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云悦资本先进制ROR体育造研究(五):“AI+机器人”大时代来临人型机器人加速迭代
添加时间:2024-04-01 21:11:43

  ROR体育2022年机器人已是千亿市场,2027年市场规模有望接近6000亿元,随着人工智能在各行业加速渗透,机器人产业链有望实现“AI+机器人”的繁荣发展。

  云悦观点2:中国占全球工业机器人市场规模超过50%,占服务机器人市场份额只有20-30%,市场规模仍有广阔提升空间,随着AI技术的发展,国内机器人产业在服务机器人、特种机器人乃至人形机器人领域的产品迭代正明显加快。

  云悦观点3:机器人核心部件80%以上被国外企业垄断,国产替代空间巨大,未来能够实现上游核心技术国产替代的机器人厂商、专注垂直场景的整机厂商、上游核心部件总成厂商将会面临巨大机会。

  随着科技的飞速发展和人工智能技术的不断进步,机器人行业已经成为全球经济中的重要组成部分。机器人可以为企业提高生产效率、降低成本、提高产品质量、减少人力资源浪费等方面带来显著的效益。在供给侧和需求侧的双重推动下,中国机器人市场发展前景广阔,据国际机器人联合会(IFR)数据显示,2022年机器人行业市场规模超过500亿美元,,2024年市场规模有望超过660亿美元,保持高速增长。机器人赛道的火热也吸引了不同领域的玩家入局,在多元化企业布局的影响下,机器人的产业化应用得到有效促进,将会在不同场景下加速落地。目前,机器人技术已经逐步应用到制造、医疗、服务、农业、物流、安防等领域。尤其是在制造业中,机器人的应用已经相当成熟,可以根据产线要求进行自动化生产以提高生产效率和产品质量;在医疗领域,机器人作为“医生助手”,协助医生进行手术操作、监测患者生命体征等工作;机器人在消费服务领域的应用中更为广泛,比如为消费者提供导航、点餐、售后服务等支持;而在物流领域,机器人可以通过自动化进行货物分拣、运输等工作。另外,ChatGPT作为 AIGC 领域的顶尖模型,正在加速人工智能在各行业渗透,机器人产业链有望实现“AI+机器人”的繁荣发展。

  目前,机器人行业的市场规模和应用领域也在不断扩大:按照机器人的应用领域不同,机器人包括工业机器人和服务机器人,可以划分为工业机器人、服务机器人、医疗机器人、农业机器人、物流机器人和安防机器人等几个子领域。我们可以重点关注工业机器人领域(包括焊接机器人、喷涂机器人、物料搬运机器人、装配机器人等)、服务机器人领域(包括餐厅服务机器人、酒店服务机器人、导购机器人等)、医疗机器人领域(包括手术机器人、辅助诊断机器人、康复机器人等)以及物流机器人领域(包括货架管理机器人、运输机器人、分拣机器人等)。机器人在不同的应用领域中通过自动化技术和人工智能技术实现代替人力完成工作的目的。

  在众多机器人子领域中,工业机器人占据业内最大的市场份额。根据国际机器人联合会和中国电子学会的数据,2022年全球工业机器人市场规模达到195亿美元,服务机器人市场达到217亿美元,特种机器人市场达到101亿美元。农业机器人、物流机器人和安防机器人市场规模相对较小,但未来市场增长潜力巨大。在中国机器人行业中,工业机器人同样具有先发优势,占据主要的市场地位,但随着服务机器人的应用场景不断拓展,其应用和投资价值逐渐凸显,中国电子学会展望到2024年随着新兴场景进一步拓展,中国服务机器人市场规模有望突破100亿美元,达到102亿美元,逐步接近工业机器人115亿美元的市场规模。其中商用服务机器人领域在投资热度和技术发展方面与家用服务机器人相比呈现出一定的优势,发展空间较大。

