机器人行业报告：人口结构与下游驱动，机器人产业高速成长

结论：人口老龄化和锂电、光伏等下游行业迅速发展带来大量自动化需求，叠加经济复苏后的制造业整体向好，作为通用设备的机器人及其相关产业链直接受益。同时，《机器人+应用实施方案》等相关政策推出有望加速机器人应用落地。 我们推荐：工业机器人龙头埃斯顿、工业自动化解决方案龙头博实股份、核电机器人龙头景业智能、工控自动化头部供应商禾川科技、国内空心杯电机龙头鸣志电器、国内通用减速机龙头国茂股份、国内小模数齿轮领先供应商丰立智能。 人口结构变化和下游需求驱动，中国机器人产业迎来高速发展。随着老龄化程度的不断加深，我国劳动力人口占总人口比重逐渐降低，适龄劳动人口的数量也在不断下降。同时伴随着制造业工人工资不断提高，各企业用人成本大大增加，出于提效降费需求，机器人代工将成为长期稳定趋势。下游需求上，一方面，机器人作为通用设备，下游应用广泛，有望受益于制造业整体复苏；另一方面，锂电、光伏等新能源行业的规模化、智能化、精密化生产成为趋势，带来持续景气的机器人需求。其中，随着动力电池（尤其是储能应用）装机快速增长，锂电机器人市场预计仍能维持近30%增速，同时，光伏新技术路线带动电池片新产线投建，有望对机器人产业带来推动。 人形机器人驱动千亿关键零部件市场，进口替代任重道远。减速器、伺服电机和控制器等关键零部件在机器人成本占比在70%左右，减速器市场约80亿，其中谐波约30亿，外资品牌占比超过30%，RV约50亿，外资品牌占比超过50%，且两大市场第一大供应商均为日本品牌，国产化空间较大；伺服系统整体市场280亿，工业机器人用伺服系统约30亿，其中，海外品牌占比仍超过40%，汇川已成为国内伺服系统份额第一，但其余国产品牌份额仍低于5%；工业机器人控制器市场规模约15亿，其中外资品牌占比超过60%。整体看，机器人关键零部件国产化率仍较低，进口替代任重道远。同时，特斯拉人形机器人为代表的服务机器人复杂结构，有望带来大量零部件需求，我们判断2030年机器人关键零部件市场有望达到千亿级。 风险提示：宏观经济大幅下行、新产品研发不及预期、市场竞争加剧。 1.历经近百年历史，工业、服务和特种机器人逐步 发展成形 1.1.机器人步入智能期，包括工业、服务和特种三类 全球化发展与智能化要求成为机器人产业新趋势。根据国际标准化组织ISO的定义，机器人是一种能够通过编程和自动控制来执行诸如作业或移动等任务的机器。机器人产业的形成除了具有机器人技术系统之外，还需要机器人的制造系统，即具有专门生产机器人的整机、主机元件和配套设备的厂家。因此，机器人产业的形成关键在于机器人制造和机器人使用结合的紧密程度。从这个意义上讲，机器人产业发展划分为四个阶段：产业孕育期、产业形成期、产业发展期和智能化时期。 1）产业孕育期（20世纪50-60年代）：该阶段机器人产业发展主要发生在美国。20世纪60年代中期，美国企业中出现了各种各样的遥控机械手或称操作器，能像人手一样灵活地进行各种作业，使机器人制造有了生产基础。此外，日本川崎公司从美国引进机器人和机器人技术，并于1968年试制出第一台川崎Unimate机器人。与此同时，大小工厂竞相研制机器人，为机器人全球产业的形成奠定了基础。 图1：川崎公司开辟日本机器人产业历史 2）产业形成期（20世纪70-80年代）：主要发生在日本。为了使机器人产业稳步发展，1973年以米本完二为首发起成立了日本产业用机器人协会，成为制造厂与用户之间的纽带。1980年，日本已经拥有包括生产固定程序等简易机器人在内的生产厂家120多家，仅生产高级机器人的厂家就有70家，占世界这类厂家总数的40%。工业机器人的年产量达到19300台，累计生产台数76700台，占世界拥有量的70%左右，年产值为784亿日元，累计产值2339亿日元，居世界各国之首，堪称世界“机器人王国”。