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中国工业机器人应用趋势研究 装备产业研究 “ 中国制造 2025” 系列 中国 工业机器人应用趋势研究 赛迪顾问股份有限公司 中国 制造 2025中国工业机器人应用趋势研究 I 随着我国经济发展从高速增长转向中高速增长的新常态，稳增长、转方式、调结构十分紧迫，创新驱动、转型升级任务艰巨，这些转变使得寻找新的内生动力成为关键问题。 工业机器人 具有技术水平高，应用范围 广 ， 提升带动效应 强 等特点，大力发展 工业机器人 符合我国目前对制造业转型升级 及两化 深度融合 的强烈需求。 从长远来看，工业机器人大规模代替传统劳动力进行生产活动是大势所趋。 通过 应用 工业机器人进行 生产活动 ，不仅可以释放企业活力，提高产品附加值，同时可以优化产业结构，提升制造业相关 领域 水平，使中国制造具备全球化的竞争力。 目前，我国 工业机器人 制造 企业多处于 本体 制造和 系统集成 环节， 高性能减速器 、驱动器和伺服系统还 基本 依赖进口，具备 较强系统 集成 能力 并满足 工业机器人 应用 性能要求 的企业为数不多。通过研究 目前国内 工业机器人行业应用 的发展 现状， 结合当前的经济形势， 借鉴 国外 的 成功经验， 准确 把握未来 工业机器人 行业 的发展 趋势。 近年来， 国家各部委陆续发布多项利好政策， “中国 制造 2025”将 工业机器人 与 高端数控机床一起 明确 列为十大 重点发展领域之一 ，表 明中国 工业机器人 行业 正处在从孕育期迈向成长期的关键转折期，一个迅速崛起的朝阳产业必将形成， 引领我国制造业 向着 精密化 、 智能化方向不断发展。 刊首语 中国 制造 2025中国工业机器人应用趋势研究 II 目 录 研究对象 . 1 研究目的 . 1 第一章 工业机器人概述 . 2 （一）工业机器人定义与分类 . 2 （二）工业机器人重要零部件 . 3 1、减速器 . 3 2、控制器 . 4 3、伺服系统 . 6 （三）工业机器人核心技术 . 7 （四）国内外发展背景 . 7 第二章 工业机器人市场发展现状 . 9 （一）全球市场发展现状 . 9 （二）中国市场发展现状 . 10 1、需求政策双重刺激，市场规模增长五成 . 10 2、应用市场稳步拓展，汽车领跑应用行业 . 12 3、区域分布较为 分散，整体表现南强北弱 . 14 第三章 中国工业机器人应用趋势 . 15 （一）政策、需求共促市场容量年均增长超两成 . 15 （二）应用不断向军工、医药、食品等领域深化 . 15 （三）北部和西部应用占比逐渐升高 . 16 第四章 中国工业机器人市场机遇与挑战 . 18 （一）工业机器人将全面提升各产业质量与广度 . 18 （二）工业机器人将制造大量优质商业机会 . 18 （三）工业机器人全面应用面临诸多挑战 . 19 附录 工业机器人应用企业案例 . 20 （一）宝马 库卡机器人提升部件质量 . 20 （二）上海日立 -实现无人化生产线 . 20 中国 制造 2025中国工业机器人应用趋势研究 1 研究对象 本文 主要 研究 工业机器人应用趋势，包括 机器人 技术与产品 、 机器人 研制企业、 市场发展现状、 应用趋势、 应用机遇与挑战等内容。 工业机器人 指面向工业领域的多关节机械手 或 多自由度的机器人 ，是自动执行工作、靠自身动力和控制能力来实现各种功能的机器装置，不一定是拟人形态的产品。工业机器人可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。 研究目的 工业机器人是 机器人学的一个分支 ， 它代表了机电一体化的最高成就。随着 科学技术 的不断发展，工业机器人已成为 柔性制造系统（ FMS） 、 自动化工厂（ FA） 及 计算机集成制造系统（ CIMS） 的 自动化工具 代表 。广泛采用 工业机器人不仅可以提高 产品的质量 均一 性 ，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，对促进我国 向着制造业 强国迈进有着十分重要的意义。 