  机器人行业的领军企业主要集中在日本、美国、德国和中国等国家。其中,日本是机器人产业的龙头,拥有全球最多的机器人企业和机器人专利;美国作为全球机器人技术研发和应用的重要中心之一ROR体育,拥有众多的机器人创新企业;德国的机器人行业以高端技术和高质量著称,是欧洲机器人行业的领军者之一;随着近几年的技术发展和国产替代浪潮,中国成为近年来机器人行业发展最为迅猛的国家之一,孵化出众多机器人制造和应用企业。

  总体来看,机器人行业市场前景广阔,未来将持续保持快速增长。机器人技术的不断发展和应用,将推动各行各业的数字化、自动化和智能化转型,为经济发展注入新的动力。

  近年来,中国机器人市场保持快速增长。IFR估计2022年我国机器人市场规模174亿美元,2017年以来的5年CAGR达到22%,同时预计2024年市场规模会进一步增长到251亿美元,保持20%以上的复合增速。其中,IFR统计测算2022年我国工业机器人市场规模达到87亿美元,并且在2023和2024年继续保持14-16%的旺盛增长趋势,在2024年达到115亿美元。2022年中国服务机器人规模达到65亿美元, 2024年有望达到102亿美元。

  上游——上游是机器人产业链的起始点,以机器人零部件的研发和生产为主,主要包括机械部件、电子部件、传感器和控制系统等。在机器人制造过程中,零部件的质量和性能直接决定了机器人的稳定性和功能性能。上游的成本占比较大,通常占到机器人总成本的60%左右。在这个环节中,机器人的机械部件是最主要的成本部分,包括齿轮、减速器、驱动器、导轨、传动带等。另外,机器人的电子部件和传感器也是比较重要的成本部分,其中电子部件包括主板、芯片、集成电路等,传感器包括视觉传感器、触觉传感器、声音传感器等。

  中游——中游是机器人产业链的核心环节,主要包括机器人的设计、制造和测试。这个环节中的成本占比约为20%~30%。机器人的设计和制造是机器人产业链中非常重要的环节,决定了机器人的外观、功能和性能。机器人的设计和制造需要各种专业技术的支持,如机械设计、电子设计、软件开发等。其中,机器人的外观设计、电路板设计和机械结构设计都需要很高的技术水平支持,同时在制造过程中,还需要持续进行测试和验证,以确保机器人的质量和性能。

  下游——下游是机器人产业链的最后一个环节,主要包括机器人的销售、安装、维护和升级,成本占比约为10%~20%。在这个环节中ROR体育,相关厂商需要建立完善的销售渠道和服务体系。机器人的安装和调试以及后期的维护和升级都需要专业人员进行,以确保机器人的性能和功能的不断提升。

  精密减速器是机器人产业中的一个重要组成部分,主要用于机器人的驱动和运动控制。在机器人的运动控制系统中,精密减速器的作用类似于汽车变速箱,它能够将电机输出的高速低扭矩转换为低速高扭矩,并提供精准的位置控制和速度控制。因此,精密减速器的质量和性能对机器人的精度、可靠性和稳定性有着重要的影响。

  在全球范围内,机器人行业应用的精密减速机可分为RV减速机、谐波减速机和 SPINEA 减速机,三者的市场销售数量占比约为 40%、40%、20%。其中,RV减速器和谐波减速器是工业机器人最主流的精密减速器。在关节型机器人中,一般将RV减速器放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置,谐波减速器一般放置在小臂ROR体育、腕部或手部。

  RV减速器是旋转矢量(RotaryVector)减速器的简称,最早由日本发明,它是传统摆线针轮和行星齿轮传动装置的一个新的混合种,RV减速器的传动比较大(30-260)。目前全球精密减速器市场上的竞争格局主要以日本企业为主导,整个行业RV减速机80%市场仍集中在日本,如日本精工、日立制作所、住友重工等公司均在该领域拥有强大的研发能力和技术优势。除日本之外,欧洲和美国的一些企业也 在该领域占据一定的市场份额。在中国市场上,精密减速器的消费需求越来越高,市场规模也在不断扩大。然而,目前国内市场上,国产精密减速器的品牌和市场占有率还比较低,80%以上的市场份额被国外企业垄断。

