2018年中國工業(yè)機(jī)械臂產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及未來發(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)）的時變要求進(jìn)行移動，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，對汽車或摩托車車體進(jìn)行了點焊或弧焊；搬運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)國家標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)機(jī)械臂定義為“其操作機(jī)是自動控制的，可重復(fù)編程、多用途，并可以對3個以上軸進(jìn)行編程。它可以是固定式或者移動式。在工業(yè)自動化應(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滑動的構(gòu)件所組成。它通常有幾個自由度，用以抓取或移動物體（工具或工件）。”所以對工業(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)）的時變要求進(jìn)行移動，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，對汽車或摩托車車體進(jìn)行了點焊或弧焊；搬運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)動方式分

    1．液壓式

    液壓驅(qū)動機(jī)械臂通常由液動機(jī)（各種油缸、油馬達(dá)）、伺服閥、油泵、油箱等組成驅(qū)動系統(tǒng)，由驅(qū)動機(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），其特點是結(jié)構(gòu)緊湊，動　作平穩(wěn)，耐沖擊，耐振動，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．氣動式　

    其驅(qū)動系統(tǒng)通常由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機(jī)組成，其特點是氣源方便，動作迅速、結(jié)構(gòu)簡單、造價較低、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．電動式

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

    驅(qū)動電機(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、RV擺線針輪傳動、齒輪傳動、螺旋行動和多桿式機(jī)構(gòu)等）。

    目前，有些機(jī)械臂已開始采用無減速機(jī)構(gòu)的大轉(zhuǎn)矩、低轉(zhuǎn)速的電機(jī)進(jìn)行直接驅(qū)動（DD），這既可以使機(jī)構(gòu)簡化，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，包括點焊和弧焊機(jī)械手，用于實現(xiàn)自動化焊接作業(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）搬運機(jī)械手，功能是根據(jù)工況要求的速度和精度，可用來搬運物體以完成在各個不同環(huán)境中工作；

    （5）助力機(jī)械手，由于具有無重力化、精確直觀、操作便捷、安全高效等特點，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、精確定位、部件裝配等場合。

    （6）上下料機(jī)械手，主要實現(xiàn)機(jī)床制造過程的完全自動化，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）我國工業(yè)機(jī)械臂行業(yè)發(fā)展階段

    我國工業(yè)機(jī)器人起步于70年代初，其發(fā)展過程大致可分為四個階段：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。

中國工業(yè)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展階段

資料來源：智研咨詢整理

    我國已生產(chǎn)出部分機(jī)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(jī)器人。一批國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人已服務(wù)于國內(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。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)計制造技術(shù)；工業(yè)機(jī)器人控制、驅(qū)動系統(tǒng)的硬件設(shè)計技術(shù)；機(jī)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(jī)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(dá)到或接近世界水平。

    目前我國機(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)展的攻堅階段?！稒C(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》提出，我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在“十三五”時期要實現(xiàn)“兩突破”“三提升”，即實現(xiàn)機(jī)器人關(guān)鍵零部件和高端產(chǎn)品的重大突破，實現(xiàn)機(jī)器人質(zhì)量可靠性、市場占有率和龍頭企業(yè)競爭力的大幅提升，形成較為完善的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)體系。

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

    （1）國外企業(yè)占據(jù)中國主導(dǎo)地位

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

    在工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，人們對裝卸機(jī)器人、碼垛機(jī)器人、搬運機(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滑動的構(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，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)將會成為在汽車以及計算機(jī)之后的又一個大型的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，我國工業(yè)機(jī)械臂產(chǎn)業(yè)增長潛力巨大。

    根據(jù)智研咨詢發(fā)布的《2020-2026年中國工業(yè)機(jī)械臂行業(yè)市場調(diào)研及投資方向研究報告》數(shù)據(jù)顯示：2017年我國工業(yè)機(jī)械臂市場規(guī)模為150.43億元，2018年我國工業(yè)機(jī)械臂市場規(guī)模為149.19億元。其中國產(chǎn)品牌市場規(guī)模從2014年的6.51億元增長至2018年的22.83億元；國外品牌市場規(guī)模從2014年的72.45億元增長至2018年的126.36億元。

