先进制造系列:工业机器人深度,全球趋势、中国路径与未来战略

B站影视 电影资讯 2025-09-02 09:36 1

摘要:工业机器人诞生于美国,产业化于日德韩,工业化于中国。鉴于此,探讨工业机 器人产业的核心驱动力,须深入分析美、日、德、韩、中五国在产业发展历程中 的不同角色与推动因素。

工业机器人诞生于美国,产业化于日德韩,工业化于中国。鉴于此,探讨工业机 器人产业的核心驱动力,须深入分析美、日、德、韩、中五国在产业发展历程中 的不同角色与推动因素。

1.1. 工业机器人诞生于美国,但充足的劳动力要素和制造业外流的趋势 抑制了产业化应用

1961 年,世界上第一台工业机器人 Unimate 在美国诞生,由乔治·德沃尔和企业 家约瑟夫·恩格尔伯格联合开发,并安装在新泽西通用汽车的装配线上,主要负 责自动搬运和焊接高温铸件。 然而到了 20 世纪 70-80 年代,随着美国制造业外包加剧、劳动力失业率上升,工 业机器人引发的“技术性失业”成为劳工强烈反对的焦点,工会普遍持负面态度。 此时,美国更专注于发展服务业和高科技应用领域,如军用或航天机器人,民用 工业机器人市场并未形成规模。叠加制造业外包加剧,本土需求断崖式下滑,最 终由日本承接了工业机器人的产业化过程。

1.2. 本土下游需求高增,推动日、德、韩率先实现工业机器人产业化

20 世纪 60 年代,日本经济进入高速增长阶段,制造业特别是汽车、钢铁和电子 产业迅速扩张。为了满足日益增长的生产需求,企业面临着对高技能劳动力的迫 切需求。1968–1969 年,日本通过与 Unimation 合作,在川崎重工业授权下自主生 产首台国产机器人“Kawasaki-Unimate 2000”,开启工业机器人本土化之路。从 1970 年到 1980 年,日本工业机器人的年产量增长接近 15 倍。1982 年,日本的工业机 器人产量占全球的 56%,成为世界上最大的工业机器人消费和应用国。

德国以汽车、机械和化工为支柱的制造业,对高度精准与可靠的自动化设备需求 极为旺盛。二战后,德国劳动力短缺,政府推行“改善劳动条件计划”,强制要求 危险岗位必须使用机器人,以行政手段打开市场;1973 年库卡(KUKA)推出全 球首台六轴多关节机器人 FAMULUS,突破传统机械臂的刚性运动限制,奠定现 代工业机器人标准构型,也使其成为世界工业机器人四大制造商之一;2013 年, 德国提出“工业 4.0”国家战略,强调数字制造、智能工厂与机器人深度融合。 韩国工业机器人虽起步时间不及日德,但发展速度远超两国。根据国际机器人联 合会 IFR 的数据统计,2023 年韩国工业机器人密度(每万名员工 1,012 台机器人) 远超其后的新加坡(770 台)和中国(470 台)。韩国工业机器人普及速度如此之 快的原因亦在于韩国人口老龄化带来的劳动力短缺,及汽车和 3C 电子作为韩国 经济支柱对工业机器人的强烈需求。

1.3. 人口红利见顶和制造业转型,促使中国 2013 年跃升为全球最大工 业机器人市场

2010 年,中国的劳动力人口(15-64 岁)占比达到历史最高峰 74.5%,随后持续下 行,人口红利在该年度见顶。随着中国人口红利期的结束,制造业加速从劳动密 集型转向资本密集型,在这个过程中,劳动力成本的上升、工业机器人价格的下 降以及高端制造业对自动化的刚性需求,合力驱动工业机器人需求迅速攀升。2013 年,中国取代德国、日本,成为全球最大工业机器人市场;2022 年新增机器人安 装达到 29 万台,全球占比超过 50%。2011-2023 年,中国工业机器人装机量扩大 12 倍,密度增长 40 倍。