  伺服电机是一种控制精度较高的电动机,通常应用于需要高精度定位和控制的场合。伺服电机的分类方式较多,可以根据转子类型、控制方式、电机结构等多个方面来分类。

  伺服电机的转子类型包括内转子和外转子两种。内转子的转子轴在电机内部,转子外径小,转矩密度大,适合应用于低速大转矩场合。外转子的转子轴在电机外部,转子外径大,转矩密度小,适合应用于高速小转矩场合。伺服电机的控制方式分为位置控制和速度控制两种。位置控制方式是指将电机的转子精确控制到一个目标位置,速度控制方式是指将电机的转速精确控制在一个目标速度。伺服电机的结构类型有直流伺服电机、交流伺服电机、步进伺服电机等。直流伺服电机通常具有较高的控制精度和响应速度,交流伺服电机由于具有较高的转矩密度,适合应用于大功率领域。

  在伺服电机市场上,一些国际品牌如ABB、川崎重工等一直是领先的制造商,而在中国市场上,国内企业如沈阳高科、华瑞控制、新代兴等也有着一定的市场占有率。在伺服电机领域,技术创新和产品升级换代是非常重要的。当前,一些新技术的发展和应用,如无刷伺服电机、直接驱动伺服电机ROR体育、高精度编码器等,都对伺服电机的技术进步和性能提升产生了积极的影响。对于创业公司而言,可以通过自主研发新的伺服电机控制技术和结构设计,以及提供优质的售后服务等方面来抢占市场份额。

  控制器是机器人系统中的核心部件,它负责接收和处理传感器数据,并控制机器人执行特定任务。控制器通常包括硬件和软件两部分,硬件部分主要包括中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出接口等组件,而软件部分则包括操作系统、控制算法和用户界面等。控制器的性能直接影响机器人的精度、速度和灵活性等方面。

  在机器人控制器市场上,目前主要的竞争者有ABB、KUKA、Fanuc、Yaskawa、Siemens等。其中,ABB是全球最大的机器人控制器制造商之一,其控制器产品广泛应用于工业机器人、服务机器人、物流机器人等各个领域。KUKA也是欧洲最大的机器人控制器制造商之一,其控制器产品在汽车制造、物流等行业应用广泛。而在亚洲市场,Fanuc和Yaskawa则是控制器制造商的佼佼者,其控制器产品在日本本土市场占据着重要的地位。

  在中国市场,随着制造业转型升级和智能化发展的需求增加,机器人控制器市场也呈现出快速增长的趋势。未来几年,中国机器人控制器市场规模将持续扩大,并在全球市场中占据更大的份额。

  机器人技术的发展可以追溯到20世纪50年代。早期的机器人主要是用于制造业的自动化生产,以及协助人类完成某些危险、重复或高精度的工作。机器人技术在20世纪60年代得到了飞速发展,电子计算机的出现为机器人的控制和运动提供了更高效、更准确的方式。20世纪80年代以后,机器人技术得到了进一步的提升,机器人开始应用到更多的领域,如军事、医疗、服务等,同时出现了更加智能化、灵活化的机器人。21世纪以来,随着人工智能技术的飞速发展,机器人技术也进入了一个新的阶段,出现了更加复杂、智能的机器人,如无人驾驶汽车、智能家居机器人等。

  工业机器人的高速发展从最开始得益于科技发展的积极影响到后期随着相关领域尤其是人工智能、互联网的巨大进步又实现了新一阶段的跨越。

  中国在工业机器人行业中,市场需求处于绝对领先的地位,但是中国的机器人密度仅有10台,韩国为347台、日本339台、德国为261台,从拥有量看仅是日本的五分之一、美国和德国的三分之一左右。

  同时,经济因素也深刻影响到行业发展,经济全球化、金融全球化等使得一些初创公司也能够享受全球化的福利。但由于工业机器人被最广泛应用在汽车制造行业,而汽车是一个受经济周期影响较大的行业,所以工业机器人也必然会面临周期影响。

  总的来看,工业机器人行业受到下游产业发展的一些影响,如汽车行业,汽车行业对经济周期非常敏感,容易受到销售额下降的影响;但是由于科技进步、社会人口结构变化、经济全球化、以及大国政府对积极扶持整个工业机器人行业还是处于快速成长阶段、受经济周期影响不大,属于增长行业。

