作为人类科技的集大成者和现代制造业升级的重中之重，工业机器人(工业机器人)一直是世界上主要的工业中国被视为需要发展的产业之一。在中国，《中国制造2025》大力推进的重点领域中，“高端数控机床和机器人“也在名单上。
为此，我们特别推出了“工业机器人专题策划，详细阐述行业上中下游及市场机会。这个话题分为四个部分，本文是“工业机器人行业概况。
▍定义
目前，各行各业都在“工业机器人“的概念有不同的定义。根据ISO 8373，“工业机器人“是指自动控制、可重复编程、多用途的机械手，它可以对三个轴或更多轴进行编程，无论它是固定的还是移动的，并且适用于工业自动化。
[定义术语]
自动控制:在无人直接参与的情况下，利用附加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某一工作状态或参数按照预定的规则自动运行；
可再编程:设计可以改变编程动作或辅助功能，而无需物理改变；
多用途:它可以适应不同的物理应用。
[定义参数]
轴数:取平面上任意一点需要两个轴；要得到空间中的任何一点都需要三个轴。为了完全控制操纵器终端(即腕部)的指向，需要另外三个轴(偏航、俯仰和滚动)。一些设计(例如SCARA机器人)牺牲机动性，换取成本、速度和精度；
自由度:通常与轴的数量相同；
工作信封:在空间中机器人无障碍区域；
运动学:机器人刚体组件和关节的实际配置决定了机器人所有可能的行动。机器人运动学的类别包括关节类型、捕捉坐标类型、平行类型和。SCARA；
承载能力或有效载荷:机器人能举起多少重量；
速度(Speed):机器人机械臂终端多快可以定位？这个参数可以用各轴的角速率或线速度来定义，也可以用复合速率来定义，即机械手的终端速率；
加速度:轴加速的速度。这是一个限制因素，因为当短距离移动或需要经常改变方向的复杂路径时，机器人可能无法达到其最大速度；
精确度:机器人离要求的位置有多近。精确度的衡量标准是机器人绝对位置和要求位置之间的差距。通过使用外部传感设备，如视觉系统或红外线，可以提高精度；
再现性(重复性):机器人再次回到程序设定的某个位置的能力有多好。这和准确性不一样。可能会被告知，当它走到某个X-Y-Z位置时，只走到离那个位置不到1 mm的地方，所以这是一个精度问题，可以通过修正来改善。但是，如果该位置被示教并输入控制器存储器，并且每次返回到距离示教位置0.1毫米以内的位置时，其再现性在0.1毫米以内..
▍历史
"机器人“克隆人”一词最早出现在1921年卡雷尔·恰佩克写的一部科幻剧里，该剧讲述了在一个社会里，克隆人被当作奴隶对待，结果机器人推翻大师的故事。
已知最早的ISO定义的工业机器人它由“比尔”格里菲斯·p·泰勒于1937年完成，并于1938年3月发表在杂志《梅卡诺》上。这种类似起重机的装置由电机驱动，可以实现五个运动轴，包括抓取和抓取旋转。
1956年，世界上第一个工业机器人公司Unimation成立。它发明了一种重量近2吨的突破性机械臂，可以根据预先编程的指令取放物品。搬运非常适合重物。
1961年，尤尼马特机器人存在通用汽车公司首次亮相，它是用来运输热压铸金属零件，并把他们焊接到车身部件。
通用汽车公司使用Unimate机器人
在1969年，机器人先驱Victor Scheinman开发了斯坦福手臂，这是世界上第一个电动关节。机器人手臂。它被视为机器人技术上的突破，因为它在6个轴上操作，与之前的相比。单轴或者两轴机运动自由度更大。
斯坦福臂标志着关节类型机器人在革命之初，它改变了制造业装配线，并推动包括库卡和ABB。机器人许多企业，包括机器人公司的发展。
斯坦福arm