随着 国务院正式印发 中国制造 2025规划 ， 制造强国战略全面推进 ， 计划用三个十年左右的时间 通过 信息化和工业化深度融合实现制造业大国向制造业强国的转变。 由于工业机器人 在现代制造技术中起到举足轻重的 作用 ，其本身亦 属于 战略性新兴产业高端装备制造的一部分， 因此 工业机器人应用对于中国制造 2025的 目标实现有着重要意义。 赛迪顾问 持续跟踪工业机器人技术的发展，追溯工业机器人 产业的各个环节，对其应用趋势进行研究 ，旨在 对国家 、 地方及企业的机器人应用 提供 参考。 中国 制造 2025中国工业机器人应用趋势研究 2 第一章 工业机器人 概述 （一）工业 机器人 定义与 分类 工业 机器人 是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据 人工智能技术 制定的原则纲领行动。 工业机器人 包括 焊接机器人、喷涂机器人、搬运机器人、码垛机器人、装配机器人、激光加工机器人，切割机器人，洁净机器人等 。其 具体功能 应用 及 关键技术 见下表。 表 1 工业 机器人分类 、 功能与关键技术 工业机器人 类型 具体功能与 应用 特点 与 关键技术 焊接机器人 主要应用于各类零部件的自动化与 半自动化的高精度焊接生产。 焊接机器人具有性能稳定、工作空间大、运动速度快和负荷能力强等特点，焊接质量明显优于人工焊接，大大提高了点焊作业的生产率 。关键 技术包括 弧焊机器人系统优化集成 技术、协调控制技术及精确焊缝轨迹跟踪技术 。 喷涂机器人 主要用于自动喷漆或喷涂其他涂料的机器人。 喷涂机器人具有柔性大，工作范围大，能够提高喷涂质量和材料的使用率，操作和维护简单方便，设备利用率高等优点 。 搬运机器人 可进行 自动化搬运作业 ， 可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作 。 广泛应用于机床上下料 、 冲压机自动化生产线 、 自动装配流水线 、 搬运及集装箱等的自动搬运 。 国际物流技术发展的新趋势之一， 搬运 机器人是其中的核心技术和设备 。 码垛机器人 生产线末端、包装、仓库等地用来替代码垛机的机器人。 具有结构简单、零部件少、占地面积小、适应性强、能耗低的特点。 中国 制造 2025中国工业机器人应用趋势研究 3 装配机器人 装配机器人是柔性自动化装配系统的核心设备。装配机器人主要用于各种电器制造、小型电机、汽车及其部件、计算机、玩具、机电产品及其组件的装配等方面。 与一般工业机器人相比，装配机器人具有精度高、柔顺性好、工作范围小、能与其他系统配套使用等特点。 激光加工 机器人 激光加工机器人是将机器人技术应用于 激光加工 中，通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业。可用于工件的激光表面处理、打孔、 焊接 和模具 修复等。 关键技术 包括激光加工机器人结构优化设计技术、机器人系统的误差补偿技术、高精度机器人检测技术、激光加工机器人专用语言实现技术及网络通讯和离线编程技术 。 洁净机器人 洁净机器人是一种在洁净环境中使用的工业机器人。随着生产技术水平 不 断提高，其对生产环境的要求也日益苛刻，很多现代工业产品生产都要求在洁净环境进行，洁净机器人是洁净环境下生产需要的关键设备。 关键技术包括洁净润滑技术 、高速平稳控制技术 、 控制器的小型化技术 及 晶圆检测技术 。 数据来源：赛迪顾问 2015， 07 （二） 工业机器人 重要零部件 1、减速器 减速器 在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。 一般用于 低转速大扭矩的传动设备， 工业机器人 用减速器为 精密 减速器，具有传动比大、范围广、精度高、空回小、承载能力大、效率高、体积小、重量轻、传动平稳、噪声小、可向密封空间传递运动、输出刚度大，回差小等特点 。精密减速器 是实现工业机器人精确定位的重要机械部件。 