机器人行业深度研究报告：四大逻辑利好机器人产业链发展
（报告出品：华宝证券）
1. 机器人是一种自动化设备或工具，当前处于第三代智能机器人的 L3 发展阶段
1.1. 机器人是一种自动化设备或工具，具备人的特长和机器的特长
机器人是一种自动化设备或工具，主要特征有二——具备类人或类生物的智能或功能，且自主或半自主地执行任务。目前尽管关于机器人的研究非常广泛和深入，但对于机器人还没有一个统一的定义。从多家机构或标准对机器人的定义总结来看，机器人是一种能够半自主或全自主工作的自动化设备，即这种设备能够通过编程和自动控制来执行任务，具备与人或生物类似的智能能力。机器人具备人的特长和机器的特长。机器人可以辅助甚至替代人类完成危险、繁重、复杂的工作，提高工作效率质量，服务人类生活，扩大延伸人的活动及能力范围。但与此同时，机器人并不是在简单意义上替代人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力。
1.2. 机器人主要由三大部分、五大系统组成
机器人主要由传感、控制、机械三大部分组成，又可细分为感知系统、控制系统、驱动系统、机械/执行机构、交互系统。当前机器人的经典架构设计遵循感知-控制-执行的反馈控制框架，主要由传感、控制、机械三大部分组成，因此其具有感知、执行等基本能力。与人或生物的组成部分进行类比，可将机器人结构细分为感知系统（感官系统中的感受）、控制系统（大脑系统）、驱动系统（心脏、肌肉）、机械/执行机构（身躯、四肢）、交互系统（感官系统中的交流）。
1.3. 当前处于第三代智能机器人的L3 发展阶段
全球机器人行业的发展经历了四个阶段，目前处于智能应用期。全球机器人行业的发展经历了萌芽阶段（20 世纪 40-50 年代）、初级阶段（20 世纪60-70 年代）、迅速发展阶段（20世纪 80-90 年代）、智慧化阶段（21 世纪初-至今）等四个阶段。当前阶段，随着感知、计算、控制等技术的迭代升级和图像识别、自然语音处理、深度认知学习等人工智能技术在机器人领域的深入应用，机器人领域的服务化、智能化、通用化趋势日益明显。其中美国、日本、德国等都是机器人的研发和制造大国，无论是在基础研究还是产品研发、制造方面，都居世界领先水平。在日本，机器人的关键性部件—减速器是遥遥领先的，并且已经形成了技术壁垒；德国则在原材料、本体零部件具有很大的优势；美国当前在人形机器人方面、机器人AI 技术方面引领潮流。
国内工业机器人行业发展起步晚于国外，目前处于产业形成阶段，下一步将向产业深化迈进。国内主要经历了三个发展时期——技术准备阶段（1970-1990 年）、产业孕育阶段（1990-2009 年）、产业形成阶段（2009 年-至今）。在 2000 年之前，国内主要以技术研究、市场探索为主。进入 21 世纪后，国内工业机器人技术及产业才得到迅猛发展。2000年-2010年，在汽车等主要应用领域较为低迷的情况下，国内工业机器人年均销量仅为数千台，这一阶段主要是外资在加速布局国内市场，而国内供应商主要做集成和代理。2010-2017年，随着下游汽车、3C 等行业需求的高速增长，工业机器人销量超过万台，一些内资集成企业发展到了一定程度，并开始向中上游拓展。同时国家对机器人支持补贴政策的密集出台，以及长尾市场的逐渐打开，我国工业机器人产销量呈爆发式增长。2018-2019 年受贸易摩擦影响以及补贴减少，国内汽车、3C 电子等主要的机器人应用下游受到影响，机器人需求放缓。近年来，伴随新能源等行业快速扩产，机器人行业抓住历史机遇切入相应细分行业，在相关行业应用上占据先发优势。总的来说，与美、日、德等机器人强国相比，中国仍更多处于机器人产业链的中下游，主要是本体制造、系统集成、二次开发、定制性部件和售后服务等环节。
机器人技术迭代已走过两代，当前处于第三代智能机器人的发展过程中。第一代的机器人指能通过离线编程或示教操作生成程序，并再现动作的机器人，所使用的技术和数控机床相似。第二代机器人装备有少量传感器，能获取环境、对象的简单信息和进行简单的推理，可适当调整动作和行为，故称为感知机器人或低级智能机器人。第三代机器人具有高度的自适应能力，它有多种感知机能，可通过复杂的推理，做出判断和决策，自主决定机器人的行为，具有相当程度的智能，故称为智能机器人。若按照智能等级来看，目前的智能机器人还处于“弱智能”状态，正不断在L3阶段深化发展、同时向 L4 阶段迈进。根据《智能机器人（第二版）》（陈黄祥）一书中的分类，将机器人智能等级分为 L0-L4 等 5 个等级阶段，同时标明了相应阶段中机器人在知识获取、知识反馈、知识应用、知识创新中的自主性，是完全依靠机器人自身还是完全或部分依赖人为操控。目前的智能机器人还处于“弱智能”状态、整体发展至 L3 阶段，随着以物联网、云计算、深度学习等为代表的新一代信息技术的快速发展，机器人将不断在L3 阶段深化发展、并向L4阶段迈进。
