中國工業機械臂產業現狀及未來發展潛力分析

一、工業機械臂行業概況

（1）工業機械臂行業定義

工業機械臂是擬人手臂、手腕和手功能的機械電子裝置。擬人手臂、手腕和手功能的機械電子裝置；它可把任一物件或工具按空間位姿（位置和姿態）的時變要求進行移動，從而完成某一工業生產的作業要求。如夾持焊鉗或焊槍，對汽車或摩托車車體進行了點焊或弧焊；搬運壓鑄或沖壓成型的零件或構件；進行激光切割；噴涂；裝配機械零部件等等。

（2）工業機械臂行業產品分類

根據國家標準，工業機械臂定義為“其操作機是自動控制的，可重復編程、多用途，并可以對3個以上軸進行編程。它可以是固定式或者移動式。在工業自動化應用中使用”。操作機又定義為“是一種機器，其機構通常由一系列相互鉸接或相對滑動的構件所組成。它通常有幾個自由度，用以抓取或移動物體（工具或工件）。”所以對工業機械臂可能理解為：擬人手臂、手腕和手功能的機械電子裝置；它可把任一物件或工具按空間位姿（位置和姿態）的時變要求進行移動，從而完成某一工業生產的作業要求。如夾持焊鉗或焊槍，對汽車或摩托車車體進行了點焊或弧焊；搬運壓鑄或沖壓成型的零件或構件；進行激光切割；噴涂；裝配機械零部件等等。

工業機械臂目前還沒有統一的分類標準。根據不同的要求可進行不同的分類。

按驅動方式分

1．液壓式

液壓驅動機械臂通常由液動機（各種油缸、油馬達）、伺服閥、油泵、油箱等組成驅動系統，由驅動機械臂的執行機構進行工作。

通常它具有很大的抓舉能力（高達幾百公斤以上），其特點是結構緊湊，動作平穩，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，否則漏油將污染環境。

2．氣動式

其驅動系統通常由氣缸、氣閥、氣罐和空壓機組成，其特點是氣源方便，動作迅速、結構簡單、造價較低、維修方便。但難以進行速度控制，氣壓不可太高，故抓舉能力較低。

3．電動式

電力驅動是目前機械臂使用得最多的一種驅動方式。其特點是電源方便，響應快，驅動力較大（關節型的持重已達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。

驅動電機一般采用步進電機，直流伺服電機以及交流伺服電機（其中交流伺服電機為目前主要的驅動形式）。由于電機速度高，通常采用減速機構（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構等）。

目前，有些機械臂已開始采用無減速機構的大轉矩、低轉速的電機進行直接驅動（DD），這既可以使機構簡化，又可提高控制精度。

工業機械手是在工業生產中使用的機械手的總稱，主要用于完成工業生產中的某些作業。依據具體應用目的的不同，又常常以其主要用途命名。

（1）焊接機械手，是到現在為止應用最多的工業機械手，包括點焊和弧焊機械手，用于實現自動化焊接作業；

（2）裝配機械手，比較多地用于電子部件或電器的裝配；

（3）噴涂機械手，代替人進行各種噴涂作業；

（4）搬運機械手，功能是根據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境中工作；

（5）助力機械手，由于具有無重力化、精確直觀、操作便捷、安全高效等特點，助力機械手廣泛應用于現代工業中的物料轉移、高頻率搬運、精確定位、部件裝配等場合。

（6）上下料機械手，主要實現機床制造過程的完全自動化，并采用了集成加工技術，適用于生產線的上下料、工件翻轉、工件轉序等；

（7）碼垛機械手，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（或生產線上等）；

（8）另外還有其他用途的機械手，如將金屬溶液澆到壓鑄機中的澆注機械手等。

（3）我國工業機械臂行業發展階段

我國工業機器人起步于70年代初，其發展過程大致可分為四個階段：70年代的萌芽期；80年代的開發期；90年代的實用化期。而今經過20多年的發展已經初具規模。

我國已生產出部分機器人關鍵元器件，開發出弧焊、點焊、碼垛、裝配、搬運、注塑、沖壓、噴漆等工業機器人。一批國產工業機器人已服務于國內諸多企業的生產線上；一批機器人技術的研究人才也涌現出來。一些相關科研機構和企業已掌握了工業機器人操作機的優化設計制造技術；工業機器人控制、驅動系統的硬件設計技術；機器人軟件的設計和編程技術；運動學和軌跡規劃技術；弧焊、點焊及大型機器人自動生產線與周邊配套設備的開發和制備技術等。某些關鍵技術已達到或接近世界水平。

