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工业机器人市场发展状况及趋势分析
机器人定义在科技界,科学家会给每一个科技术语一个明确的定义,但机器人问世已有几十年,机器人的定义仍然仁者见仁,智者见智,没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发展,新的机型,新的功能不断涌现。根本原因主要是因为机器人涉及到了人的概念,成为一个难以回答的哲学问题。就像机器人一词最早诞生于科幻小说之中一样,人们对机器人充满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊,才给了人们充分的想象和创造空间。 其实并不是人们不想给机器人一个完整的定义,自机器人诞生之日起人们就不断地尝试着说明到底什么是机器人。但随着机器人技术的飞速发展和信息时代的到来,机器人所涵盖的内容越来越丰富,机器人的定义也不断充实和创新。
机器人的分类家务型机器人:能帮助人们打理生活,做简单的家务活。 操作型机器人:能自动控制,可重复编程,多功能,有几个自由度,可固定或运动,用于相关自动化系统中。 程控型机器人:按预先要求的顺序及条件,依次控制机器人的机械动作。 示教再现型机器人:通过引导或其它方式,先教会机器人动作,输入工作程序,机器人则自动重复进行作业。数控型机器人:不必使机器人动作,通过数值、语言等对机器人进行示教,机器人根据示教后的信息进行作业。 感觉控制型机器人:利用传感器获取的信息控制机器人的动作。 适应控制型机器人:能适应环境的变化,控制其自身的行动。 学习控制型机器人:能“体会”工作的经验,具有一定的学习功能,并将所“学”的经验用于工作中。 智能机器人:以人工智能决定其行动的机器人。
我国的机器人专家从应用环境出发,将机器人分为两大类,即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人,包括:服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中,有些分支发展很快,有独立成体系的趋势,如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。目前,国际上的机器人学者,从应用环境出发将机器人也分为两类:制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人,这和我国的分类是一致的。 空中机器人又叫无人机器,近年来在军用机器人家族中,无人机是科研活动最活跃、技术进步最大、研究及采购经费投入最多、实战经验最丰富的领域。80多年来,世界无人机的发展基本上是以美国为主线向前推进的,无论从技术水平还是无人机的种类和数量来看,美国均居世界之首位。
工业机器人主要应用领域分析目前,工业机器人已广泛应用于汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领域中。在工业生产中,弧焊机器人、点焊机器人、分配机器人、装配机器人、喷漆机器人及搬运机器人等工业机器人都已被大量采用。
汽车制造业是工业机器人最大的应用领域,对工业机器人发展的带动作用最强。在工业机器人全部的需求中,汽车行业的占比普遍在20%以上。除了汽车行业,对机器人的需要大大提高的是电子行业。在亚洲应用在电子行业的工业机器人,占了总数的30%以上,是工业机器人的最大用户,这与全球范围内汽车工业是工业机器人的最大用户有所不同。
工业机器人下游行业分析目前,国际上的工业机器人公司主要分为日系和欧系。日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的产品。欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU及奥地利的IGM公司。工业机器人已成为柔性制造系统(FMS)、工厂自动化(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动工具。 我国工业机器人是从20世纪80年代开始起步,经过二十年余年的努力,已经形成了一些具有竞争力的工业机器人研究机构和企业。先后研发出弧焊、点焊、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。近几年,我国工业机器人及含工业机器人的自动化生产线相关产品的年产销额已突破十亿元。目前国内市场年需求量在3000台左右,年销售额在20亿元以上。统计数据显示,中国市场上工业机器人总共拥有量近万台,占全球总量的0.56%,其中完全国产工业机器人(行业内规模比较大的前三家工业机器人企业)行业集中度占30%左右,其余都是从日本、美国、瑞典、德国、意大利等20多个国家引进的。国产工业机器人目前主要以国内市场应用为主,年出口量为100台左右,年出口额为0.2亿以上。
工业机器人50%以上用在汽车领域,当前工业机器人的应用领域主要有弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、检测、码垛、研磨抛光和激光加工等复杂作业。
目前,国际上工业机器人技术在制造业应用范围越来越广阔,现已从传统制造业推广到其他制造业,进而推广到诸如采矿、建筑、农业、灾难救援等各种非制造行业。但汽车工业仍是工业机器人的主要应用领域。据了解,美国60%的工业机器人用于汽车生产;全世界用于汽车工业的工业机器人已经达到总用量的37%,用于汽车零部件的工业机器人约占24%。
在我国,工业机器人的最初应用是在汽车和工程机械行业,主要用于汽车及工程机械的喷涂及焊接。目前,由于机器人技术以及研发的落后,工业机器人还主要应用在制造业,非制造业使用的较少。据统计,近几年国内厂家所生产的工业机器人有超过一半是提供给汽车行业。可见,汽车工业的发展是近几年我国工业机器人增长的原动力之一。