汽车、电子及新能源(锂电和光伏)是中国工业机器人下游最广泛的三个行业, 也是高度资本密集型行业。近 10 余年,这些行业营收和产量大幅提升,资本性支 出高增,由此显著拉动了整体机器人需求的爆发。 数据来看,2013-2023 年,国内汽车制造业营收增长 68%,制造业占比从 6.7%增 长至 8.6%;电子设备制造业营收增长 98%,制造业占比从 8.6%增长至 13.0%;光 伏年新增装机量增长超过 15 倍,锂电池总产量增长超过 26 倍。

2.1. 需求端,增速放缓且波动下降,关键下游行业降本压力较大

从绝对规模来看,在中国工业机器人发展历程中,受益于传统制造业的智能化升 级和高端制造业的崛起,国产工业机器人需求持续增长,密度持续提升。

但相对增速来看,增速放缓且波动下降。根据 GGII 对中国工业机器人的销量及增 长统计,2021-2024 年,中国工业机器人的销量增速从 53.98%下滑至-4.49%。MIR DATABANK 则统计了近三年工业机器人下游行业出货情况,相比于 2022 年,2023 年和 2024 年下游行业出货量增速锐减,尤 其是新能源相关投资断崖式下滑,光伏、锂电需求持续减少,去库仍是主基调。 另外值得关注的是,光伏、锂电与新能源汽车等关键下游行业近年来普遍面临显 著价格下滑,这进一步压缩了工业机器人厂商的定价空间。下游需求疲软、产品 价格走低,使工业机器人企业的盈利能力承受了更大压力。

2.2. 供给端,产能过剩现象明显,行业竞争加剧

虽然工业机器人下游需求持续增长,但供给端扩张更多。从 2019 年开始,随着国 内工业机器人产量首次超过当年安装量,标志库存累积初显;尽管出口也在持续 提升,但国内产销缺口依然存在,据 wind 数据统计,2023 年,中国工业机器人产 量 43 万台(2024 年高达 55 万台),该年度出口和国内安装量合计 39 万台。

供给端的增加主要来自于两个方面,一是存量扩张,即原有企业新增产能扩张较 多,如埃夫特目前工业机器人产能达 2 万台,拟新建总投资约 18.93 亿元的超级 工厂暨全球总部项目,二期建成后总产能预计将提升至年产 10 万台;二是增量涌 入,包括下游企业新建的机器人配套产能或上游企业的下游延伸,如表 1,自 2024 年以来,约 22 家企业成立业务涉及工业机器人的全资子公司或合资子公司,新成 立工业机器人公司数量多达 24 家。

3. 国内工业机器人市场国产替代率持续提升,但细分领域的 竞争格局存在结构性差异

3.1. 全球市场,工业机器人“四大家族”合计占据全球 50%以上的市场

从全球整体出货量来看,工业机器人“四大家族”日本发那科、瑞士 ABB、日本安 川、KUKA 合计占据全球 50%以上的市场,在高端应用领域市占率更高,市场集 中度显著。

3.2. 国内市场,国产出货量已突破五成,但高价值大负载机器人仍处于 弱势

按照出货量统计,2024 年中国工业机器人国产厂商市场份额首次突破 50%。2025 年 Q1,国产工业机器人渗透率同比提升 2 个百分点,埃斯顿机器人实现近 20%的 同比增长,市场份额占比 10.3%,成为首个登顶中国机器人市场的国产机器人品 牌。

但从销售额和高价值量机器人出货量统计,国产厂商较国际头部企业尚存在差距。 结合公司年报数据和 MIR DATABANK 的出货量数据分析,以 2024 年全年为例, 国内工业机器人出货量 29.4 万台,发那科中国区收入合计 90 亿元,出货量占比 11%,单台/套价值量 27.8 万元;埃斯顿销售收入合计 40 亿元,出货量占比 9.4%, 单台/套价值量 14.5 万元,仅为发那科的一半。我国工业机器人企业的出货主要集 中在轻负载机器人领域,国产化率已然很高、且全球竞争优势明显,但在技术门 槛高、价值量大的重载机器人领域,国内替代空间仍然较大,难度也更高。

