jī)械臂行業(yè)產(chǎn)量情況

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    （2）東部地區(qū)是我國(guó)工業(yè)機(jī)械臂主要生產(chǎn)區(qū)

    國(guó)外工業(yè)機(jī)械臂行業(yè)主要集中在發(fā)那科、ABB、安川、庫(kù)卡和川崎重工。國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)械臂生產(chǎn)企業(yè)主要有新松機(jī)器人、爾必地、埃夫特、新時(shí)代、埃斯頓、廣州數(shù)控、華數(shù)等企業(yè)。主要分布在國(guó)內(nèi)東部地區(qū)，東北和華東、華南是主要工業(yè)機(jī)械臂生產(chǎn)基地。

工業(yè)機(jī)械臂企業(yè)行業(yè)主要供應(yīng)商

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    四、我國(guó)工業(yè)機(jī)械臂行業(yè)需求情況

    2014年國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)械臂行業(yè)安裝量約3.6萬(wàn)臺(tái)，到2018年增長(zhǎng)到了9.72萬(wàn)臺(tái)，近五年國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)械臂安裝量復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)28.19%。

2014-2018年中國(guó)工業(yè)機(jī)械臂行業(yè)安裝量

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    目前，國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)械臂行業(yè)客戶主要是汽車產(chǎn)業(yè)和3C產(chǎn)業(yè)，其他行業(yè)還有金屬加工及塑料加工等行業(yè)。2018年國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)械臂安裝量約9.72萬(wàn)臺(tái)，其中汽車領(lǐng)域約3.69萬(wàn)臺(tái)，3C領(lǐng)域 1.36萬(wàn)臺(tái)。

2014-2018年中國(guó)工業(yè)機(jī)械臂應(yīng)用結(jié)構(gòu)

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    五、中國(guó)工業(yè)機(jī)械臂市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿?/p>

    國(guó)內(nèi)的工業(yè)機(jī)械臂技術(shù)起步較晚，但隨著國(guó)內(nèi)人工成本的不斷是上升，工業(yè)機(jī)械臂對(duì)制造業(yè)顯得越來(lái)越重要，并且國(guó)內(nèi)正處于企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)期,作為先進(jìn)制造業(yè)不可替代的重要設(shè)備,工業(yè)機(jī)械臂的應(yīng)用和普及勢(shì)必會(huì)成為企業(yè)的優(yōu)先選擇。

    國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)械臂的發(fā)展十分迅速，政府頒布的政策支持也起到了很大的幫助作用。政府相繼頒布了《中國(guó)制造2020》、“十三五規(guī)劃”和《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》等政策扶持機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。有了政策支持，再加上機(jī)械臂的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)和廣闊的市場(chǎng)需求，工業(yè)機(jī)械臂在國(guó)內(nèi)的發(fā)展前景不可估量。

    隨著關(guān)鍵崗位機(jī)器人替代工程、安全生產(chǎn)少（無(wú)）人化專項(xiàng)工程、智能制造工程和新的應(yīng)用示范政策的不斷落實(shí)，工業(yè)機(jī)械臂的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣埂?C制造業(yè)、汽車制造業(yè)依然是國(guó)內(nèi)產(chǎn)工業(yè)機(jī)械臂的主要市場(chǎng)，并有望延伸到勞動(dòng)強(qiáng)度大的紡織、物流行業(yè)，危險(xiǎn)程度高的國(guó)防軍工、民爆行業(yè)，對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境潔凈度要求高的制藥、半導(dǎo)體、食品等行業(yè)，和危害人類健康的陶瓷、制磚等行業(yè)。

    根據(jù)中國(guó)制造2025的發(fā)展規(guī)劃，未來(lái)制造業(yè)將形成新一代信息技術(shù)和制造業(yè)相融合的新模式，力求實(shí)現(xiàn)中國(guó)由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變。而智能制造是中國(guó)制造2025的核心，工業(yè)機(jī)械臂的應(yīng)用更是其關(guān)鍵，以工業(yè)機(jī)械臂為核心的智能制造已經(jīng)成為推動(dòng)我國(guó)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要手段。未來(lái)，隨著工業(yè)機(jī)械臂應(yīng)用的不斷擴(kuò)展和智能制造的轉(zhuǎn)型，我國(guó)工業(yè)機(jī)械臂發(fā)展?jié)摿薮蟆?nbsp;