日本机器人的广泛应用使美国政府与企业对于工业机器人的应用认识有了改变，开始制定机器人重点技术路线，机器人行业的发展集中于航空、核工程、海洋等特殊领域的高级机器人的开发，机器人的主要用户是政府和军方。 3）产业发展期（20世纪90年代-21世纪初）：该阶段机器人产品的主要特征是研发多样化和市场全球化。机器人开发范围不断扩大，服务机器人、特种机器人进入研究阶段。日本、美国等国在满足本国需求的同时，不断向外输出机器人产品，市场逐步趋于成熟。1996年，那智不二越公司拓展其机器人业务至切割工具、轴承等领域。1997年，日本本田技研工业株式会社研究出第一代仿人机器人ASIMO。20世纪90年代后期，美国在语音识别技术、图像识别和分析领域加紧布局，使美国在机器人软件领域处于领先地位，推动了机器人向智能化方向发展。1999年，Intuitive Surgical公司推出达芬奇手术机器人。德国、瑞士等国的机器人产业这时也开始形成规模。 图2：本田公司研究出第一代仿人机器人ASIMO 图3：达芬奇手术机器人为医疗助力 4）智能化时期（21世纪初期至今）：主要特征是机器人市场稳步增长，智能化成为发展趋势，工业机器人产业链极具优势。进入21世纪后，受到劳动力不足、人口老龄化等刚性需求的驱动，与人均可支配收入提升和物联网、大数据、计算机、人机交互等先进技术快速迭代的影响，人们对机器人的需求日益多样化且要求机器人更加智能化。 应用场景广阔，机器人细分赛道增长未来可期。按用途划分，智能机器人主要可以分为工业机器人、服务机器人、特种机器人三类，其中工业机器人由于具有明显的先发优势，目前在市场中占据主要地位。但是在中国居民生活质量要求逐渐提高的背景下，服务机器人的应用场景受到场景化需求牵引将会不断拓展，其成长空间广阔，在未来几年市场份额有望赶超工业机器人。此外随着机器人技术的进步和应用的不断深化，特种机器人在军事、极限作业、应急救援等领域可以发挥巨大的作用，其前景同样可观。 图4：按应用领域，机器人可分为工业、服务和特种机器人 1.2.工业机器人：历经80余载，逐渐走向多元 推陈出新，工业机器人不断走向多元和成熟。工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能。按照发展阶段，可以将工业机器人划分为初代工业机器人、第二代工业机器人和现代工业机器人。 第一阶段：初代工业机器人，20世纪50-60年代。1954年，美国发明家乔治·德沃对其可以存储工厂中移动零件逐步数字指令的设备申请了一项专利，标志着第一台可编程机器人的诞生。1958年，乔治·德沃联合创立了世界上第一家机器人公司Unimation，该公司于1959年制造出第一台工业机器人Unimate，并在1961年将该机器人投入通用汽车工厂生产。1962年，美国机械与铸造公司制造出世界上第一台圆柱坐标型工业机器人，命名为Verstran。三年后，MIT首次向人们演示了具有视觉传感器的机器人系统，成为机器人发展第一二阶段的重大过渡性事件。 第二阶段：第二代工业机器人，20世纪70-90年代。该阶段机器人在初代机器人的基础上进一步添加视觉、力觉、触觉等感觉系统，许多现在仍广泛使用的工业机器人均在这一阶段被发明。1973年，德国库卡公司将其使用的Unimate机器人研发改造成其第一台产业机器人Famulus，这是世界上第一台机电驱动的六轴机器人。1975年，Olivetti公司开发出直角坐标机器人“西格玛”，它被应用于组装领域。1978年，美国Unimation公司推出通用工业机器人PUMA应用于通用汽车装配线，这标志着工业机器人技术已经完全成熟。1978年SCARA机器人于日本山梨大学，该机器人的特性特别适合于装配工作。1992年，瑞士Demaurex公司出售其第一台应用于包装领域的Delta机器人给罗兰公司用于生产，目前Delta机器人广泛应用于包装工业、医疗和制药行业等。 第三阶段：现代工业机器人，21世纪初至今。该阶段工业机器人开始向智能化特点靠拢。