中国工业机器人市场发展较快，约占全球市场份额的三分之一，已是全球第一大工业机器人应用市场。
显然，工业机器人不是个新领域了，不过到现在热度依然不减。今年以来不断有公司获得融资，如梅卡曼德机器人、阿丘科技、英莱科技、灵西机器人、知象光电等，这些公司主要是做工业机器人的智能化，为机器人提供眼和大脑。做协作机器人的上海节卡机器人也在刚刚过去的四月完成亿元级B轮融资。而国产工业机器人的龙头企业埃夫特也开始了国内IPO的进程。另外，饮料巨头娃哈哈最近也宣布要做智能机器人。以此来看，这个行业的活跃度还是挺高的。
五一劳动节刚刚过去。这个节日源于1886年5月1日美国芝加哥城的二十一万多名工人大罢工，再进一步说，劳动节源自于产业工人降低劳动时间与强度的需求。随着技术的进步，降低工人劳动强度不仅靠制度，更靠工业机器人的使用，替代人来完成繁重和重复枯燥的工作。
今天我们来看一下工业机器人这个领域，了解一下：工业机器人是怎么一个构架，整个行业发展状况如何，又有哪些新趋势。
行业纵览
1）工业机器人是一个比较细分的领域，离普通人的生活比较远。先来普及一下工业机器人的基本知识吧。
名为机器人，但工业机器人很少是人形机器人。按照定义，工业机器人是面向工业领域、在工业自动化过程中使用的多关节机械手或多自由度的机械装置，可以靠自身动力和控制能力来实现焊接、喷涂、码垛、搬运、装配等各种功能。
我们知道机器人的手臂会运动，来完成各种工业流水线操作。手臂或者末端运动会沿袭一定的坐标体系。按坐标形式分，工业机器人可以分为四种。
再具体点，工业机器人有直角坐标型、圆柱坐标型、球面坐标型、垂直多关节型、平面多关节型、并联关节型机器人等多种形式，也就是说，工业机器人看起来更像是一种机械设备，但可以帮助人自动完成多种工业流程中的劳动，所以就称呼其为机器人。不同机械机构的工业机器人有不同的用途。
直角坐标型机器人
圆柱坐标型机器人
垂直多关节型机器人
不同类型工业机器人特点
工业机器人并非完全取代人类，它需要系统操作员，使用示教器、操作面板等人机交互设备及相关机械工具，对工业机器人、工业机器人工作站或系统进行装配、编程、调试、工艺参数更改、工装夹具更换及其他辅助作业，让工业机器人接受人类指挥，按照预先编排的程序运行。
在具体的用途上，工业机器人最大的几项应用分别是搬运码垛、焊接、装配、喷涂、抛光打磨。在行业方面，汽车和3C是工业机器人最主要的应用行业。据GGII相关数据显示，2017年汽车产业使用的机器人数量占比依然最高，达33%；在3C制造业用量占比第二，达28%。除此之外，主要的应用行业还包括金属加工、塑料及化学制品、食品饮料、烟草等。
工业机器人根据负载能力、关节数量等因素不同，售价区间在10万到40万之间。一般情况下一台机器人的使用寿命在5-8年。
2）工业机器人一般由机械系统、动力系统和控制系统等部分组成。
机械系统是工业机器人的执行机构，由末端执行器、手腕、手臂和机座等部分组成。其中末端执行器类似于人的手部，是操作机直接执行操作的装置。其上可安装夹持器、工具、传感器等。
动力系统接收控制系统指令，为机械系统提供动力，驱动机器人机身、手臂及等机械结构完成指定运动。按所采用的动力源分为电动、液动和气动三种类型。其中电力驱动是主流。
动力系统可以包括伺服系统和传动系统。伺服系统实现驱动，传动系统传递动力。完整的伺服系统包括伺服驱动器、伺服电机和编码器三个重要部件，传动系统核心零部件包括减速电机、滚珠丝杆、齿形带、减速器。
