“其實我們等待這一天已經(jīng)很久了?！毖邪l(fā)人員陳宇，參與了中國首批具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)焊接機器人，曾如此表示。
近年來，我國工業(yè)機器人產(chǎn)量和銷量出現(xiàn)雙增，制造業(yè)市場從未像今天這般迫切需要工業(yè)機器人。據(jù)國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)，2021年中國工業(yè)機器人產(chǎn)量達36.6萬臺，同比增長54.4%；銷量為25.6萬臺，同比增長48.8%。據(jù)《“十四五”機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，我國已經(jīng)連續(xù)8年成為全球最大的工業(yè)機器人消費國。
【資料圖】
然而，在國內(nèi)工業(yè)機器人市場趨勢向好的情況下，工業(yè)機器人廠商也面臨許多問題，其中成本問題尤為緊要。
成本，成本，還是成本對于企業(yè)而言，降低成本永遠是真命題，工業(yè)機器人廠商也不例外。
如果將一臺工業(yè)機器人分拆開來，其組件包括上游核心零部件、中游機器人本體、下游系統(tǒng)集成三大部分。其中上游核心零部件技術(shù)難度最大，成本占比高達7成；中游機器人本體技術(shù)難度跟隨上游核心零部件，成本占比約20%；下游系統(tǒng)集成技術(shù)難度較低，主要取決于落地場景。
值得注意的是，一臺完整的工業(yè)機器人的零部件遠不止上述三類。以協(xié)作機器人為例，除了減速器、控制器和伺服系統(tǒng)，協(xié)作機器人還使用直驅(qū)電機、模塊化的編碼器、關(guān)節(jié)力矩傳感器和安全控制器等特殊的零部件。且若上游零部件成本價格居高不下，中游機器人本體和下游集成系統(tǒng)的成本和價格也將難以下降。
從成本占比最高的工業(yè)機器人上游核心零部件來看，上游核心零部件主要分為減速器、控制器和伺服系統(tǒng)。據(jù)億歐智庫《2022中國工業(yè)機器人市場研究報告》，該三大核心零部件的成本占工業(yè)機器人總體成本的60%，其中減速器成本占比最高，達30%，其次是伺服系統(tǒng)（20%）和控制器（10%）。
此外，就毛利率來看，上游核心零部件的毛利率也更高，其中成本占比最高的減速器的毛利率也最高，達40%，其次是伺服系統(tǒng)（35%）和控制器（25%）。
減速器于機器人，就像動力電池于智能汽車，其重要性和成本占比都最高。所以，這里我們重點關(guān)注工業(yè)機器人上游核心零部件中成本占比最高的減速器。
減速器作為伺服系統(tǒng)的搭檔，相當(dāng)于安裝在伺服電機和執(zhí)行機構(gòu)之間的“剎車”。減速器的核心難點主要在于精密加工、齒面熱處理、裝配精度、大規(guī)模生產(chǎn)與檢測等工藝環(huán)節(jié)上，這恰恰是我國制造業(yè)基礎(chǔ)配套體系中最薄弱的部分，需要長期的經(jīng)驗積累。
目前，市面上加速器包括RV減速器和諧波減速器兩款主流減速器及Spinea特用減速器，三者占比分別為4:4:2。其中RV減速器與諧波減速器在應(yīng)用上呈互補關(guān)系，前者主要應(yīng)用于20KG以上的機器人關(guān)節(jié)，后者則在20KG以內(nèi)的機器人關(guān)節(jié)。
不同類型的機器人以其結(jié)構(gòu)的區(qū)別對減速器的需求也有所區(qū)別，相關(guān)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，在目前投入應(yīng)用的機器人中，通常來說，多關(guān)節(jié)機器人所需減速器最多，平均一臺多關(guān)節(jié)機器人需要3.5臺諧波減速機和4臺RV減速機；坐標(biāo)機器人平均需要1臺諧波減速機和3臺RV減速機；SCARA機器人和并聯(lián)機器人則分別需要3臺和1臺諧波減速機。
據(jù)IFR統(tǒng)計，2020年以來，全球工業(yè)機器人銷量總體呈現(xiàn)上升趨勢，且受此帶動，作為工業(yè)機器人的核心零部件，機器人減速器市場也迎來高速發(fā)展。
在減速器供給方面，據(jù)中國通用機械工業(yè)協(xié)會、中國機械工業(yè)聯(lián)合會機經(jīng)網(wǎng)數(shù)據(jù)，近年來中國減速器產(chǎn)量波動較大。2019年我國減速器產(chǎn)量增長較快，達到852萬臺，同比增長51.3%；2020年，中國減速器生產(chǎn)穩(wěn)定增長，產(chǎn)量為917萬臺，同比增長7.6%；2021年我國減速器產(chǎn)量有望突破1000萬臺。
減速器國產(chǎn)替代“進行時”據(jù)Business Research Company數(shù)據(jù)，2015-2019年，全球減速器市場由2849億元增長至4053億元，年均復(fù)合增長率達到9.2%。
減速器市場是一塊大蛋糕，不過遺憾的是，目前國內(nèi)機器人公司在包括“控制器”“伺服系統(tǒng)”“減速器”的工業(yè)機器人三大核心零部件話語權(quán)均不高。