目前我國機器人產業發展正經歷從數量擴展向高質量發展的攻堅階段?！稒C器人產業發展規劃（2016—2020年）》提出，我國機器人產業在“十三五”時期要實現“兩突破”“三提升”，即實現機器人關鍵零部件和高端產品的重大突破，實現機器人質量可靠性、市場占有率和龍頭企業競爭力的大幅提升，形成較為完善的機器人產業體系。

二、中國工業機械臂行業發展現狀

（1）國外企業占據中國主導地位

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。工業機械臂技術作為工廠自動化的重要部件，人們對這種技術的研究和認識逐步深入，己在工業的各個領域內得到了廣泛的應用。

在工業領域內，人們對裝卸機器人、碼垛機器人、搬運機器人、焊接機器人等的應用己經很廣泛和成熟。在當前的機器人技術領域內，應用最廣泛的自動化機械裝置當屬機械臂，除了在工業領域內，在其他諸如娛樂服務、醫療醫學、軍事等領域都能用到械臂，機械臂通常是指一系列相互鉸接或相對滑動的構件所組成的具有模仿人類手臂功能并可完成各種作業的自動控制設備，它可把物件或工具按空間位姿的變化要求進行移動，從而完成某一工業生產的作業要求，機械臂技術不僅可以提高生產效率，還可以節省人工成本。因此，機器人產業將會成為在汽車以及計算機之后的又一個大型的高新技術產業，我國工業機械臂產業增長潛力巨大。

根據《2020-2026年中國工業機械臂行業市場調研及投資方向研究報告》數據顯示：2017年我國工業機械臂市場規模為150.43億元，2018年我國工業機械臂市場規模為149.19億元。其中國產品牌市場規模從2014年的6.51億元增長至2018年的22.83億元；國外品牌市場規模從2014年的72.45億元增長至2018年的126.36億元。

（2）國產化率穩步提升

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

三、工業機械臂行業供給分析

（1）工業機械臂產量五年四倍

工業機械臂是一種仿生機電設備，能模擬人手動作通過改變目標物體的位姿來實現作業?？赏瓿砂徇\、焊接、切割、噴涂及裝配等工作。

工業機械臂操作可控，可實現人機交互，用途比較廣泛。由于工業機械臂的結構特點，整體架構屬于費力杠桿，并且傳動齒輪間隙的存在也會降低機械臂的剛度及運動精度。因此提高機械手臂的負載能力、提高整體剛度及降低驅動能耗成了機械臂性能提升的關鍵問題。

工業機械臂的主要部件包括回轉部、大臂、小臂及腕部。回轉部可完成整機的回轉運動，大臂和小臂的配合運動可實現機械臂末端的空間位置移動，腕部能實現俯仰軸與擺軸兩個動作。各部件的運動配合實現機械臂設定的運動軌跡。

2014年我國工業機械臂行業產量0.38萬臺，到2018年增長到了1.92萬臺。如下圖所示：

（2）東部地區是我國工業機械臂主要生產區

國外工業機械臂行業主要集中在發那科、ABB、安川、庫卡和川崎重工。國內工業機械臂生產企業主要有新松機器人、爾必地、埃夫特、新時代、埃斯頓、廣州數控、華數等企業。主要分布在國內東部地區，東北和華東、華南是主要工業機械臂生產基地。

四、我國工業機械臂行業需求情況

2014年國內工業機械臂行業安裝量約3.6萬臺，到2018年增長到了9.72萬臺，近五年國內工業機械臂安裝量復合增長率高達28.19%。

目前，國內工業機械臂行業客戶主要是汽車產業和3C產業，其他行業還有金屬加工及塑料加工等行業。2018年國內工業機械臂安裝量約9.72萬臺，其中汽車領域約3.69萬臺，3C領域1.36萬臺。

五、中國工業機械臂市場發展潛力

國內的工業機械臂技術起步較晚，但隨著國內人工成本的不斷是上升，工業機械臂對制造業顯得越來越重要，并且國內正處于企業轉型升級的關鍵時期,作為先進制造業不可替代的重要設備,工業機械臂的應用和普及勢必會成為企業的優先選擇。

國內工業機械臂的發展十分迅速，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》、“十三五規劃”和《機器人產業發展規劃（2016-2020年）》等政策扶持機器人產業的發展。有了政策支持，再加上機械臂的產品優勢和廣闊的市場需求，工業機械臂在國內的發展前景不可估量。

隨著關鍵崗位機器人替代工程、安全生產少（無）人化專項工程、智能制造工程和新的應用示范政策的不斷落實，工業機械臂的應用領域將不斷拓展。3C制造業、汽車制造業依然是國內產工業機械臂的主要市場，并有望延伸到勞動強度大的紡織、物流行業，危險程度高的國防軍工、民爆行業，對產品生產環境潔凈度要求高的制藥、