国内工业机器人市场销售情况分析工业机器人诞生于20世纪60年代,在20世纪90年代得到迅速发展,是最先产业化的机器人技术。它是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域。 它的出现是为了适应制造业规模化生产,解决单调、重复的体力劳动和提高生产质量而代替人工作业。 发达国家的使用经验表明:使用工业机器人可以降低废品率和产品成本,提高了机床的利用率,降低了工人误操作带来的残次零件风险等,其带来的一系列效益也是十分明显的,例如减少人工用量、减少机床损耗、加快技术创新速度、提高企业竞争力等。机器人具有执行各种任务特别是高危任务的能力,平均故障间隔期达60000小时以上,比传统的自动化工艺更加先进。 目前,我国进口的工业机器人主要来自日本,日本对华出口的机器人占我国进口的工业机器人的一半,其他如欧洲品牌机器人,如ABB、KUKA、COMAU,占据市场的另一半。
随着我国从劳动密集型向现代化制造业方向发展,虽然机器人保有量达到一定的规模,但与发达国家相比仍然有不少差距。中国仍然是世界上相对比较落后的国家。面对中国这样庞大的市场,每一个机器人供应商都有着非常大的用武之地。
2012年中国机器人市场持续扩容,2015年有望全球最大中国工业机器人市场继续表现强劲,市场容量不断扩大。2010年,中国机器人市场销量为14,980台,2011年达到22,577台,同比增长50.7%。而据中国机器人网提供的最新统计数据,2012年中国工业机器人销量达到28,042台,同比增长24.2%。预计到2015年,中国机器人市场需求总量将达35,000台,占全球比重16.9%,成为规模最大的市场(如图1)。
图1 2010年-2012年中国机器人市场销量
2012年机器人销量Top 10厂商,洋品牌依旧领先在中国机器人市场,销量占据前十位的仍以国外品牌为主。其中,发那科3,900台,安川3,850台,库卡3,470台,ABB 3,200台,欧地希2,000台,松下1,600台,新松1,220台,川崎、那智和现代三家厂商的销量均为1,000台左右(如图2)。
图2 2012年机器人销量TOP 10厂商
2009年-2012年工业机器人四巨头销量走势发那科、安川、库卡和ABB被称为在国际工业机器人行业四巨头,2009年至2012年这四年间,这四家厂商在华销量整体呈明显上扬趋势。2012年其销量总和达14,470台,占当年中国机器人市场销量的53.8%(如图3)。
图3 2009年-2012年工业机器人四巨头在华销量走势
2012年本土品牌机器人销量Top 5去年国内机器人市场表现最佳者为沈阳新松机器人有限公司,销量达1,220台,紧随其后的依次为东莞启帆400台,安徽埃夫特200台,上海沃迪200台,广州数控170台(如图4)。
图4 2012年本土品牌机器人销量TOP 5
本土品牌与独资/合资品牌机器人市场占有率对比2012年本土品牌机器人销量仅为2,252台,而独资及合资品牌销量高达25,790台,市场占有率分别为8.7%和91.3%(如图5)。
图5 2012年本土品牌与独资/合资品牌市场占有率对比
目前我国工业机器人的状况及趋势分析国家“十二五”规划中将机器人及智能制造装备产业作为国家战略性新兴产业之一,工业和信息化部制定的《高端装备制造业“十二五”发展规划》中,将包括机器人在内的智能装备制造确定为发展重点。机器人产业将伴随第三次工业革命的到来迎来黄金发展期,在引领传统装备制造业转型升级、促进“中国制造”向“中国智造”迈进中发挥重要作用。
机器人将重新定位工业革命“中国以往‘人口红利’的优势正在趋于消失,这将使中国经济增长趋势出现一些新的变化。随着新一轮城市化浪潮的兴起,劳动力成本的提升不得不靠机器人来做补充。相关研究报告显示,低端劳动力短缺和劳动力价格上涨是机器人产业增长的驱动力,尤其在生产节拍高的自动化生产线和恶劣的环境中,机器人能提供稳定的高效率与高质量的产品。从机器人产业在全球制造业重新布局中所扮演的角色,更能窥见一斑。美国政府在后金融危机时代郑重提出“再工业化”,着力发展人工智能、机器人和数字化制造等组成的高端制造业,抢占新一轮科技和产业竞争制高点。
我国机器人产业现状喜忧参半据了解,我国工业机器人行业目前仍是外国品牌占主导地位。由于机器人在制造业中的重要战略地位和未来其巨大的发展潜力,我国多个省、市地区都把机器人作为重点支持发展产业,将用机器人和信息技术改造和提升传统产业,实现制造模式变革作为未来制造业竞争利器,从而抢占高端制造的制高点。2011年年底,重庆市提出“把重庆建设成机器人之都”的构想,力争到2015年,打造机器人产业研发、设计、制造等多种功能于一体的机器人产业基地。2012年3月,唐山市出台机器人产业发展规划,计划到2015年建成我国最大的、年产值超过200亿元的机器人生产基地。同年10月,上海市提出将聚焦工业机器人等领域,壮大发展机器人本体研发制造,使上海成为我国最大机器人产业基地,至2015年达到200亿元的规模。成都、杭州、常州、昆山、九江、晋城等全国近30个城市也相继提出了打造机器人先进产业基地的构想,我国已建成和建设中的机器人产业园已达30个。以机器人+智能制造为核心的新兴产业发展模式正在全国展开,形成群起之势。
核心部件亟待国产化工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。机器人技术及其产品发展很快,已成为柔性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。
工业机器人的核心部件包括机器人本体、减速器、伺服系统、控制系统四部分,从成本构成来看,四部分分别占22%、24%、36%和12%左右。
目前,75%精密减速机市场由两家日本厂商垄断,国际上主流厂家和国内厂家均选用这两家产品。RV减速机国内尚未有成熟产品,谐波减速机国内虽有苏州绿的、中技克美等生产,但输入转速、传动精度等仍与进口产品差距较大,距大规模市场化仍较远。