1973年，ABB机器人公司赫库卡机器人公司杜江机器人推向市场。横丝机器人公司介绍了IRB 6，它是世界上第一个商业化的全电动微处理器控制器。机器人。
也是在1973年，库卡机器人公司做了第一个机器人它被称为FAMULUS，也是第一个具有六个机电传动轴的多关节。机器人。
在20世纪70年代末，工业机器人兴趣越来越浓，很多公司已经进入这个领域。在1984年，机器人狂热的顶峰，Unimation公司是西屋电气吗公司以1.07亿美元收购。1988年，西屋电气公司公司将Unimation卖给法国的Stobier Favergis SCA。公司。
20世纪的大部分时间里，机器人该行业仍然专注于关节式机械手。
进入21世纪后，工业机器人开始移动化，互联化，智能化，人机化协作发展的方向。
▍工业机器人工业链条
工业机器人产业链包括上游核心部件、中游本体和下游系统集成。上游核心部件包括减速器、伺服系统和控制器，分别占整机成本的30%、20%和20%左右。中流体包括关节型。机器人，直角坐标机器人，圆柱坐标机器人、SCARA 机器人和球坐标机器人；下游系统集成包括单一系统集成和综合系统集成。
[上游核心组件]
该减速器工业机器人最关键的核心部件，全球市场集中度高，CR3高达85%。其中日本Nabotsk (RV减速机)市场占60%，日本Harmonaco(谐波减速机)市场占15%。
GGII数据显示，国内机器人减速机70%以上的市场份额被国外减速机企业垄断(Nab、HD、住友、新宝等。)，而且国产化率不到30%。
1.还原剂
原动机和工作机中的减速器或执行机构机构起着匹配转速和传递扭矩的作用，是比较精密的机器。使用它的目的是降低转速，增加扭矩。机器人速度和精度与减速器有关。
减速器一般用于低速大扭矩的传动设备。电机、内燃机或其他高速运转的动力通过减速器输入轴上齿数少的齿轮与输出轴上的大齿轮啮合，达到减速的目的。普通减速器也会有几对原理相同的齿轮来达到理想的减速效果。大小齿轮的齿数比就是传动比。
工业机器人每个关节都需要配一个减速器，也就是六轴工业机器人需要六个减速器。
工业机器人减速器主要有两种:RV减速器和谐波减速器。RV减速器主要用于重载荷(20kg以上)的关节，谐波减速器主要用于低载荷(20kg以下)的关节。其中RV减速机市场占有率在70%以上。
ⅰ.RV减速器
RV减速器由前级行星齿轮减速器和后级摆线针轮减速器组成。具有振动小、噪音低、能耗低、结构紧凑、传动比大、在一定条件下可自锁等特点，是最常用的减速器之一。
RV减速器优于机器人常用的谐波传动具有高得多的疲劳强度、刚度和寿命，回程误差精度稳定，不像谐波传动，随着使用时间的增加，运动精度会明显降低。所以这个RV减速器是先进的。机器人在传动中有逐步替代谐波减速器的发展趋势。
ⅱ.谐波减速器
谐波齿轮减速器由内齿固定的刚性轮、柔性轮和使柔性轮径向变形的波发生器组成。谐波齿轮减速器是齿轮减速器中的一种新型传动结构，它利用柔性齿轮产生可控的弹性变形波，使刚性轮和柔性轮的轮齿相对错开来传递动力和运动。
谐波齿轮减速器具有精度高、承载能力大的优点。与普通减速器相比，由于少用50%的材料，其体积和重量至少减少1/3，主要用于小载荷。工业机器人还是大号的机器人的终端轴。
2.伺服系统
伺服系统也叫伺服系统，工业机器人伺服系统由伺服电机、伺服驱动器和伺服控制器组成，主要用于驱动。机器人关节。
伺服系统是使对象的位置、姿态和状态等输出控制量跟随输入目标(或给定值)任意变化的自动控制系统。它的主要任务是根据控制指令的要求对功率进行放大、变换和调节，使驱动装置的转矩、速度和位置控制非常灵活方便。
从系统组成的性质来看，有电动伺服系统、液压伺服系统、电液伺服系统和电-电伺服系统。