2014-2018年我國工業(yè)機(jī)械臂市場規(guī)模走勢圖

資料來源：智研咨詢整理

    （2）國產(chǎn)化率穩(wěn)步提升

    2014年我國工業(yè)機(jī)械臂銷量為3.60萬臺，其中國產(chǎn)品牌銷量為0.36萬臺，國產(chǎn)品牌占比為10.00%；到2018年我國工業(yè)機(jī)械臂銷量增長至9.72萬臺，其中國產(chǎn)品牌銷量增長至1.88萬臺，國產(chǎn)品牌占比從2013年的10.00%增長至2018年的19.34%。

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

資料來源：智研咨詢整理

    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，能模擬人手動作通過改變目標(biāo)物體的位姿來實現(xiàn)作業(yè)?？赏瓿砂徇\、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，整體架構(gòu)屬于費力杠桿，并且傳動齒輪間隙的存在也會降低機(jī)械臂的剛度及運動精度。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)動能耗成了機(jī)械臂性能提升的關(guān)鍵問題。

    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?；剞D(zhuǎn)部可完成整機(jī)的回轉(zhuǎn)運動，大臂和小臂的配合運動可實現(xiàn)機(jī)械臂末端的空間位置移動，腕部能實現(xiàn)俯仰軸與擺軸兩個動作。各部件的運動配合實現(xiàn)機(jī)械臂設(shè)定的運動軌跡。

工業(yè)機(jī)械臂典型構(gòu)成結(jié)構(gòu)

資料來源：智研咨詢整理

    2014年我國工業(yè)機(jī)械臂行業(yè)產(chǎn)量0.38萬臺，到2018年增長到了1.92萬臺。如下圖所示：

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

資料來源：智研咨詢整理

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

    國外工業(yè)機(jī)械臂行業(yè)主要集中在發(fā)那科、ABB、安川、庫卡和川崎重工。國內(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、新時代、埃斯頓、廣州數(shù)控、華數(shù)等企業(yè)。主要分布在國內(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

資料來源：智研咨詢整理

    四、我國工業(yè)機(jī)械臂行業(yè)需求情況

    2014年國內(nèi)工業(yè)機(jī)械臂行業(yè)安裝量約3.6萬臺，到2018年增長到了9.72萬臺，近五年國內(nèi)工業(yè)機(jī)械臂安裝量復(fù)合增長率高達(dá)28.19%。

2014-2018年中國工業(yè)機(jī)械臂行業(yè)安裝量

資料來源：智研咨詢整理

    目前，國內(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年國內(nèi)工業(yè)機(jī)械臂安裝量約9.72萬臺，其中汽車領(lǐng)域約3.69萬臺，3C領(lǐng)域 1.36萬臺。

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

資料來源：智研咨詢整理

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

    國內(nèi)的工業(yè)機(jī)械臂技術(shù)起步較晚，但隨著國內(nèi)人工成本的不斷是上升，工業(yè)機(jī)械臂對制造業(yè)顯得越來越重要，并且國內(nèi)正處于企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時期,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)用和普及勢必會成為企業(yè)的優(yōu)先選擇。

    國內(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)勢和廣闊的市場需求，工業(yè)機(jī)械臂在國內(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）人化專項工程、智能制造工程和新的應(yīng)用示范政策的不斷落實，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)依然是國內(nèi)產(chǎn)工業(yè)機(jī)械臂的主要市場，并有望延伸到勞動強(qiáng)度大的紡織、物流行業(yè)，危險程度高的國防軍工、民爆行業(yè)，對產(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)中國制造2025的發(fā)展規(guī)劃，未來制造業(yè)將形成新一代信息技術(shù)和制造業(yè)相融合的新模式，力求實現(xiàn)中國由制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變。而智能制造是中國制造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)成為推動我國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要手段。未來，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，我國工業(yè)機(jī)械臂發(fā)展?jié)摿薮蟆?nbsp;