3.3. 国产轻载机器人已实现全球布局,且形成较强的竞争优势

按机械结构和功能分类,工业机器人包括 6-axis(分小载重和大载重)、SCARA 机器人、Delta 机器人和 Cobots 机器人四类。

在人形机器人尚为产业化的背景下,协作机器人(Cobots)将是未 来数年内增长最为确定的机器人分支。当前全球协作机器人市场规模约 19 亿美 元,预计 2028 年将达 49 亿美元,CAGR 超过 30%。协作机器人市场规模高增的 原因主要有两点: 一是应用升级带来的动力。传统上,协作机器人以搬运为主,长期占据市场主导 地位,主要介入非核心生产环节。然而,从 2023 年起,一批国产品牌加快升级, 强化工艺包,推出可用于组装、焊接、码垛等复杂工业工艺的协作机器人解决方 案,成功突破技术瓶颈并赢得行业认可。截至 2024 年末,工艺型协作机器人出货 量首次超越搬运型,并呈现持续快速上升趋势。 二是工业与非工业领域共同驱动市场扩容。协作机器人正在从传统制造走向更广 泛的应用。2024 年,光伏、食品饮料行业迎来高速增长,电子与半导体行业也保 持稳定需求。特别是全球电子行业复苏推动下,手机、笔记本等终端市场需求激 增,带动协作机器人广泛部署,市场增长动力强劲。

从全球看,协作机器人市场并不由上述四家工业机器人龙头企业主导,丹麦 Universal Robots(优傲机器人)全球市占率 30%-40%,位居该细分领域首位;国 内企业在协作机器人市场也已实现全球布局,且占据主要的市场份额,如“协作 机器人”第一股越疆 2024 年 50%的营业收入来自海外,该年度协作机器人全球出 货量超过 80,000 台,全球市场份额达 13.0%,全球排名第二(仅次于优傲机器人), 中国市场排名第一。 国产协作机器人的全球竞争优势主要源于以下几点: 其一,协作机器人以其轻载灵活的特性,完美契合电子、轻工业、消费品等细分 领域的小批量、多品种需求。中国品牌拥有高度灵活的研发节奏与强大的定制能 力,能够通过快速响应迅速形成核心竞争力。例如,越疆率先突破悬浮触控技术, 以柔性电子皮肤实现机器人安全技术的大规模应用,将人机协作的最高安全速度 从行业标准的 0.25m/s 提升至 1m/s,在安全保障的同时极大提升生产效率;遨博 智能则打出“下单至交付仅 7 天”的“T+7”交付模式,远快于外资品牌通常所需 的 3–4 周供货周期。 其二,中国协作机器人产业具备完整且成熟的本土供应链支撑,核心零部件(如 伺服电机、传感器、控制器等)的国产化率和技术积累迅速提升。以越疆科技为 例,其已实现协作机器人硬件平台、软件平台、核心算法与智能操作的整条技术 链自主研发,关键零部件国产化率高达 100%,自研率超过 90%,机器人产品毛利 率达到 47%,显示出较强的成本与利润控制能力。 其三,协作机器人多被应用于非关键、非连续的生产线,容错率较高,客户对国 产品牌的接受程度也相对较强。例如在新能源电池装配(Pack)线上, JAKAMiniCobo 机械臂以±0.03mm 的重复定位精度完成极片抓取操作,单台设备 替代三人作业,产线效率提升了 38%,其在海外市场的出货量在 2024 年大幅增 长,欧洲市场占有率已突破 8%。