精密减速器按照精密范围分为 A类（高精度高扭矩）、 B类（高精度低扭矩）、 C类（低精度低扭矩），工业机器人主要使用 A和 B类精密减速器，而 C类一般不会应用在工业机器人中，主要原因是工业机器人对定位精度和重复定位精度要求很高，精密减速器的性能好坏直接决定了机器人定位的精度和准确性。 精密 减速器主要包括摆线针轮减速器 、 RV减速器 及 谐波减速器 。 中国 制造 2025中国工业机器人应用趋势研究 4 摆轮针线轮减速器具有效率高 、结构紧凑、运转平稳、过载能力强、振动和噪声低以及经久耐用等优点，但由于精度较差，在工业机器人中的应用越来越少； RV减速器是目前最先进技术的代表，价格昂 贵，国内产品全部进口，据资料显示，日本工业机器人已经开始全部采用RV减速器。 RV减速器 具有体积小、重量轻、传动比范围大、寿命长、精度保持稳定、效率高、传动平稳等一系列优点 ，适合在机器人上使用，但 其 缺点是重量重，外形尺寸较大，一般应用在大型焊接及搬运机械手，从工业机器人轴数 的 角度来讲，一般 情况下， 少于 3轴机器人 多 选用 RV减速器； 谐波减速器 是目前使用最广泛的工业机器人减速器，其 具有运动精度高、传动比 大 、重量轻、体积小、承载能力 大 、效率高、易实现零回差及能在密闭空间和介质辐射的工况下正常工作等优点。 目前，国内工 业机器人用精密减速器主要被国外厂商垄断，包括帝人、住友、 博特斯克 、 SEJINIGB、 SPINEA、 Harmonic等。 RV减速器国内尚未有成熟产品，有部分民营减速器企业已经攻克了谐波减速器的难题，如中技克美、苏州绿的，北京谐波传动所等。 2、控制器 机器人控制器 是 根据 指令以及传感信息控制机器人完成一定的动作或作业任务的装置，它是机器人的心脏，决定了机器人性能的优劣 ， 工业机器人 越精密 其 对 控制器性能要求越高 。从机器人控制算法处理方式来看，可分为串行、并行两种结构类型。串行处理结构是指机器人的控制算法是由串行机来处理，对于这类控制器，从计算机结构、控制方式来划分，可分为单 CPU结构集中控制方式、二级 CPU结构主从控制方式和多 CPU结构分布式控制方式 。 并行处理技术是提高计算速度的一个重要而有效的手段，能够满足机器人的实时性要求，并行处理结构的机器人控制器的计算机系统一般采用的方式有： 开发机器人控制专用 VLSI，依靠芯片内的并行结构易于解决机器人控制算法中的大量计算 ，能大大提高运动学和动 中国 制造 2025中国工业机器人应用趋势研究 5 力学方程的计算速度，但是这种结构的控制器 通用 性差 ，不利于系统的维护和开发； 利用有并行处理能力的芯片式计算机构建并行处理网络，如 Transputer系列、 RM系列、 DSP系列、 POWERPC系列、 Intel系列等 。 由于已有的通用芯片在功能和性能上不能完全满足某些机器人系统在价格、性能、集成度和接口等方面的要求，这就产生了机器人系统对 SoC（ SystemonChip）技术的需求，将特定的处理器与所需要的接口集成在一起，可简化系统外围电路的设计，缩小系统尺寸 ，并降低成本。在机器人 运动控制 器方面，其研究主要集中在美国和日本，并有成熟的产品，其运动控制器以 DSP技术为核心，采用基于 PC的开放式结构。 随着中国自动化市场的快速发展，运动控制市场作为自动化市场的重要组成部分，在产品和技术上不断完善和成熟 。国内运动控制（包括 CNC）技术有了较快的发展，一些传统生产数控的 厂家开始研制具有运动控制特征的产品。同时，部分数控设备厂家进行机器人专用运动控制产品研发和行业应用的推广，并逐渐走向成熟和产业化。这类企业以广州数控、广泰数控、埃斯顿等为代表，他们不只开发出机器人专用的控制系统，而且借此进入机器人行业，成为国产机器人企业中的代表。与此同时，在我国制造业市场全球化的大背景下，国内逐步成长了一批专业的运动控制企业，他们逐步向市场提供机器人专用控制器，比如固高科技、卡诺普、众为兴等，固高科技是国内较早实现六轴机器人控制系统化产业化的企 业之一，目前主要向 机器人集成商提供控制系统平台 ，而卡诺普和众为兴的控制系统则在自己的机器人上获得较好的应用经验。国内外重点机器人控制器企业及产品系列见表 2。 