  (1)智能化:随着人工智能技术的不断发展,机器人将会越来越智能化。未来的机器人将具备更高的自主决策和学习能力,能够更好地适应环境变化和任务需求。

  (2)柔性化:传统的机器人往往需要在固定的环境下完成特定的任务,而随着柔性机器人技术的发展,未来的机器人将会更加灵活,能够在复杂的环境下完成多样化的任务。

  (3)协作化:未来的机器人将会更加注重与人类的协作,能够与人类共同完成复杂的任务。例如,在医疗领域,机器人可以协助医生完成手术;在制造领域,机器人可以与工人共同完成生产线)生物化:

  另外,人工智能和机器视觉技术的不断进步和应用,将为机器人产业提供更多的机遇和挑战。

  人工智能技术的应用可以使机器人具备更高的智能化水平,可以更好地完成复杂的工作,提高工作效率。机器视觉技术的应用可以让机器人更加精准地进行感知和定位,提高工作的精度和安全性。机器人的模块化、柔性化和集成化发展同样是未来机器人发展的重要趋势。模块化使得机器人的部件更加标准化、通用化,便于维护和更换,而柔性化则可以让机器人适应不同的工作场景和需求,提高灵活性和适应性。机器人与人类的协同发展也是目前业内重点研究方向,也是机器人应用的核心价值所在。机器人和人类的协同可以让机器人更好地适应人类的需求和工作场景,同时促进机器人技术和人类智慧的有机融合ROR体育,共同推动人工智能和智能制造等领域的协同发展。

  伴随着中国制造业转型升级,工业机器人销量快速增长,成为全球第一大市场。通过多年的行业积累,中国已具备成熟的技术与产业基础,智能手机及智能汽车产业的发展,为现阶段智能机器人产业爆发奠定了大量技术基础。中国工业机器人核心零部件曾经主要依赖进口,但国产厂商(如埃斯顿、汇川技术、绿的谐波等)目前正在由守转攻的转折点,市占率即将超过 50%,未来 3-5 年我国在制造水平及成本上有望全面赶超国外水平。

  目前值得关注的国内机器人厂商包括工业机器人龙头埃斯顿、埃夫特;减速机龙头绿的谐波、双环传动、大族激光、中大力德;系统集成领域巨一科技、瑞松科技、江苏北人;工控伺服龙头汇川技术、禾川科技;机器视觉龙头奥普特;特种机器人龙头景业智能、亿嘉和、博实股份;服务机器人领域石头科技、科沃斯。

  工业机器人产业链包括上游核心零部件生产、中游本体制造和下游系统应用集成,从各个环节来看,上游的核心零部件生产存在较大的技术壁垒并构成工业机器人本体 70%的生产成本,是产业链的主要价值高地。

  伴随国内技术提升,部分内资品牌已能规模生产零部件,但仅能满足中低端的配套需要,上游价值高地仍被外资品牌垄断。2020 年,减速器市场几乎被纳博特斯克(占 60%)、哈默纳科(占 15%)和住友(占 15%)所垄断;伺服电机市场上,松下(占 14%)、三菱(占 12%)、安川(占 12%)占据较大市场份额;控制器市场份额主要被发那科(占 16%)、库卡(占 14%)、ABB(占 12%)所占据。

  机器人核心部件国产替代率极低,减速器、伺服系统、控制系统价值分布分别为35%、20%、15%,目前减速器市场国内玩家仅有数十家,多数未实现真正量产。机器人厂商核心竞争力在于实现重要上游技术国产化,打破进口垄断

  ,随着零部件及本体技术逐渐突破,核心零部件方面,绿的谐波生产的谐波减速器打破进口产品在细分行业的垄断,埃斯顿、汇川技术等内资品牌在伺服系统、控制系统上均已具备自主产权并展开了规模化生产。机器人本体方面,节卡、大族、镁伽等国产品牌产品在系统精度方面与国际顶尖品牌优傲(UR)、ABB 保持一致;大族的 Elfin 系列协作机器人重复定位精度达到±0.02mm,成功超过优傲;广州精谷以±8’’关节系统精度和±2’’重复定位精度力压哈默纳科,达到世界顶尖水平。