2. 我国市场以工业机器人为主，是工业机器人消费大国、但非制造大国
2.1. 我国机器人市场以工业机器人为主，服务机器人市场规模增速更快
根据制造目的的不同，机器人可分为工业机器人、服务机器人和特种机器人。中国于2021年正式实施的新国标 GB/T 39405-2020 从五个维度对机器人进行分类，包括应用领域、运动方式、使用空间、机械结构以及编程和控制方式。根据应用领域，机器人可分为五大类，包括工业机器人、个人/家用服务机器人、公共服务机器人（商业服务机器人）、特种机器人和其他应用领域机器人，其中个人/家用服务机器人、公共服务机器人（商业服务机器人）可归属于服务机器人大类。本文主要讨论工业机器人、服务机器人。
工业机器人是 20%的智能+80%的动能，而服务机器人是80%的智能+20%的动能。简单来说，机器人就是动能（提供动力，完成运动）+智能（判断、控制）的组合，如果说工业机器人是 20%的智能+80%的动能，那么服务机器人就是 80%的智能+20%的动能。原因在于工业机器人所处的工作环境在大多数情况下是已知的，对应工作内容变化少，但要求精密、精细、准确，即对智能要求不高，但对运动能力有较高要求，因此利用第一代机器人技术可基本满足。然而，服务机器人的工作环境在绝大多数场合中是未知的，面临工作环境复杂、变化多，但承受负载轻且精密要求不高，故一般需要使用第二代、第三代机器人技术。
全球机器人市场主要以工业机器人、服务机器人为主，我国机器人市场以工业机器人为主。根据中国电子学会及 IFR 数据，2021 年全球工业机器人、服务机器人、特种机器人市场规模分别为 175 亿美元、172 亿美元、82 亿美元，占比分别为41%、40%、19%。预计工业机器人 2022-2024 年间市场规模 CAGR 为 9%，服务机器人、特种机器人2022-2024年市场规模CAGR 分别为 16%、18%。根据中国电子学会 2021 年数据，中国工业机器人、服务机器人、特种机器人市场规模分别为 75 亿美元、49 亿美元、18 亿美元，占比分别为53%、35%、13%。2017-2021 年间服务机器人、特种机器人的规模增速高于工业机器人。与全球不同类型机器人市场规模发展趋势类似，根据中国电子业协会和 IFR 的预测，2022-2024 年间工业机器人市场规模将仍维持 CAGR 为 15%的速度增长，但服务机器人、特种机器人市场规模增速将高于工业机器人，两者该期间 CAGR 将分别达到 25%、24%，服务机器人市场规模与工业机器人的差距将缩小。我国三种类型机器人市场规模在2017-2022 年间的CAGR均高于全球。
无论是从产量还是销量上看，我国工业机器人近两年增速有所放缓。根据Wind以及萝卜投研数据，2017-2022 年工业机器人产、销量 CAGR 分别为28%、14%。2020-2021年，由于疫情因素、机器替代人的需求增加，以及国产替代叠加新能源等行业大规模扩产等因素，工业机器人产销量均有大幅度提升；近两年产销增速放缓，今年上半年表现疲软，主要受到下游应用市场需求走低以及渠道商降库存的影响。
服务机器人产量增速有回暖趋势。2021 年，在疫情影响下，无接触式服务成为刚需，过去两年消费者和企业对服务机器人的需求陡然增加，机器人的价值被进一步挖掘，服务机器人快速迈过市场教育阶段，进入高速发展期；2022 年，商业服务机器人受到下游餐饮、酒店等行业需求不景气的影响，家用服务机器人中占比较高的扫地机器人行业市场规模增长停滞，故整个服务机器人产量呈下滑趋势，下滑情形一直延续至 2023 年3 月。2023 年4月，服务机器人的产量同比增长了 47.6%，行业上升拐点出现，截至 2023 年7 月，服务机器人产量同比增速为 28.7%，有所回暖。
在智能化、通用化、人形化趋势下，工业机器人与服务机器人的界限将被打破。根据前文分析传统工业机器人与服务机器人是存在较大差别的，但在AI 大模型“智力加持”下的通用人形机器人被推出后，未来同一种机器人既可用于工业场景、又可用于服务场景的画面将会成为现实。例如根据特斯拉计划，第一批 Optimus 机器人将主要在特斯拉超级工厂中应用，替代那些危险、无聊、重复的工作，或是人们不想做的工作，第二批大规模使用的机器人，会拥有在现实世界中的导航能力，无须特定指令也能做有用的事，第三批可以应用在家庭场景。再例如国内的智元机器人“远征 A1”展示的功能包括在工厂拧螺丝、做检测，在家庭生活场景中当管家等。
2.2. 我国是工业机器人消费大国，日本是机器人制造强国