總體來看，國內(nèi)機器人企業(yè)主要集中在機器人中游本體制造和下游集成環(huán)節(jié)，在核心零部件領(lǐng)域同國外廠商仍有一定差距。其中，減速器具有較高的技術(shù)壁壘，該領(lǐng)域基本被日本企業(yè)壟斷。
據(jù)2021年3月哈工大機器人(合肥)國際創(chuàng)新研究院發(fā)布的《中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告(2020～2021)》統(tǒng)計數(shù)據(jù)，截至2020年，日本機器人減速器企業(yè)占據(jù)了全球80%以上的市場份額。其中，日本納博特斯克市場占有率達到60%，排名第一；日本哈默納科(諧波傳動系統(tǒng)有限公司)的市場占有率達到15%，排名第二。其他減速器市場參與者還包括日本新寶、住友電工等。
實際上，減速器在我國的發(fā)展已有近40年的歷史，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟及國防工業(yè)的各個領(lǐng)域。數(shù)十年間，減速器產(chǎn)品已從最初單一的擺線減速機，發(fā)展到現(xiàn)在的多品類，即擺線減速機、無級變速器、齒輪減速機、蝸輪蝸桿減速器、電動滾筒等。
“十二五”期間，節(jié)能減排環(huán)保型減速器逐漸取代高能耗、高污染、低效率減速器，減速器行業(yè)進入大改革，慢慢擺脫對囯外技術(shù)的依賴，減速器廠商開始自主研發(fā)節(jié)能環(huán)保型產(chǎn)品。2015年以來，《中國制造2025》要求突破突破機器人減速器等高端產(chǎn)品的技術(shù)，國內(nèi)減速機技術(shù)逐漸開始進入追趕期，隨著國內(nèi)RV減速器和諧波減速器的部分量產(chǎn)，國內(nèi)精密減速器行業(yè)進入國產(chǎn)替代階段。
以諧波減速器為例，該減速器技術(shù)壁壘高，向上突破難度大，但一旦實現(xiàn)大規(guī)模國產(chǎn)替代，廠商也能夠享受更多技術(shù)紅利。國內(nèi)諧波減速器廠商綠的諧波曾測算，2020年國內(nèi)工業(yè)機器人用諧波減速器國產(chǎn)化率約27%，假設(shè)2025年國產(chǎn)化率提升至40%，將對應(yīng)19億元市場空間。諧波減速器實現(xiàn)國產(chǎn)替代、自主可控是核心零部件發(fā)展的必經(jīng)之路。
綠的諧波2021年報顯示，該公司報告期內(nèi)主營收入4.43億元，同比上升104.77%；歸母凈利潤1.89億元，同比上升130.56%；扣非凈利潤1.47億元，同比上升214.47%。其中2021年第四季度單季度主營收入1.24億元，同比上升82.95%；單季度歸母凈利潤4724.28萬元，同比上升154.36%；單季度扣非凈利潤3775.94萬元，同比上升203.97%；毛利率52.52%。
綠的諧波在財報中表示，該公司實現(xiàn)營收和凈利的雙增長，主要是下游機器人廠商采用國產(chǎn)減速器實現(xiàn)進口替代。
華福證券表示，借鑒日本工業(yè)機器人崛起之路，核心零部件的自主可控是中國工業(yè)機器人崛起的前提。
日本從歐美引進工業(yè)機器人技術(shù)，并逐步發(fā)展為全球機器人產(chǎn)業(yè)最強大的國家。究其原因，除了勞動力缺乏倒逼、政策支持、下游汽車和3C產(chǎn)業(yè)的培育之外，全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展是主要驅(qū)動力。完整的產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)谷障禉C器人廠商具有成本低、周期短的零部件供應(yīng)優(yōu)勢，更具行業(yè)競爭力。
核心零部件是工業(yè)機器人獲勝的制高點。目前來看，諧波減速器已實現(xiàn)技術(shù)突破，可實現(xiàn)進口替代，但RV減速器由于傳動精度、扭轉(zhuǎn)剛度、穩(wěn)定性等性能問題，仍然依賴進口。這是掣肘國內(nèi)機器人廠商發(fā)展的“癥結(jié)”，同時也是國產(chǎn)RV減速器廠商的突破機會。
尾聲任何事物都是不斷向前發(fā)展的，減速器的技術(shù)變革也在時刻發(fā)生。
如今，將減速器、電機、電子設(shè)備等部件模塊化集成于單一機電驅(qū)動系統(tǒng)的機電一體化產(chǎn)品，正在成為減速器企業(yè)品類發(fā)展新趨勢。
機電一體化產(chǎn)品通過集成動力傳動及控制功能，簡化設(shè)計、節(jié)省空間，極大提高了電機和減速器的契合度、可靠性和自動化程度，提升機械設(shè)備的運行效率。
國外減速器廠商哈默納科率先提出“整體運動控制”概念，將諧波減速器與電機、傳感器等組合，提供高附加值模塊化產(chǎn)品，該公司如今已形成諧波減速器、機電一體化兩大業(yè)務(wù)。
無獨有偶，國內(nèi)減速器廠商也正在發(fā)力，力求迎頭趕上新趨勢。比如綠的諧波也已經(jīng)形成以諧波減速器、機電一體化產(chǎn)品、精密零部件為主的產(chǎn)品布局，覆蓋多個下游領(lǐng)域。