表 2 国内外重点机器人控制器企业及产品系列 国外企业 主要控制器系列 国内企业 主要控制器系列 库卡 KRC4 广州数控 GSK-RC ABB IRC5 沈阳新松 SIASUN-GRC 安川 DX/MA/MP 广泰数控 CCR 系列 中国 制造 2025中国工业机器人应用趋势研究 6 发那科 R-J3ic/R-J3 埃斯顿 ESMotion-NGQ/NGQx 柯马 C4G 众为兴 ADT-RCA4E 爱普生 RC 系列 固高科技 GUC 系列 川崎 C 系列 /D 系列 华中数控 / 数据来源：赛迪顾问 2015， 07 3、伺服系统 伺服系统 是一种以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统 ，主要由三部分组成：控制器，功率驱动装置和伺服电机。控制器按照数控系统的给定值和通过反馈装置检测的实际运行值的差，调节控制量；功率驱动装置作为系统的主回路，一方面按控制量的大小将电网中的电能作用到电动机之上，调节电动机转矩的大小，另一方面按伺服电机的要求把恒压恒频的电网供电转换为伺服电机所需的交流电或直流电；伺服电机则按供电大小拖动机械运转。 衡量伺服控制系统性能的主要指标为系统精度 、 稳定型 、 响应特性及工作频率四大方面 。 工业机器人电动伺服系统的一般结构为三个闭环控制，即电流环、速度环和位置环。一般情况下，对于交流伺服驱动器，可通过对其内部功能参数进行人工设定而实现位置控制、速度控制、转矩控制等多种功能。伺服控制系统对工业机器人而言 是 关节驱动的电动机，要求具 有最大功率质量比和扭矩惯量比 ，还要求有 高起动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。特别是像机器人末端执行器（手爪） ，末端执行器应 采用体积、质量尽可能小的电动机，尤其是要求快速响应时，伺服电动机 必须具有较高的可靠性和稳定性，并且具有较大的短时过载能力 ， 这是 伺服电动机 在工业机器人中 广泛 应用的先决条件。 国内市场大部分外资品牌的工业机器人是从国外直接进口整机，如发那科、安川 KUKA、 OTC、松下等，只有 ABB机器人实现本土化生产，因此外资品牌机器人所采用的伺服系统是随机器人本体进入中国市场。而本土机器人厂商以采购外资品牌伺服系统为主，采购的主要品牌有安川、发那科、三洋、多摩川、西门子、 台达、施耐德、三菱、迈克彼恩等。 中国 制造 2025中国工业机器人应用趋势研究 7 （三 ） 工业 机器人 核心 技术 机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功能和性能的主要因素。 因此，工业机器人 核心技术 主要 围绕机器人控制系统 发展 。 工业机器人核心技术包括： (1)开放性模块化的控制系统体系结构：采用分布式 CPU计算机结构，分为机器人控制器 (RC)，运动控制器 (MC)，光电隔离 I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器人控制器 (RC)和编程示教盒通过串口 /CAN总线进行通讯。机器人控制器 (RC)的主计算机完成机器人的运动规划、 插补 和位置伺服以及主控逻辑、数字 I/O、传感器处理等功能，而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。 (2)模块化层次化的控制器软件系统：软件系统建立在基于开 源的实时多任务操作系统 Linux上，采用分层和模块化结构设计，以实现软件系统的开放性。整个控制器软件系统分为三个层次：硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能需求，对应不同层次的开发，系统中各个层次内部由若干个功能相对 独 立 的模块组成，这些功能模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。 (3)机器人的故障诊断与安全维护技术：通过各种信息，对机器人故障进行诊断，并进行相应 维护，是保证机器人安全性的关键技术。 (4)网络化机器人控制器技术：当前机器人的应用工程由单台机器人工作站向机器人生产线发展，机器人控制器的联网技术变得越来越重要。控制器上具有串口、现场总线及以太网的联网功能。可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上位机的通讯，便于对机器人生产线进行监控、诊断和管理。 （四）国内外发展 背景 近年来，全球工业机器人安装量快速增长，其原因一方面主要是发达国家吸取美国次贷危机引发的全球金融危机、欧洲主权债务危机教训，实施再工业化战略，确保制造业制高点；另一方面则是得益于中国工业机 器人市场需求的高速增长。 中国 制造 2025中国工业机器人应用趋势研究 8 目前 全球 各国 对智能制造 均表现出强烈 的兴趣 ， 各种政策措施相继出台 。重要 原因在于 三年来全球范围内的制造业持续走低，市场、就业等因素施加在各国经济上的压力逐步增大。欧美日 等传统发达国家 期望 利用智能制造 来应对国内疲软的经济形势，夯实 经济基础， 并对抗制造业向新兴市场国家转移的大趋势。发展中 国家和地区则 希望利用智能制造 进行产业结构调整， 提高 综合竞争力。德国 提出 标志性的“ 工业 4.0” 即是智能制造发展的 长远目标，而 智能制造装备又以工业机器人为标志。 横瞰国内，近两年随着国家 加快 发展 战略性新兴产业的提出，两化融合的稳步推进，中国智能制造装备领域得到了全社会范围的广泛关注。随着产品性能提升的内在需求增加和中国劳动力价格上涨，产业转型升级的压力不断加大。工业机器人作为智能制造领域的代表，在产业转型升级的过程中正发挥着越来越重要的作用。 目前中国工业机器人产业具备较强的政策优势，由于制造业转型与升级，政府扶持力度不断加码。国内外经济环境的变化倒逼产业转型升级，制造业向高端发展是必经之路。为了更好地适应市场经济的发展，需要利用机器人技术提升我国工业发展水平，完成从制造业大国向制造业强国的转变。 中国 制造 2025中国工业机器人应用趋势研究 9 第二章 工业机器人 市场发展 现状 （一） 全球 市场发展 现状 2014年 全球工业机器人年销量为 22.5万台，同比增长 27%，其中亚洲销量约占三分之二。 2013年中国已成为全球工业机器人的最大市场， 2014年中国 工业 机器人销量猛增 55.6%， 超过 5.6万台，继续蝉联工业机器人最大市场。单纯从销量角度来看， 2014年紧随中国之后的较大市场分别是韩国、日本、美国和德国，这五大市场的销量占全球工业机器人总销量的 75%左右 ，同时，受北美和巴西机器人的需求刺激， 2014年美洲的机器人销量同比增长 11%；欧洲增长 6%（德国市场超出此水平），尽管西欧有多个国家经济恶化，但在西欧 机器人 的销量 仍较去年有 小幅增长。 从行业结构来讲， 2014年汽车工业依旧是工业机器人的最大用户。自从 2010年以来，汽车投资持续增长，这种趋势在今年仍将继续；电子电气制造生产自动化以及新产品线的要求增加对机器人的投资， 机器人的需求实现增长；其他行业的机器人订单，特别是橡塑制品、制药、食品饮料以及金属与机加工等均实现增长。 图 1 2014年 全球工业机器 人行业应用结构 数据来源： 国际机器人联合会 (IFR)， 赛迪顾问 整理 2015， 07 5535020925153004567587750其他金属和机械橡胶塑料电气电子汽车其他41%金属和机械15%橡胶塑料11%电气电子33% 中国 制造 2025中国工业机器人应用趋势研究 10 现阶段，日、美、韩、欧洲等国家和区域的机器人产业日趋成熟和完善，占据了全球大部分市场份额。其中，日本工业机器人的发展令人瞩目，素有“机器人王国”之称，普及度较高，全世界工业机器人总量三分之一装置于日本，使用密度明显高于全球平均水平； 美国是机器人的诞生地， 技术研究领先，是 世界机器人强国之一 ，受到制造业“回流”和第三次工业革命蓝图的影响，美国工业机器人产业在金融危机后有了进一步的发展；德国是传统工业机器人强国，其研究和应用在世界处于领先地位，其工业机器人保有量居世界第三位，仅次于日本和美国。