自 2013 年起，我国已成为全球最大的工业机器人消费国。从每年新增工业机器人安装数量上看，自 2013 年起，中国新增数量已超过其他主要国家、达到3.7 万台，成为全球最大的工业机器人消费市场，且近几年新增安装数量的增速高于其他主要国家。从占比上看，2021年中国机器人市场规模占全球比例已达 33%，新增工业机器人数量占全球比例已达52%。根据中国电子学会、IFR 预测，由于中国对机器人科技和产业发展高度重视，中国机器人行业将进一步发展壮大，2022-2024 年中国机器人市场规模将分别达到174 亿美元、210亿美元、251亿美元，2022-2024 年中国机器人市场规模 CAGR 预计为20%，超过全球预计增速（13%）。
尽管我国是工业机器人消费大国，但从供给端上看，日本是全球机器人（尤其是工业机器人）市场的主角。从供给视角来看，尽管我国已经形成学科齐全的机器人研发体系、从零部件生产到机器人应用的完整产业链，但仍处于产业化的初期阶段，而日本与欧洲已经实现了传感器、控制器、精密减速机等核心零部件完全自主化，美国在AI 大模型的开发和应用上已走在世界前列。例如在工业机器人销量上，瑞士的 ABB、德国的库卡（KUKA）、日本的发那科（FANUC）和安川电机（YASKAWA）4 家生产商（被称为“四大家族”）占据着工业机器人58%的市场份额，且在机器人本体制造、相关技术和服务、核心零部件等多方面拥有显著优势。根据IFR《全球机器人报告》，日本是全世界排名第一的工业机器人制造国，2021 年生产的机器人数量占全球总量的 45%。
2.3. 我国工业机器人以六轴多关节机器人、SCARA机器人为主，主要应用于搬运、焊接和装配
根据前文分析，按照机器人的用途和功能，三大类型机器人可以继续向下细分，工业机器人包括加工、装配、包装机器人等，服务机器人包括个人/家用服务机器人和公共服务机器人（商业服务机器人），特种机器人包括军事机器人、场地机器人等。按照机械结构，工业机器人又可被分为垂直关节型、平面关节型、并联机器人、直角坐标型等，前三种属于多关节机器人，其中垂直关节型、平面关节型一般为串联机器人，协作机器人也属于串联机器人的一种。不同应用场景应用的机器人的机械结构略有差异，同时不同机械结构的机器人主要应用领域也会有所差异。
我国工业机器人以六轴多关节机器人、SCARA 机器人为主，应用场景主要为搬运、焊接和装配。从结构上看，中国工业机器人市场需求主要以六轴多关节机器人、SCARA机器人为主，2022 年合计占比约为 90%，其中小六轴、大六轴、SCARA 机器人占比分别为37%、26%、27%。从功能上看，尽管工业机器人运用场景广泛，但我国工业机器人主要用于搬运、焊接和装配等应用环节，此类应用的机器人占比约为 82%。工业机器人方面，人机协作或成为未来焦点。协作机器人指在共享空间中与人类互动或在附近安全工作的机器人，是工业机器人重要的细分领域之一。尽管协作机器人销量占比较低，约为 7%左右，但其增长速度最快，这点从全球协作机器人增速上也有体现。比传统工业机器人智能化程度、灵活程度、安全程度更高，应用场景不断更新，不仅可以应用于工业领域，还可以应用于商用服务领域，协作人工执行更加复杂的任务。在机器人柔性化、高灵活性的发展趋势下，协作机器人将是机器人未来发展的重要方向之一。
2.4. 我国服务机器人以家用服务机器人为主，商用服务机器人以商用清洁机和终端配送为主
我国服务机器人市场以家用服务机器人为主。根据中商情报网数据，2021年我国家用服务机器人市场规模约为商用（公共）服务机器人市场规模的2 倍，因此我国服务机器人市场以家用服务机器人为主，而家用服务机器人又主要以扫地机器人和其他用于室内家庭地板清洁的机器人数量最多，其他类型如园艺机器人、割草机器人在海外更受欢迎。商用服务机器人相比家用服务机器人增速更快，类型以商用清洁机和终端配送为主，主要应用在餐厅、酒店场景。不论是全球还是中国，近几年商用服务机器人市场规模增速均较快，下游应用领域主要包括餐饮、酒店、医疗、养老、家政、消防、物流等。根据IFR数据，2021年全球专业（商用）服务机器人的销售额增长了 37%，远高于消费（家用）服务机器人增速9%。根据亿欧智库统计数据（仅统计市场规模较大的商用清洁、终端配送和讲解引导机器人市场规模），中国 2019-2022 年商用服务机器人 CAGR 为 95%，远高于服务机器人整体增速（34%，前文 IFR 数据）。商用服务机器人领域，全球主要以运输和物流、餐饮服务领域的商用服务机器人为主，且以上两个领域的商用服务机器人增速较快。国内市场则以商用清洁机器人为主，其次是终端配送机器人，商用清洁机器人、讲解引导机器人近几年增速较快；主要应用领域为餐厅和酒店。
3. 我国拥有较为完整的机器人产业链，上游核心零部件是产业链中技术壁垒高、成本占比较大的环节
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