  未来能够实现上游核心部件国产替代和技术迭代的机器人厂商毋庸置疑将会面临巨大机会,目前,机器人技术仍存在一些技术瓶颈,创业公司可以在以下方面进行切入:机械结构方面:

  除了成本控制和技术创新,还有一些技术瓶颈亟需创业公司切入。机器人的软件系统是实现其功能和任务的关键,但是目前机器人的软件系统仍存在着一些问题,如算法不够高效、应用程序不够智能化等。机器人的操作系统、人机交互技术、自主导航技术等都存在技术瓶颈,需要创业公司进行技术创新和突破。此外,机器人的智能化和自主学习能力也是当前机器人产业发展的热点和难点,亟需业内厂商展相关技术研究,推动机器人产业向更高层次发展。

  在国际竞争激烈的市场环境下,一些中国的创业公司也在精密减速器领域探索创新发展。从国际市场上的竞争来看,创业公司想要在精密减速器市场上占据一席之地,需要重点关注技术创新和质量优化。另外,创业公司还需要注重品牌建设和市场拓展,提高产品的知名度和市场占有率。目前市场上对于高精度、高扭矩、低噪音、长寿命的微型精密减速器的需求量越来越大,因此,创业公司在这些方面的研发和生产都有机会获得市场份额。

  这些公司在国际市场上都有较高的市场占有率和技术实力,但中国市场上还存在着较大的机会。目前,中国正在积极推动机器人产业的发展,尤其在智能制造、物流和服务机器人等领域的需求日益增长。因此,中国创业公司可以考虑在这些领域中寻找机会,打造具有核心竞争力的精密减速器产品,并提供与之配套的服务。此外,随着精密制造技术的不断进步,包括哈莫纳科和 Bonfiglioli Riduttori在内的公司也在不断研发和创新,创业公司需要不断跟进技术和市场发展,不断提高自己的核心竞争力。

  在伺服电机领域,技术创新和产品升级换代是非常重要的。当前,一些新技术的发展和应用,如无刷伺服电机、直接驱动伺服电机、高精度编码器等,都对伺服电机的技术进步和性能提升产生了积极的影响。对于创业公司而言,可以通过自主研发新的伺服电机控制技术和结构设计,以及提供优质的售后服务等方面来抢占市场份额。

  在控制器这个细分方向中,创业公司可以从以下几个方面寻找机会:一是针对特定领域和应用的控制器,比如服务机器人、农业机器人、医疗机器人等,针对不同领域和应用需求设计和开发特定的控制器;二是在控制器算法方面进行创新,利用人工智能、深度学习等新技术提升机器人的控制精度和灵活性;三是开发智能化的控制器系统,将机器人控制器与云计算、物联网等技术相结合,实现对机器人的远程监控、数据分析和调试等功能。

  因此,能够实现以上核心部件国产技术替代的厂商值得市场进一步期待。另外,随着机器人产业进一步成熟发展,我们持续关注有能力在核心技术上突破并能够集合核心部件的总成厂商,集成机器人上游供应链同时降低成本将对行业发展产生拐点式影响。

  除了医疗、清洁等B端垂直场景的机器人整机厂商外,面向C端细分场景的消费级机器人同样值得关注。四、结论

  随着科技和制造业的不断发展,机器人产业在中国市场拥有广阔的发展前景。在工业、服务、农业和医疗等领域,机器人的应用正在不断拓展和深化,为中国经济的转型升级和社会进步带来了新的机遇和挑战。未来,随着人工智能、机器视觉、模块化、柔性化、集成化、数字化、网络化和协同化等技术的不断应用和创新,机器人产业将迎来更加广阔的发展前景。

  机器人产业是一个充满活力和发展潜力的新兴产业,随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展,机器人产业的前景将更加广阔。对于创业公司而言,要在这个领域中获得成功,需要注重技术创新和市场营销,提高产品质量和服务水平,不断推动机器人产业的发展和壮大。