工业机器人市场潜力巨大 各方协同发力助推产业创新发展
时间:2018-10-08 14:11:25 来源:前瞻产业研究院 作者:今日印刷
【内容提要】工业机器人是指面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人,在工业生产加工过程中可通过自动控制来代替人类执行某些单调、频繁和重复的长时间作业。

       加强核心关键技术开展持续研发与专利布局

  工业机器人是指面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人,在工业生产加工过程中可通过自动控制来代替人类执行某些单调、频繁和重复的长时间作业,主要包括焊接机器人、搬运机器人、码垛机器人、包装机器人、喷涂机器人、切割机器人和净室机器人。目前,工业机器人在汽车、金属制品、电子、橡胶及塑料等行业已经取得了广泛应用。
 
  机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”,是衡量一个国家创新能力和产业竞争力的重要标志,尤其是工业机器人已经成为世界各国在高科技竞争中的焦点、热点和战略制高点。近年来,我国工业机器人消费市场繁荣发展,自2013年起,我国已经连续6年成为工业机器人第一大消费国。截至2017年底,全国机器人相关企业也已达到6500多家。
 
  然而,与繁荣的市场景象相对应的却是我国工业机器人生产“重量不重质”的现状依然突出,核心专利缺失、自主创新能力不高等问题一直制约着我国工业机器人产业的高质量发展。如何在国外巨头企业占据绝对优势的情况下顺利突围,成为摆在行业发展面前的难题。对此,推进机器人产业发展是一项长期、系统的工程,还需国内各方协同发力,围绕核心关键技术开展持续研发与专利布局,加强科技成果的产业化应用,助推产业的创新发展。
 
  工业机器人:销量稳步增长,亚洲市场依然最具潜力
 
  目前,工业机器人在汽车、金属制品、电子、橡胶及塑料等行业已经得到了广泛的应用。随着性能的不断提升,以及各种应用场景的不断明晰,据前瞻产业研究院发布的《工业机器人行业产销需求预测与转型升级分析报告》统计数据显示,2013年以来,工业机器人的市场规模正以年均12.1%的速度快速增长。到了2017年中国、韩国、日本、美国和德国等主要国家销售额总计约占全球销量的3/4,这些国家对工业自动化改造的需求激活了工业机器人市场,也使全球工业机器人使用密度大幅提升,目前在全球制造业领域,工业机器人使用密度已经达到78 台/万人。2017年全球工业机器人销售额达到154亿美元,其中亚洲销售额99.2亿美元,欧洲销售额29.3亿美元,北美地区销售额达到19.8亿美元。预计2018 年随着工业机器人进一步普及,工业机器人销售额将有望突破160亿美元,其中亚洲仍将是最大的销售市场。
中国工业机器人市场被国外巨头企业占据
 
  然而,在庞大的市场需求下,工业机器人市场却牢牢被国外巨头企业占据。2016年,工业机器人的“四大家族”发那科、ABB、安川、库卡占据了全球58%的市场份额,其他国际品牌也分别在全球有超过4%的份额。相比之下,国内机器人在全球市场占有率较低,合计9.7%。在我国,“四大家族”占据了国内57.4%的市场份额,国产品牌只有32.8%,不过相比2015年的25%,国产机器人已经取得了长足的进步。
 
  我国机器人产品存在应用低端化现象,绝大多数国产机器人还主要应用于搬运、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成果不明显。另有业内专家指出,由于精密减速机、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,国产自主品牌工业机器人产品整体上仍处于价值链的中低端水平,例如在高端、技术复杂的六轴以上多关节机器人领域,国外公司占据了我国机器人市场约90%的份额。
 
  核心专利缺失,自主创新能力不强
 
  自主创新能力不强、核心部件长期依赖进口、产品以中低端为主、自主品牌认可度不高等问题已经成为我国机器人产业发展面临的困境。尤其在专利领域,核心专利缺失、国外企业专利壁垒高筑的现状是限制我国工业机器人产业高质量发展的又一阻碍。
 
  截至目前,工业机器人领域的全球专利申请总量接近1.5万件(包括同族专利),其中中国专利申请约5000件,涉及的技术领域主要为机械手、控制与调解、简单装配或拆卸、传动装置、焊接或切割等。ABB、安川、发那科等国际巨头占据了绝对的专利优势。目前国内在工业机器人应用领域发展迅速,例如3C行业以及生物医疗行业对工业机器人应用提出新要求,该领域存在布局外围专利的空间。
 
  跨国巨头在华布局专利的强度逐步加大,2011年至2016年,发那科、安川、ABB等公司不仅在华专利申请量逐年提高,并且其专利布局领域侧重于高技术含量的关键领域。工业机器人三大关键零部件分别是减速器、伺服电机、控制器,上述跨国企业在上述三个关键技术领域的专利量分别为624件、448件、937件,分别占跨国企业在华专利申请量的15%、11%、22%,合计占比为48%。虽然我国是全球最大工业机器人销售市场,但约60%的市场被掌握了核心技术和专利的这些国外企业占据。
 
  协同发力突围,核心零部件国产化的趋势逐渐显现
 
  目前,我国工业机器人研发仍以突破机器人关键核心技术为首要目标,政、产、学、研、用通力配合,初步实现了控制器的国产化。国产工业机器人正逐步获得市场认可。我国已将突破机器人关键核心技术作为科技发展重要战略,国内厂商攻克了减速机、伺服控制、伺服电机等关键核心零部件领域的部分难题,核心零部件国产化的趋势逐渐显现。
 
  此外,国内一些企业在工业机器人方面的自主研发水平和能力实现了长足进步。如,宝鸡秦川机器人生产的RV减速机已形成17种规格60多种速比的产品系列,年产突破万台;苏州绿的谐波减速器完成了2万小时的精度寿命测试,超过了国际机器人精度寿命要求的6000小时;中国运载火箭技术研究院以能自动清除太空垃圾的空间机械臂为原型,推出了国内首个面向环卫垃圾分拣领域的机器人,分拣率达93%,工作效率是传统人工分拣垃圾的8倍。
 
  应加快构建面向全行业的国家级机器人创新中心。依托机器人重点领域技术研发机构和骨干企业牵头组建国家机器人创新中心,发挥行业骨干企业主导作用、中小企业协同配套作用、高校科研院所技术支撑作用、行业中介组织的保障服务作用,形成联合开发、优势互补、成果共享、风险共担的产、学、研协同创新机制,畅通科技成果转化和技术转移渠道。
 
  在知识产权领域,业内也在谋求通过专利运营的方式来促进工业机器人行业的创新发展。广东省粤科国联知识产权投资运营基金发起成立了工业机器人专利池,希望通过此方式集聚产业创新资源、促进产业知识产权协同运用,助力产业创新发展。
 
  面对我国工业机器人企业的专利数量偏少、技术并不领先、核心专利缺失的情况,政府、产业联盟、企业、高校及科研院所还需协同发力,制定工业机器人关键核心零部件的技术开发路线,围绕全球工业机器人的技术热点寻求技术突破,积极探索企业与高校、科研院所的产学研合作体系,大力促进科技成果的产业化应用。
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