日、美工业机器人发展位居世界领先水平，自动化程度明显高出其他国家和地区。另外，中国、中国台湾地区、巴西以及非洲等发展中国家随着技术的进步，工业机器人的功能也越来越强大，自由度、精度、作业范围、承载能力等传统的衡量工业机器人水平的各项技术指标都有了显著地提升。 随着工业机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能 化水平的提高，机器人的应用范周还在不断地扩大，已从汽车制造业推广到其他制造业，进而推广到诸如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统维护维修机器人等各种非制造行业。此外，在国防军事、医疗卫生、生活服务等领域机器人的应用也越来越多，如无人侦察机 (飞行器 )、警备机器人、医疗机器人、家政服务机器人等均有应用实例。 （二） 中国市场 发展 现状 1、需求 政策双重刺激，市场规模 增长 五成 近两年随着国家 加快发展 战略性新兴产业的提出，两化融合的稳步推进，中国智能制造装备领域得到了政策上的大力支持。 2014年 1月，工信部发布了关于推进工业机器人产业发展的指导意见，明确提出了中国工业机器人发展目标； 2015年 1月，工信部印发了原材料工业两化深度融合推进计划（ 2015-2018年），继续力挺机器人； 2015年 5月，国务院正式发布中国制造 2025具体规划，工业机 中国 制造 2025中国工业机器人应用趋势研究 11 器人占据重要地位。 随着产品性能提升的内在需求增加和中国劳动力价格上涨，产业转型升级的压力不断加大。工业机器人作为智能制造领域的代表，在产业转型升级的过 程中正发挥着越来越重要的作用。在产业政策的激励和市场需求的带动下，近年来中国工业机器人产业实现快速增长，业内领军企业产业化能力不断提升，与此同时越来越多的新企业也积极投身于机器人产业当中。 从应用行业统计数据来看，汽车、电子工业是国内工业机器人的主要应用领域。其中汽车工业是工业机器人最大的应用行业，占比达到 38%，汽车工业也是机器人使用密度最高的行业。 工业机器人作为高科技装备，无论在推动国防军事、智能制造、资源开发，还是在培育发展未来机器人产业上都具有重要意义。中国工业机器人市场在电子制造、汽车制造等“精密 制造”领域发展迅速，而电子信息、家电制造、汽车机车、机械钢铁、船舶海洋工程等产业基础雄厚，这都为机器人产业的发展提供了较好的下游应用环境。另一方面，一些新兴的中低端市场也迅速扩大，如工程机械领域，甚至一些过去传统的劳动密集型企业如石化、粮食、建材、化肥、饲料等领域市场需求也迅速发展起来。近年来，通过拓展下游应用服务，开拓传统市场接纳新兴生产方式，家电、轨道交通、船舶等领域是机器人未来应用的主战场。在一般工业应用的新领域，如光伏产业、动力电池制造业，包括酒类、饮料、乳业、糖等在内的食品工业，以及化纤、玻璃纤维 、砖瓦制造、五金打磨、冶金浇铸、医药等行业，都有工业机器人替代人工的环节和空间。 在产业政策的激励和市场需求的带动下，近年来中国工业机器人产业实现快速增长，业内领军企业产业化能力不断提升，与此同时越来越多的 新企业也积极投身于机器人产业当中。 2014年中国工业机器人销量 56500台，同比增长 55.6%。 中国 制造 2025中国工业机器人应用趋势研究 12 图 2 2012-2014 年 中国工业机器人 销量 数据来源：赛迪顾问 2015， 07 2、 应用 市场稳步拓展 ， 汽车 领跑 应用行业 工业机器人是生产过程 的关键设备，可用于安装、制造、 检测及物流等生产环节，并广泛应用 于 汽车及汽车零部件、电气电子 、 化工、工程机械、轨道交通 等 众多行业，应用领域 非常广泛 。 （ 1） 汽车制造 领域 从 2010年 起， 作为工业机器人最大的 应用 领域 ，汽车制造产业在工业机器人方面的使用迅猛增长。 2014年 ，汽车产业新增 21470台工业 机器人 ， 占国内市场 供应总量的 38%，达到历史新高 。 