2020年工業(yè)機械臂行業(yè)市場重點發(fā)展方向研究預(yù)測

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工業(yè)機械臂是擬人手臂、手腕和手功能的機械電子裝置，主要指高精度、高速點膠機器手，機械臂是一個多輸入多輸出、高度非線性、強耦合的復(fù)雜系統(tǒng)。因其獨特的操作靈活性,已在工業(yè)裝配,安全防爆等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。機械臂是一個復(fù)雜系統(tǒng)，存在著參數(shù)攝動、外界干擾及未建模動態(tài)等不確定性。因而機械臂的建模模型也存在著不確定性，對于不同的任務(wù),需要規(guī)劃機械臂關(guān)節(jié)空間的運動軌跡，從而構(gòu)成末端位姿。機械臂根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)：工業(yè)機械臂定義為“其操作機是自動控制的，可重復(fù)編程、多用途，并可以對3個以上軸進行編程。

機械臂在工業(yè)裝配，安全防爆等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在汽車組裝和重型物體搬運方面特別顯著。各大汽車制造廠商，對于工業(yè)機械臂肯定不會陌生，到今天為止，國內(nèi)機械臂的最大采購商就是來自汽車制造業(yè)。無論是國企還是合資企業(yè)，對于整車以及發(fā)動機的裝配、運輸都采用了具備高度自動化機械手和協(xié)作機器人，結(jié)合人工和生產(chǎn)流水線能夠更好地提高工廠的生產(chǎn)效率。

產(chǎn)品分類及應(yīng)用：工業(yè)機械臂目前還沒有統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)不同的要求可進行不同的分類。

（1）按驅(qū)動方式分：

1、液壓式：液壓驅(qū)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(qū)動系統(tǒng)，由驅(qū)動機械臂的執(zhí)行機構(gòu)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(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(qū)動形式）。由于電機速度高，通常采用減速機構(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構(gòu)等）。

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

工業(yè)機械手是在工業(yè)生產(chǎn)中使用的機械手的總稱，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）焊接機械手，是到現(xiàn)在為止應(yīng)用最多的工業(yè)機械手，包括點焊和弧焊機械手，用于實現(xiàn)自動化焊接作業(yè)；

（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(yè)；

（4）搬運機械手，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(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）上下料機械手，主要實現(xiàn)機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械手，如將金屬溶液澆到壓鑄機中的澆注機械手等。

國內(nèi)外行業(yè)及產(chǎn)品應(yīng)用：目前，國外機械臂制造企業(yè)有日本的YAMAHA、安川、發(fā)那科、那智不二越、Denso德國的KUKA、瑞士的ABB、意大利的Comau、丹麥的UR，中國的沈陽新松機器人、安徽埃夫特、廣州數(shù)控、遨博智能。

在國內(nèi)外市場：機械臂的應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛。例如：給無人機裝配可折疊機械臂后，無人機獲得了能在狹窄溝渠撿拾東西的能力，單獨的無人機是無法做到的;而在天宮二號中也有機械臂的應(yīng)用，空間機械臂可以代替航天員進行一系列艙外活動，降低了人類在艙外工作的風(fēng)險。生活中，機械臂假肢不僅能為截肢者提供便利，還可以作為孩子們的娛樂玩具，進行自由組合或客制化。美國舊金山一家名為Cafe?X的咖啡店，每小時能做100-120杯咖啡，而店中已經(jīng)完全不需要人類幫助，而用機械臂沖泡咖啡;Miso?Robotics和Cali?Group兩家美國公司合作開發(fā)了Flippy雙臂協(xié)作機器人，用于漢堡制作。而在醫(yī)療行業(yè)，如今的機械臂可以用來進行精密手術(shù)，第三代國產(chǎn)骨科手術(shù)機器人“天璣”，最高操作精度甚至可達0.1mm。

中國機械臂發(fā)展現(xiàn)狀：我國工業(yè)機器人起步于20實際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。

目前，中國已生產(chǎn)出部分機器人關(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)機器人。一批國產(chǎn)工業(yè)機器人已服務(wù)于國內(nèi)諸多企業(yè)的生產(chǎn)線上；一批機器人技術(shù)的研究人才也涌現(xiàn)出來。一些相關(guān)科研機構(gòu)和企業(yè)已掌握了工業(yè)機器人操作機的優(yōu)化設(shè)計制造技術(shù)；工業(yè)機器人控制、驅(qū)動系統(tǒng)的硬件設(shè)計技術(shù)；機器人軟件的設(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)已達到或接近世界水平。

隨著國內(nèi)工廠招工日益困難，這就要求工廠必須提高自動化程度。工業(yè)機械臂技術(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)，人們對裝卸機器人、碼垛機器人、搬運機器人、焊接機器人等的應(yīng)用己經(jīng)很廣泛和成熟。在當(dāng)前的機器人技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，應(yīng)用最廣泛的自動化機械裝置當(dāng)屬機械臂，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行移動，從而完成某一工業(yè)生產(chǎn)的作業(yè)要求，機械臂技術(shù)不僅可以提高生產(chǎn)效率，還可以節(jié)省人工成本。因此，機器人產(chǎn)業(yè)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(shù)產(chǎn)業(yè)，我國工業(yè)機械臂產(chǎn)業(yè)增長潛力巨大。

產(chǎn)品市場規(guī)模及銷量：據(jù)中金企信國際咨詢公布的《2020-2026年中國工業(yè)機械臂行業(yè)市場發(fā)展分析及投資戰(zhàn)略前景預(yù)測報告》統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：2017年我國工業(yè)機械臂市場規(guī)模為150.43億元，2018年我國工業(yè)機械臂市場規(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年中國工業(yè)機械臂市場不同品牌市場規(guī)模分析

單位：億元

數(shù)據(jù)統(tǒng)計：中金企信國際咨詢

2014年我國工業(yè)機械臂銷量為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年中國工業(yè)機械臂產(chǎn)品市場銷量分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計：中金企信國際咨詢

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目前，國內(nèi)工業(yè)機械臂行業(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年中國不同領(lǐng)域?qū)I(yè)機械臂需求量分析

單位：萬臺

數(shù)據(jù)統(tǒng)計：中金企信國際咨詢

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工業(yè)機械臂市場發(fā)展前景：國內(nèi)的工業(yè)機械臂技術(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,作為先進制造業(yè)不可替代的重要設(shè)備,工業(yè)機械臂的應(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《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》等政策扶持機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。有了政策支持，再加上機械臂的產(chǎn)品優(yōu)勢和廣闊的市場需求，工業(yè)機械臂在國內(nèi)的發(fā)展前景不可估量。

隨著關(guān)鍵崗位機器人替代工程、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(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國轉(zhuǎn)變。而智能制造是中國制造2025的核心，工業(yè)機械臂的應(yīng)用更是其關(guān)鍵，以工業(yè)機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)機械臂應(yīng)用的不斷擴展和智能制造的轉(zhuǎn)型，我國工業(yè)機械臂發(fā)展?jié)摿薮蟆?