3.4. 大负载机器人领域国产渗透率仍偏低,需突破核心零部件卡点和品 牌壁垒

与协作类的轻载机器人不同,大负载工业机器人领域国产品牌的市场渗透率仍然 偏低,整体国产化率约 35%,且大负载国产化主要集中在中高端而非超重载高端 市场。

从国内来看,国际巨头 ABB、发那科等凭借技术积累,依然牢牢占据 500kg 以上 超重载高端市场,其产品以±0.02mm 级的超高精度和 20000 小时以上的无故障运 行时间树立行业标杆;以埃斯顿、新松为代表的国产领军企业成功突破 300-800kg 中高端市场,通过模块化平台设计(如埃斯顿 500 平台的快速换型能力)和深度 行业定制(新松在航天领域的专用解决方案)构建差异化优势。 从全球来看,尽管国产重载机器人在价格和服务上具有一定优势,但在全球范围 内,其产品竞争力相对有限,龙头企业国际业务占比较低;与日本的出口规模相 比差距明显,日本工业机器人出口规模是中国的五倍。

目前,国内重载机器人领域的发展主要面临的卡点在于两个方面,即核心零部件 高度依赖进口和下游需求标准高、客户黏性强。

3.4.1 核心零部件高度依赖进口,成本控制成掣肘

作为产业链技术壁垒最高的环节,控制器、减速器与伺服系统合计约占整机成本 六成,是国产化需要长期攻坚的重点,尤其在重载领域。

(1)控制器:多关节机器人厂商自研比例偏低,国内外差距主要体现在软件层面

控制器是机器人的“大脑”,由硬件和软件两大部分集成,硬件即工业控制板卡, 软件主要是控制算法、二次开发等。控制系统的表现是一家工业机器人厂商设计 理念的集中体现,国产控制器采用的硬件平台与国外品牌差距不大,但由于底层 软件架构和核心控制算法的不足,国产控制器在稳定性、响应速度、易用性方面 与国际主流产品存在差距。 大型工业机器人企业一般自主开发控制,如 ABB、安川、发那科、库卡等全球龙 头,全球控制器市场合计占有率达到 50%以上。 从国内厂商来看,协作机器人和SCARA机器人领域控制系统自研数量占比较高, 多关节机器人厂商自研数量占比较少。GGII 数据显示,2024 年,国产多关节机器 人厂商中超过 30%的机器人本体厂商具备控制器的自研能力。其他厂商采取外采 或将两者相结合,以兼顾自主可控与成本效率,独立的第三方供应商主要包括 KEBA、德国倍福、华成工控、固高科技、纳博特、雷赛智能、宝元数控等。

(2)伺服系统:高精度编码器严重依赖进口等因素制约了高端伺服的国产替代

伺服系统是工业机器人主要的动力来源,由伺服驱动器、伺服电机、编码器三部 分组成。数控机床也是伺服系统下游的主要行业之一。

国新基金将伺服系统划分为两类厂家:一类是机器人整机厂商自研伺服系统设备, 或为高端机器人定制专用伺服系统,仅供自家机器人使用而不对外销售。国际“四 大家族”——发那科、安川、ABB、库卡,以及国内的汇川、华数机器人、埃斯 顿等整机厂商均属此类;另一类是专注生产伺服设备,并为其他不具备自产伺服 设备能力的机器人厂家提供配套服务,如贝加莱、高创、清能德创和禾川等。 一直以来,外资品牌在国内工业机器人伺服系统市场占主导地位。日系企业包括 安川、三菱、三洋、欧姆龙、松下等公司,主要是小型功率和中型功率产品;欧 美系品牌包括西门子、博世力士乐、施耐德等公司,在大型伺服具有优势地位; 国产品牌主要包括汇川、台达、埃斯顿等公司,主要为中小型伺服。 从技术角度来看,国产替代主要集中在中低端市场,伺服产品更多地被应用于 Delta 机器人、协作机器人、自动导向车(AGV)。而在高端伺服产品领域,国内 外技术仍然存在较大差距,主要表现为:大功率产品缺乏、小型化不够、信号接 插件不稳定、缺乏高精度的编码器。重载机器人由于其自身负载大、工作强度高、 应用场景关键等特点,通常都需要配备高性能、高可靠性的高端伺服系统,这些 也是国内高端伺服系统未来要攻克的主要方向。