减速器被认为是机器人所有核心零部件中，最为关键的一环。因为工业机器人通常执行重复的动作，以完成相同的工序。减速器把高速运转的动力通过输入轴上的小齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，并传递更大的转矩，从而使重复的动作更加顺畅。目前成熟并标准化的减速器有：圆柱齿轮减速器、涡轮减速器、行星减速器、行星齿轮减速器、RV减速器、摆线针轮减速器和谐波减速器。
伺服电机是另一大核心零部件。目前工业机器人通常做法是，机械臂上每一个关节都当作一个单独的伺服机构，即每个轴对应一个伺服器，每个伺服器通过总线控制，由控制器统一控制并协调工作。因此也就有了工业机器人的运动自由度的概念，来衡量机器人的灵活性。1个自由度就是有一个伺服电机。四自由度机器人就是有4个伺服电机，也就是有4个关节。六自由度机器人就是6个伺服电机，也就是有6个关节。
目前在工业领域中以六自由度机器人应用最为广泛。因为带有六个关节的工业机器人与人类的手臂极为相似，具有相当于肩膀、肘部和腕部的部位，灵活性更高。三自由度和四自由度机器人也有不少应用，因为这两类机器人价格会更低，适合追求性价比的客户。另外三自由度和四自由度机器人在速度上比六自由度机器人更快。作为工业机器人中的一个新兴领域，协作机器人往往是七自由度机器人。
控制系统类似于人体大脑，负责输入信息的处理及向驱动系统传输运动信息。控制系统分为传统的PC控制系统和如今的嵌入式控制系统，嵌入式系统功耗低，体积小，专用性强，正在成为主流。嵌入式CPU能够把PC 中许多板卡完成的任务集成到芯片内部，嵌入式系统中的软件一般固化在存储芯片或单片机本身中，以提高实行速度与系统可靠性。
在控制方式上，有点位控制和连续轨迹控制两种。点位控制。适用于上下料、点焊、卸运等作业。连续轨迹控制常用于焊接、喷漆和检测等作业。
3）工业机器人现在是一种怎样的发展状况？
目前工业机器人在进入一个稳定增长期。根据IFR全球机器人发展报告，2017年全球机器人销量增长30%，达到381335台，创第五个销售高峰。在2018年全球工业机器人销量增长10%，达到约415700台。这一总体趋势主要归因于亚洲地区市场的增速度。我国工业机器人市场发展较快，约占全球市场份额的三分之一，是全球第一大工业机器人应用市场。
从产业链的角度看，工业机器人产业构成分为上游、中游、下游。上游包括一些关键的核心部件，中游主要是指本体以及集成技术，下游包括二次开发以及周边设备的开发。
现在的工业机器人技术基本集中在了日本和欧洲，他们在产业链上游和中游优势明显。工业机器人四大家族发那科、安川、库卡、ABB均分布在欧洲和日本。其他世界知名的工业机器人企业还有川崎重工、爱普生机器人、史陶比尔机器人、那智机器人、柯马机器人、爱德普机器人等，大多也分布在日本和欧洲。其中，日本在减速器这一关键性部件优势尤其明显，已经形成了很强的技术壁垒；德国在工业机器人原材料、本体零部件具有非常大的优势。
我国工业机器人产业的特点是，需求强劲，2013年开始就是全球工业机器人第一大市场，GGII数据显示，2018年中国工业机器人销量达15.64万台，同比增长14.97%。但我国国产工业机器人本身还较为落后，四大家族占据了主要份额，达50%左右。其他外资品牌份额加起来超过两成。国产工业机器人企业数量达几千家，但整体市场份额不足27%。