汽车 领域 的工业机器人应用包括汽车总装到汽车及其 零部件 的焊接，汽车零部件的装配与检测到汽车零部件自动搬运等，工业机器人应用涵盖了汽车及汽车零部件生产 、 加工 及 仓储的 全过程 ，为全行业提供从上游至下游的全套系统解决方案。 表 2 汽车制造 领域 工业 机器人 应用简介 序号 应用领域 说 明 1 焊接作业 随着 汽车制造技术的发展 焊接工艺 被广泛使用，据统计每辆汽车的身上约有4000 个 焊 接 点。 焊接机器人 可以克服恶劣的工作环境大幅度提高焊接速度和质量。 2 装配作业 用于 装配作业的机器人在小 到 车门、仪表盘、前后挡板、车灯、电池 及 座椅的安装大到 发动机的装配等发挥了越来越重要的作用。 3 液体物质填 汽车 上各个部件机构使用的专用油品的数量也逐渐增多。每次 液体物质 的填充26902363065650035.0%55.6%0.0%10.0%20.0%30.0%40.0%50.0%60.0%70.0%0100002000030000400005000060000Y2012 Y2013 Y2014产量（台）销售增长率 中国 制造 2025中国工业机器人应用趋势研究 13 充 作业 既需要无污染 有需要 填充量的准确 ， 机器人可以做到准确高效无污染 。 4 涂胶作业 涂胶作业 准确度要求较高，对汽车 整体 外观品质影响较大。 机器人 可以实现准确涂胶。 5 喷涂作业 主要 是用于车体外表面的漆皮的 喷涂， 对整车效果影响很大。 6 搬运作业 搬运需要 和生产环节紧密地结合且最大限度的避免搬运中对于加工零部件的损害，这些都非常适合机器人来执行 数据来源：赛迪顾问 2015， 07 （ 2） 电气电子 领域 在电子行业 这些 新兴 行业中，由于制造柔性高和生产 高速性 的要求，工业机器人的使用也是必不可少。电子 行业 机器人均 由 生产商根据行业需求 所 特制，小型化、简单化的特性 实现 了电子组装高精度、高效的 生产，满足了电子组装加工设备日益精细化的需求，而自动化加工更是大大提升生产效益。 2014年 ， 电子电气 领域应用 工业机器人达到 10227台 ，占 2014年国内市场 机器人 应用 总 量的 18.1%。尽管 2012年 应用量小幅下滑，但电子领域不断 增长的 工业机器人 应用需求 及 自动化生产的需求 成为2013和 2014年 应用量增长的 重要 驱动因素。 （ 3） 金属和 机械加工领域 金属和 机械加工行业是 具有悠久历史的传统行业，包括 铸造 、锻造、金属切削加工及表面处理等许多方面 ，而且 存在工作环境恶劣甚至危险的情况。工业 机器人 应用于工程机械行业后，可解决过去 “地毯式 生产 ”的 局面，有利于定型产品的批量化生产，极大提高了生产效率。近年来 ， 规模以上工程机械企业纷纷引进 智能输送成套设备 ， 实现 生产线、物流系统自动化 ， 降低人力成本、提高生产效率和管理水平。 2014年 ， 国内市场 金属及机械加工领域应用工业机器人量达到了新高， 约 5650台 ， 占 应用 总 量的 10%。 中国 制造 2025中国工业机器人应用趋势研究 14 表 3 机械 加工 领域工业 机器人 应用简介 序号 功 能 说 明 1 紧固类 主要包括“吸盘”系列、空气夹具和机电夹具等，用于吸附和抓取物件。一般生产型工业机器人中比较常用。吸盘主要为真空吸盘，又分为扁平、椭圆及波纹等多种样式。空气夹具和机电夹具包含标准夹具和带传感器的夹具。 2 感知类 视觉类专用机械主要包含红外传感器和摄像头两大类。通过红外和摄像头的应用，实现机器人对外界的感知，更好地实现工程作业。 3 装配类 主要的专用工具有螺丝刀、套丝机及扳手等，机械手臂配备了装配工具后，就可以像人手一样灵活地进行拧螺丝、套丝及扳螺栓等工作。 4 喷涂类 使用最多的是焊枪和清扫器。用于进行焊接、喷漆及清洗等工作。 5 移动类 移动类的专用工具主要是导轨，且可以进行多自由度变化。 数据来源：赛迪顾问 2015， 07 3、 区域分布 较为分散，整体表现 南强北弱 中国机器人 市场 布局比较分 散，重点集中于我国华东华南，而华北、西南 以及东北等地都有一定的产业集聚，但是规模和体量都不大。华东华南沿海经济发达地区是工业机器人的主要市场。 