(3)减速器:国内品牌在使用寿命、可靠性、一致性等方面较国外企业存在差距

减速器是保障工业机器人高效、精确、稳定运行的核心部件,也是价值量占比最 高的部件。多关节机器人所用的减速器主要包括谐波减速器和 RV 减速器两种, 谐波减速器主导轻型高精度场景,多放置在小臂、腕部或手部;RV 减速器主导重 载高刚性场景,一般放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置。

一般一个六轴机器人,1-3 轴为位置轴,采用 RV 减速器,4-6 轴为姿态轴,采用 谐波减速器。RV 减速器的生产难度要高于谐波减速器,价格也高数倍。

GGII 数据显示,2024 年中国工业机器人 RV 减速器消费量为 57.05 万台,同比增 长 9.69%,预计到 2028 年将增长至 84.64 万台;谐波减速器消费量为 79.55 万台, 同比增长 18.86%,预计到 2028 年将增长至 120.04 万台。精密减速器下游需求的 增长,一方面来自于工业机器人的需求增加,另一方面来自于存量市场的更换, 工业机器人的工作寿命一般为 8-10 年,期间减速器作为传动、承重部件,磨损不 可避免,其使用寿命通常在两年左右。

从全球看,工业机器人减速器的市场高度集中,其中日本纳博特斯克在 RV 减速 器领域处垄断地位,日本哈默纳科则在谐波减速器领域处垄断地位,两家合计占 全球市场的 75%左右。由于其极高的技术壁垒,工业机器人本体制造环节对减速 器环节议价能力很弱。 从国内看,当前中国精密减速器市场仍呈现着“外资主导高端、国产加速替代中 低端”的竞争格局。据 MIRDATABANK 统计,2024 年国产品牌在中国市场份额 按营收计占 57%,但按销量计则达 70%。这种差异主要源于:国内众多品牌的减 速器显性参数指标虽然能达到海外龙头的同等水平,但在使用寿命、可靠性、一 致性等隐性指标方面还存在差距,在实际运行中,部分减速器会产生不稳定、寿 命短、易损坏等现象,与初始的指标参数偏离,进而对整个机器人的运行造成很 大影响。减速器越高端,对使用寿命、可靠性、一致性等隐性指标的要求更高。 RV 减速器中的核心企业包括双环传动、中大力德、巨轮智能、秦川机床、南通振 康等,谐波减速器是人形机器人的核心标品部件,主要企业包括绿的谐波、来福 谐波、环动科技、昊志机电等。

3.4.2 下游需求标准高、客户黏性强

以汽车整车厂的下游应用为例,ABB、FANUC(发那科)、Yaskawa(安川)等 外资品牌工业机器人在整车生产线上的应用仍占据绝对主导地位,而国产机器人 品牌在汽车行业的应用则主要集中在零部件厂与非整车装配环节。 原因在于,一旦汽车生产线投产,通常需要长时间连续运行,因此对机器人系统 的稳定性和可靠性提出了极高要求:设备必须维持持续作业,尽可能减少故障发 生。因此,主机厂在选择工业机器人时,高度关注平均无故障时间(MTBF)、故 障率指标,并重视厂商的售后服务能力和响应速度,以确保产线稳定运行。除可 靠性和精度之外,速度与效率、智能化程度、性能适配性、行业经验与声誉、成 本与性价比、安全标准与认证等,都是主机厂综合评估的关键维度。 目前,国产品牌常以服务响应与系统集成能力,尝试弥补其在机器人本体可靠性 方面的不足。然而,与整车制造对高标准的稳定性、精度和长时间运行能力的要 求相比,国产品牌仍存在明显差距。