国内工业机器人企业数量虽然多，但多数处在产业链的下游，主要是系统集成、二次开发、定制性部件和售后服务，在精密减速机、控制器、伺服系统以及高性能驱动器等关键零部件核心技术不足，整体竞争力还不高。减速机、伺服、控制器这三个上游零部件的进口比例都超过七成。核心技术缺乏带来的后果是，机器人产品存在应用低端化现象。绝大多数国产机器人应用于搬运、码垛等低端领域，在多自由度机器人、交互型机器人、全自主移动机器人等领域缺乏足够竞争力。
目前国内排名比较靠前的工业机器人企业包括埃斯顿、埃夫特、新时达、启帆机器人、华中数控、广州数控、欢颜自动化等。龙头企业埃斯顿2018年实现营收14.86亿元，同比增长38.01%；实现归母净利润1.05亿元，同比增长12.99%，依然保持增长，但营收和归母净利润增速均有所下滑。这也是国内工业机器人企业当下运营状况的缩影，上攻乏力，增长压力比较大。
2018年度中国国产多关节工业机器人出货量排行榜top10
在公布数据的企业中，以低价开拓多关节机器人市场的伯朗特，在2018年以5129台的机器人出货量跃居国产多关节机器人销量第一的位置。其他进入前十的工业机器人厂商还包括埃夫特、埃斯顿、华数机器人、欢颜机器人等。
在零部件厂商方面，，现在国内精密减速机代表性企业有南通振康、苏州绿的等。RV减速器企业有南通振康、秦川发展、山东帅克等。
在机械臂方面，轻量级协作机械臂提供商慧灵科技在去年年底获得了顺为资本投资。产品包括机械臂系列和夹爪系列，目前已实现批量生产。目前慧灵科技客户数量已经达到1000家左右，主要应用行业为轻工业智能制造，医疗设备与仪器，食品，纺织和新零售等领域。此外机械臂方面还有川一精密、富井机械手、星塔STAR、哈立机械手等厂商。
在伺服系统方面，以汇川技术、新时达、埃斯顿、英威腾、宏讯科技为代表的本土伺服系统制造商正在逐步崛起。
除了这些机器人本体和零部件企业，国内还有大量的系统集成商。国内机器人系统集成企业数量占据中国机器人企业数量90%以上，因为系统集成的技术壁垒相对较低。但集成商与上下游议价能力较弱，毛利水平也不高。
4）工业机器人正在从“机器”跃升到“人”。
工业机器人领域当下最大的趋势，就是与智能技术的结合。让机器人更加智能化，已经是业界的共识。行业第一梯队企业埃夫特正在重点建设下一代智能工业机器人研发及产业化项目。这一项目目的是让机器人拥有大脑。埃斯顿也表示，其每台机器人都可以实现手机远程控制，未来埃斯顿在机器人智能化如机器视觉、力觉、自学习、自调整等人工智能技术上会有更多的研究。
最近有不少企业获得融资，包括梅卡曼德机器人、阿丘科技、英莱科技、灵西机器人、知象光电等，主要做的也是加强工业机器人的智能化。
如在今年4月底完成亿元级A和A+轮融资的梅卡曼德机器人，致力于工业机器人的智能化。其核心产品为高性能3D相机、视觉AI算法和软件、机器人运动算法和软件，可使机器人厂家和集成商迅速提升人工智能能力，完成无序物体抓取、视觉引导拆垛、混合码垛、精确定位装配等应用。
2月底完成A+轮融资的阿丘科技，将深度学习、3D视觉等应用于工业机器人及自动化，重点关注自动质量检验、机器人分拣等方向。
伴随着工业机器人与智能技术的融合，协作机器人于2014年左右开始兴起，成为工业机器人中值得关注的细分领域。巴克莱银行预计，从2015年到2025年的10年间，协作机器人市场将从1.16亿美元增长到115亿美元。
传统工业机器人主要取代人来做重复单调、危险性强的工作，与人的交互性非常差。而协作机器人则瞄准需要人和机器共同参与的场景，如加工过程中原料的拾取和放置，成品的质量检测，设备看护，等等。起初协作机器人的发展初心，是减少发达国家向外进行产业转移的趋势，降低工作流失的风险，保护当地的中小企业。能够让机器与人协作，是由于加入了计算机视觉、语音识别等技术，使机器人可以跟人进行合作、协作。协作机器人的特点包括即插即用、编程简单直观、高精度、高安全性等。