2002年，由美国波士顿公司和日本公司共同申请了第一件智能机器人专利“机械狗”。2010年日本发那科公司推出“学习控制机器人R-2000iB”，该机器人无需任何复杂操作，只需操作人员启动其动作程序其就能自动进行循环学习。2011年2月14日，在美国佛罗里达州的肯尼迪航天中心，美国宇航局的Robonaut机器人搭乘航天飞机进入太空探索，成为首个进入太空的仿人型机器人。2014年ABB推出双7轴臂协作机器人YuMi，第二年川崎推出双腕平面关节型机器人duAro。 在科技日新月异发展的当下，工业机器人仍在高速创新，为生产制造提供更加有力的支持。 图5：工业机器人不断发展进步 工业机器人拥有众多细分类型，可更好满足生产要求。作为最早投入使用的机器人，工业机器人诞生的目的就是为了满足提高生产效率的要求。随着智能制造概念的普及和推广，工业机器人在以汽车制造、金属机械制造、电子制造为代表的各大工业领域得到了广泛的应用，并衍生出直角坐标型、并联型、SCARA、多关节型和协作型机器人等细分种类以更好满足制造业需求。 表1：工业机器人种类繁多更好满足制造业需求 1.3.服务机器人：技术进步加速落地，场景不断拓展 技术进步加速服务机器人落地，受场景化需求牵引应用场景不断拓展。服务机器人可分为专业服务机器人和家用服务机器人，分别满足不同方面的需求。20世纪70-90年代，在计算机、传感器等技术的发展下，服务机器人开始具备初步的感知协调能力，以医疗服务机器人为代表的专业服务机器人进入市场。伴随云计算、物联网、人工智能等更加先进的技术取得突破以及经济发展带来的人民对生活质量要求的提升，家用服务机器人逐渐走入更多百姓家中、为他们带来便捷与舒适的生活体验。 表2：服务机器人渗透生活各个领域 人型机器人成为服务机器人细分领域下一个重要发展赛道。人形机器人是旨在模仿人类外观和行为的机器人，尤特指具有和人类相似肌体的种类，集机、电、材料、计算机、传感器等多门学科于一体。从1973年早稻田大学加藤一郎发明世界上第一台人形机器人Wabot-1至今，人形机器人技术不断迭代，产品推陈出新，共经历三个发展阶段。 第一阶段：基本功能实现阶段，2000年之前。在这一阶段，人形机器人已实现行走、抓握等基本动作。 图6：人形机器人发展第一阶段实现行走等基本功能 第二阶段：基本功能完善阶段，2000-2015年。在此期间人形机的基本功能得到完善，实现了跑步、人机交互、简单地与人沟通、协助人类完成体力劳动及科研工作。 图7：人形机器人发展第二阶段基本功能得到进一步完善 第三阶段：下游应用探索阶段，2015年至今。在这一阶段人形机器人主要应用于协助科学研究、个人护理、教育、社交等领域，部分机型已实现商业化走入大众生活中。2021年8月在特斯拉首个AI Day其Tesla Bot-Optimus人形机器人首次向大众亮相，引发人形机器人领域发展的新一波高潮。 图8：人形机器人发展第三阶段开始探索下游应用可能性 1.4.特种机器人：智能及信息化技术持续融合，即将迎来爆发 复杂场景关键技术取得突破，特种机器人迎来新需求爆发机遇期。特种机器人指应用于专业领域、一般由经过专门培训的人员操作或使用的、辅助或代替人执行任务的机器人。中国电子学会组织编写的2022年《中国机器人产业发展报告》中指出，随着集成设计技术、传感器感知技术等关键技术的不断突破以及人工智能、5G等新一代信息技术的融合应用持续深入，特种机器人将加速应用于煤矿、深海、极地等场景。考虑到中国在应对地震、洪涝等极端天气以及火灾、矿难等公共安全事件时对特种机器人都有突出的需求，特种机器人未来几年将迎来新需求爆发的高速发展时期。 表3：特种机器人优势应用场景逐渐形成 2.工业机器人市场前景广阔，多动力推进产业发展 2.1.机器替人：人口红利逐渐消退，机器人代工需求逐步显现 人口老龄化程度加深，用工成本增加。国家统计局数据显示，2022年年末我国总人口为141175万人，比上