2018年国内伺服系统市场规模60亿元，中国工业机器人伺服电机主要被国外品牌垄断，其中日本品牌约占50%，欧美品牌约占30%，中国和台湾省品牌约占10%，中国大陆企业约占10%。国产品牌主要有汇川、台达、埃斯顿。公司，主要针对中小型伺服。
3.控制器
控制器本质上是一个数据处理器，其主要任务是控制。工业机器人工作空间中的运动位置、姿态和轨迹，操作顺序和动作时间等。同时具有编程简单、软件菜单操作、人机交互界面友好、在线操作提示、使用方便等特点。每组多轴机器人由控制系统控制。
存在机器人在核心部件中，控制器的技术难度是最低的，所以由我国国内企业开发。工业机器人控制器软件产品可以满足大多数功能要求。并且由于控制需要和工业机器人本体论是和国际主流紧密相关的。工业机器人本体制造商通常倾向于独立生产控制器，从而确保机器人稳定性和技术体系。
[中游本体]
工业机器人按机械结构可分为:
笛卡儿机器人/笛卡尔坐标机器人笛卡尔机器人:运动自由度内置于空间直角关系，轴与笛卡尔坐标系相关。机器人；
SCARA:即选择符合性装配机械臂是一种具有三个旋转关节的机械臂，最适合平面定位，应用于装配用于操作的机械手；
SCARA
铰接式机器人关节机器人:至少有三个旋转关节。机器人；
平行/三角形机器人(并联/Delta机器人):机械臂为平行杆结构。机器人；
圆柱机器人(圆柱形机器人):轴形成圆柱坐标系。机器人。
[下游系统集成]
机器人本体本身无法完成工作，需要系统集成后才能供终端客户使用。机器人系统集成是指中的系统集成。机器人固定装置和其他支持系统安装在车身上，以完成特定的功能。工业机器人自动化应用的重要组成部分。
例如，在注射成型中，冲压，研磨，喷涂、装配、焊接、雕刻、压铸、装配、装卸等制造领域，分别采用不同的系统集成解决方案，形成了焊接机器人，装载和卸载机器人、喷涂机器人、装配机器人适用于不同的应用领域。工业机器人。
行业主要是汽车、3C电子、食品饮料、医疗和新能源。
横丝机器人焊接汽车工业部件
市场
目前，世界上工业机器人市场集中度高，FANUC(发那科)、安川，ABB和库卡(收购美的)的市场份额合计超过50%。
根据国际机器人国际机器人联合会(IFR)发布了2020年世界机器人Report(世界机器人报告2020)，在世界各地的工厂运行。工业机器人数量达到270万台，增长12%，创下历史新高。
新型机器人销量仍处于高位，2019年全球出货量37.3万台。这与2018年相比下降了12%，但仍是历史第三高的销量。
“在智能生产和自动化的推动下，五年内(2014-2019)工业机器人在全球范围内实现了85%左右的增长。“国际机器人该联合会主席米尔顿·盖里说。
2019年，工业机器人它还创造了平均密度的新的全球纪录，每10，000名员工有113个单元。从地区来看，西欧(225台)和北欧国家(204台)工业机器人最多，其次是北美(153)和东南亚(119)。
全球自动化程度最高的前10个国家和地区分别是:新加坡(1)、韩国(2)、日本(3)、德国(4)、瑞典(5)、丹麦(6)和中国。香港(7)、中国台湾省(8)、美国(9)、比利时和卢森堡(10)。
到目前为止，工业机器人密度最高的国家仍然是新加坡，2019年每万名员工918台。机器人。电子产业，尤其是半导体和电脑外设，是新加坡。工业机器人我们的主要客户占总营业存量的75%。
韩国排名第二，2019年每万名员工868台。韩国是LCD和存储芯片制造的市场领导者，如三星和LG。公司位居前列，也是机动车和电动车电池制造的主要生产基地。
日本(每万名雇员364人)机器人)和德国(346台)，分别位列第三和第四。日本是世界上最重要的国家。机器人制造业大国，占全球47%。机器人该产品是日本制造的。电气和电子行业占34%，汽车行业占32%，金属和机械行业占13%。