协作机器人
美国Rethink Robotics是协作机器人鼻祖之一，不过现在已经倒闭。位于丹麦的优傲机器人Universal Robots是协作机器人领域的领先厂商，在协作机器人市场的份额接近六成。工业机器人四大家族也都推出了工业机器人产品。由于是新兴领域，我国的协作机器人发展水平与国外相比，至少不像传统工业机器人那样大。新松、遨博等企业都推出了高自由度的协作机器人，节卡、镁伽、艾利特、扬天科技等协作机器人企业也都获得了融资。业内表示，国产协作机器人在负载自重比、灵活性、易用性等方面，部分技术指标能够与国外产品媲美，但在安全性、可靠性和精度方面仍差强人意。
行业解析
1）以往工业机器人只是机器，在控制之下去完成规定的作业流程。当下及未来，工业机器人正在真正向机器 “人”升级，也就是智能化的大趋势。
随着机器视觉在识别能力、价格、易用性、标准化程度方面的进步，现在机器视觉包括2D视觉和3D视觉都在逐渐成为机器人本体的标配，让工业机器人有视力。包括上下料、拆码垛、点胶、焊接、打标、锁付等需要准确路径的工业环节，都需要机器视觉。而数据智能也会逐步武装到工业机器人，使机器人具备任务与决策技能，能够完成复杂任务和智能决策。语音技术则让机器形成与人交互的能力。未来工业机器人将可以在复杂的环境里面精确地感知环境特征，具备与人类共融作业技术的能力。另外智能化趋势也将使工业机器人具备自我修复的能力，当出现错误指令时可以自己报警或者调试，在元器件损坏时进行修复，避免因突发状况或复杂环境导致生产停顿而带来损失。
在控制系统方面，基于模糊数学的基本思想而产生的模糊控制方法，也有望让机器人有更好的控制能力。日常生活中很多事情，没有分明的数量界限，如一个人长到什么程度，可以定义为漂亮，人在这方面是有处理能力的，人有处理模糊信息的能力，但机器没有。模糊控制技术就是让计算机和机器学会处理模糊事物的技术，有望让机器人在理解日常事物方面更有认知能力。
随着越来越多的机器人与人进行协作，共同作业，如何在算法、工作机制等方面更加完善，保证工人安全，也是智能化趋势中需要解决的潜在问题。
2）工业机器人是一个典型的以技术为最大壁垒的行业，如果不能在基础技术和前沿技术上有足够积累，很难实现弯道超车。这也是国产工业机器人很难在当下两三成的市场份额之下继续突破的主要原因。
工业机器人的智能化趋势为国内厂商的新机会，一方面智能化对于大家来说都是新的，起步差不多；另一方面，我国在数据和算法上有优势。当然，如果不能在减速机、伺服、控制器等核心技术上取得突破，想要弯道超车不现实。
另外，低价是国内工业机器人的一大优势，有数据显示，外资品牌六轴机器人本体均价在15万-20万，大型六轴可达33万，国产品牌六轴机器人均价为10万元以内。
SCARA机器人龙头企业爱普生售价在10万元左右，国产均价大概为6万元。如果核心零部件逐步实现进口替代，低价优势还能扩大。但低价优势很难帮助国内工业机器人实现更大的市场份额突破。要想与“四大家族”并驾齐驱，国内工业机器人就需要在高端产品上有更大突破，在技术上和项目交付能力上要有能力提升。在未来，包括新能源汽车、3C等应用场景都会对机器人的作业精准度等提出更高要求，开发高精度工业机器人是必然趋势，国内企业需要在高精度工业机器人上形成核心竞争力。
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