4.1. IPO 上市、并购重组将成为工业机器人企业突围行业竞争的关键

近十年来,全球工业机器人市场竞争格局显著变化:中国已跃居全球第一大生产 国与消费市场,国产品牌迅速崛起,形成了与发那科、ABB、安川、库卡“四大家 族”并驾齐驱的局面,国产替代持续推进。然而,与此同时,国产厂商发展仍面临 结构性挑战:一方面,市场需求虽强劲增长,但未能完全消化企业扩张的供给能 力;另一方面,国产机器人企业普遍面临“增收不增利”的不利局面,表现在中低 端市场价格竞争激烈,而高端应用领域仍缺乏突破。 在这样的背景下,目前行业呈现的几个现象特别突出:一是企业扎堆 IPO,埃斯 顿、斯坦德、翼菲科技等递表港交所,节卡科创板 IPO 审核中,遨博、珞石、天 链等启动 IPO 上市准备,全球巨头 ABB 也宣布拟分拆机器人业务独立上市;二 是剥离资产优化业务结构,如埃斯顿以 9400 万元价格出售参股公司扬州曙光 20% 的股权,埃夫特子公司 600 万欧元出售 GME22%股权;三是产业整合加速,如海 尔收购新时达。未来,IPO 上市、并购重组将成为工业机器人企业获得充分的资 金和产业资源的重要途经,进而成为其突围行业竞争的关键。

4.2. 重载机器人的突破有赖于链主企业的牵头引领和产业链协同

目前,初创机器人企业多聚焦于毛利率高、技术门槛相对较低的协作机器人领域, 下游应用增长也更为迅速。然而,推动国内工业机器人产业向中高端迈进,必须 实现重载工业机器人的突破——这不仅意味着突破核心零部件技术(如 RV 减速 器、伺服电机、控制器),更关乎精度、刚度与系统可靠性的提升。而这需要-具 备深厚研发和产业链整合能力的链主企业发挥关键作用。要真正实现国产化替代、 规模推广、产业升级,也必须依赖这些成熟企业统筹协作、技术深耕与资源整合。

4.3. 具身智能正成为工业机器人本体厂商面向未来的重要战略赛道

优必选上市后,已有多达 23 家具身智能企业每年投资轮次超过 20 轮。这表明行 业资金持续涌入,投融资热度显著上升。这样的投融资热度在 2025 年达到新高, 据 IT 桔子数据显示,2025 年前五个月,国内具身智能与机器人领域的融资金额 已突破 230 亿元,已超越 2024 年全年总额,展现了资本对该赛道的极大热情。国 内头部工业机器人本体企业亦参与布局: 埃斯顿 2022 年开始孵化埃斯顿酷卓科技,2025 年成立江苏具身智能机器人创新 中心有限公司,酷卓于 6 月 11 日正式发布第二代人形机器人 Codroid 02。 埃夫特 2024 年发起成立合资公司启智(芜湖)智能机器人有限公司,专注打造具 身智能通用技术底座,2025 年 2 月正式发布第一代人形机器人 Yobot W1。 新松机器人通过参股中科新松有限公司布局人形机器人,7 月发布两款仿生人形 机器人新品——睿可系列 MR73A 轮式人形和 MR73b 升降人形机器人。 2024 年,汇川收购了专注于高精度滚珠丝杠的上海莱恩和以精密直线导轨著称的 韩国 SBC 公司,补足了其在人形机器人关节部件的布局,形成电机+减速器+丝杠 的垂直供应链;在北京出资 3 亿元成立全资子公司,专注于机器人智能运动控制 与多模态感知技术的研发。 美的计划未来三年至少要投入 500 亿元以上研发基金布局 AI 大模型、新能源、机 器人、具身智能等前沿领域。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

来源:未来智库

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