华东地区的上海和江苏都有强大的汽车工业和电子制造业，加上山东和安徽拥有较多的汽车制造企业，华东地区 机器人市场规模最大，约占全国 30%的市场份额 。 华南地区的广东省和广西省是汽车制造大省，强大的汽车工业带动该地区机器人市场，据国家统计局数据显示， 2014年广东省汽车产量为 216.8万辆，广西省 209.2万辆，两省产量之和占比全国总产量 17.9%。 北方地区 以北京市场规模最大，东北地区的辽宁省和吉林省汽车工业有一定的体量，但对机器人的整体需求不算大，东北工业机器人市场规模占比全国市场 12%。 这种分布态势也与我国现阶段经济发展状况相吻合。珠江三角洲地区和长江三角洲地区是我国经济最发达的两个地区，其中长江三角洲地区在制造业中所占的比例越来越大。企业 资金与技术实力雄厚、对产品质量和劳动生产率要求高，这促使企业使用较多的工业机器人。总体来说，我国工业机器人的应用在迅速发展 ，南强北弱是目前的区域态势，随着 打造环渤海经济带、京津冀一体化以及振兴东北老工业 基 地 等国家政策的不断推行，南北差距有望逐步缩小 。 中国 制造 2025中国工业机器人应用趋势研究 15 第三章 中国 工业机器人 应用 趋势 （一） 政策、 需求 共促 市场容量 年均增长超 两成 预计未来至少在 10到 20年内，工业机器人的市场潜力和应用规模都将持续增长。促进发展的有利因素有很多，一是中国工业结构升级加快步伐，且国家政策重点支持。随着中国制造 2025的正式出台，中国制造业产业结构调整将不断落实，工业机器人作为先进制造业中不可替代的重要装备，已成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志，国家各部委十分重视工业机器人的研发。工信部重点扶持以工业机器人为代表的智能制造，实现中国高端装备制造的重大跨越；二是批量产品质量均一性和生产效率要求提升。今后应用企业将对生产线提出更多的柔性和敏捷 性要求，而工业机器人的大规模应用正好可以满足要求；三是应用范围逐渐扩大。目前已覆盖到工程机械、轨道交通、低压电器、电力、 IC装备、军工、烟草、金融、医药、冶金及印刷出版等众多行业，应用潜力无限；四是中国 人口红利 对经济发展 的驱动力减弱，劳动力成本上升 。 中国工业 经济 增速放缓，新型工业 化道路大趋势 逐渐清晰， 原先 廉价 的劳动力 成本上涨 ， 产品 制造 要求 逐渐提高 ， 工业机器人的大范围应用可降低生产成本。 在此背景下，工业机器人的安装量将保持一个稳定的增长， 赛迪顾问预计， 2015年中国工业机器人 销量 将增长到 7万 台 左右 ，增速为25.6%， 2017年 销量 预计达到 10万 台， 年均 复合增长率在 25.2%左右。 （二）应用不断 向军工、 医药 、 食品 等领域 深化 从行业结构变化趋势来看，预计 2015-2017年，汽车、电子工业仍是国内工业机器人主要应用领域， 其市场占比将保持领先优势，但随着各应用领域的不断拓展，汽车和电子工业的占比份额将有所下降，预计每年占比份额将下滑 1-2个百分点。 而市场份额相对较小的应用领域，比如塑料橡胶、食品、军工、 医药设备 、轨道交通 等领域的 市 中国 制造 2025中国工业机器人应用趋势研究 16 场 占比将 适当增长。近年来国家十分重视环保和民生问题，塑料橡胶等高污染行业 、 民生相关的食品饮料以及制药行业， 机器人作为实现自动化、绿色化生产的重要工具帮助相关企业进行产业结构调整，机器人的应用将不断深化细化。 图 3 2015-2017年中国 工业机器人 市场 应用 结构预测 数据来源：赛迪顾问 2015， 07 （三）北部和西部应用占比逐渐升高 从区域结构变化趋势来看，由于 东南沿海各省产业基础丰厚 、经营思想 先进、 资金 优势明显 、用工 成本不断上涨 、 机器换人进程 稳步推进 ， 预计 2015-2017年，华东与华南区域应用工业机器人 市场 数量仍占据较高比例， 但占比数值将逐步变小，未来三年预计每年下滑 1-2个百分点； 而东北、华北 、 西北 区域在各地方政府的逐渐重视下，应用数量占比 有不同程度的增加，华北和东北地区