德国目前是欧洲最大的。机器人欧洲市场，38%工业机器人在德国一家工厂工作。德国汽车工业机器人密度居世界前列。该行业从业人数从2010年的72万人持续增长到2019年的近85万人。
瑞典仍然排名第五，机器人金属的密度是274个单位工业作业的份额是35%，另外35%在汽车里。工业中等。
美国人机器人密度增加到228个单位。机器人。2019年，美国汽车市场再次成为仅次于中国的全球第二大汽车市场，汽车和轻型汽车产量位居第二。美国和中国都被认为是全球汽车制造商竞争激烈的市场。
还有中国。工业机器人密度世界排名第15。除了汽车生产，中国还是电子设备、电池、半导体和微芯片的主要生产国。
2019年，中国占领了全世界。工业机器人市场收入份额为27.0%，单位出货量份额为44.5%。
▍趋势和前景
2019年，世界工业机器人市场规模为218.3亿美元，预计到2027年将达到664.8亿美元，年复合增长率为15.1%。到2023年，中国市场将占全球。工业机器人单位装运的一半。
【协作机器人】
协作类型工业机器人(协作机器人)是与工业部门员工协作旨在执行任务。IFR定义了两个类别。协作二手的机器人，一个是给协作为使用而设计机器人它们符合ISO 10218-1标准；另一种类型不符合ISO 10218-1的要求。但这并不意味着。机器人不安全。它们可能遵循不同的安全标准，例如国家或内部标准。
满足上述要求协作机器人类型差异很大，在技术谱系的一端是传统。工业机器人它在一个独立的工作区工作，工人可以定期进入，而不必提前关闭它。机器人电源。机器人传感器可以安装在工作区，以检测人体运动。另一端，是专门设计的。工业机器人在共享的工作空间中与人一起工作，这些机器人通常被称为“cobot”，它们的设计具有各种技术特征，以确保当工人有意或无意地直接接触时，它们不会造成伤害。
目前，协作机器人我们的市场仍处于初级阶段。最终用户和系统集成商仍在积累设计和实现的经验和理解。协作什么有用，什么没用。
2019年，安装工业机器人其中，约4.8%(37.3万多名中的1.8万名)是机器人，比2018年增长11%。
【工业机器人还有AI]
人工智能被应用于机器人工业可以给企业带来新的机遇，提高生产力，让工作更安全，节省人们的宝贵时间。目前很多研究都致力于用人工智能来扩展。机器人的功能。
市场上的应用包括使用人工智能来:
让机器人对环境的感知和反应能力大大提高了。机器人可以执行的功能范围；
使最优化机器人和过程性能，用于公司省钱；
制造机器人它可以像移动和交互式信息系统一样工作，以节省个人时间。
[智能互联]机器人】
IFR已确认。机器人在更广泛的自动化策略中，有五个常见的场景:
自动化生产:订单输入、产品设计等生产的第一阶段与下游流程相衔接，如零件订购、机器调度等，使制造商可以立即了解生产新产品或订单的资源影响，更好地优化生产组织；
优化性能:将机器人和其他机器连接到中央计算服务器，以便制造商可以提取和汇总数据，用于机器性能的实时或追溯优化，以避免计划外的机器停机时间；
数字双胞胎:机器人并且其他生产机器的虚拟表示使制造商能够在实施之前模拟操作和参数以及程序变化的影响，从而改进生产计划并避免昂贵的停工期；
机器人机器人即服务:在按使用付费的基础上采用机器人这对中小厂商尤其有利，可以节省前期资金投入和不可预测的维护成本，使其运营费用可预测；
感知和响应:传感器和视觉系统支持机器人能对其外部环境做出实时反应，不断扩大机器人可以执行的任务范围和移动性。
▍结论
以上仅针对工业机器人行业概况的介绍将从产业链的上游核心部件、中游本体、下游系统集成等不同阶段进行，并从国内外进行详细分析。工业机器人产业地位和竞争优势。