2023年中国协作机器人市场回顾及未来展望

文:2024年第二期

  2023年,面对全球经济的复杂挑战,中国工业机器人整体市场经历了一定程度的增长放缓。然而,在这一波动的背景下,协作机器人领域依然保持两位数的增长率,预计2024年中国协作机器人市场将持续上涨34.2%,在未来24-26年复合增长率超30%,保持高速增长态势(图1)。

工业机器人

  图1 2015-2026E年工业机器人各机型增长率

  1 市场回顾

  (1)内资持续扩张

  随着科技的进步和制造业的转型升级,中国协作机器人行业正在进入高速发展时期。2018年,中国厂商的出货量首次超越了外资厂商,标志市场对国产机器人的认可度的大幅提升。自此,中国协作机器人品牌进入了新的发展阶段,在接下来的五年中持续巩固并扩大其市场占有率,到2023年,内资企业在国内市场的出货量占有率已经达到了90%(图2)。

  这一势态背后,产品突破与方案创新是内资企业持续扩张的关键驱动力。在工业领域,本土厂商通过不断加强产品新应用新产品、新应用、新方案的开发落地,调整市场推进策略,带来了新的市场增量。

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  图2 2015-2028E年内外资协作机器人出货占比推移(台)

  根据MIR睿工业观察,近期外资协作机器人厂商都很关注中国协作机器人市场,尤其是高端应用市场(例如柔性装配、焊接打磨等);许多在中国推协作机器人的外资工业机器人厂商也会逐渐增多,所以预计未来几年外资市场份额可能会有回升,但回升幅度有限。

  (2)不断突破负载边界,填补应用空白

  协作机器人诞生初衷,是为了满足工厂对安全性、轻量化,高灵活、易编程、可快速配置、作业空间局限性小、易迁移的机器人需求,因此,早期市场上主要为负载在3kg~7kg级别的协作机器人(图3)。

工业机器人

  图3 2022年-2023年中国协作机器人按负载占比变化

  2023年,大负载协作机器人成为热点话题,许多协作机器人厂商如达明、UR等都纷纷推出20kg负载的产品,大负载产品市场占有率逐渐提升,MIR分析该趋势的发展主要有下游行业端、机器人厂商端两方面原因。

  从下游行业端来看:

  ①各行业对协作机器人柔性码垛需求提升,在食品日化行业尤为突出;

  ②在汽车、机加工等工业领域中,多线搬运、中大件搬运场景对柔性自动化需求提升,长臂展大负载协作机器人热度提升。

  从机器人厂商端来看:

  ①推出大负载产品可提高协作机器人在工业领域的应用范围,提高协作机器人在工业领域的渗透率;

  ②各厂商完善扩充自己的产品矩阵,以提高自身的市场竞争力。

  大负载协作机器人发展的同时,在超轻负载上,协作机器人行业企业亦有所突破。

  在中国的自动化改造中,不少传统轻工制造业仍属于劳动密集型,必须依赖大量工人进行生产操作,尤其在一些中小企业,因为对产品和客户的把握度低,且受技术和使用成本限制,难以投入机器人协助生产。

  轻量化设计对于小型协作机器人来说意味着:更小的传动选型,更小的碰撞能量,更低的能耗,更低的发热以及更低的成本等。所以在教育、服务、轻工业领域等多种应用场景,超轻负载协作机器人因具有小巧、灵活度高、安装便捷等特点而更受欢迎。

  例如节卡机器人研发的1kg超轻负载协作机器人MiniCobo,自重仅8.7kg,体型虽小,却能出色地实现眼镜合模机、灌胶机上下料和双臂拉花等轻工业和新商业场景作业。总而论之,协作机器人的双向负载均有所突破,无论是1kg的超轻负载还是20kg的超大负载,都是为了满足协作机器人更细分、多元化的应用场景需求。

  突破传统产品边界,是协作机器人进一步开拓工业机器人所占市场空间和应用场景的必经之路。目前,在“机器人+”的政策指导下,协作机器人企业的核心竞争力在于对“机器人+”应用的场景洞察和方案创新。

  (3)直击场景“痛点”,方案标准化

  自2023年1月《“机器人+”应用行动实施方案》出台,大量“机器人+”示范性应用在各行业落地生根。“机器人+”的应用创新模式强调是机器人本体、行业解决方案与各行业多样化应用场景的多方协同作用。因此,“机器人+”的应用创新实践,要求协作机器人企业对复杂工业环境中实际需求有深刻的理解,以客户为中心,为客户提供高效、经济、可扩展的解决方案。据MIR观测,成熟的头部协作机器人厂商已成功开发并落地了大量“机器人+”创新应用,其中,节卡机器人首次提出了“产品级应用“这一概念,通过开发标准化且高效的行业特定解决方案,强化产品的实用性和适应性,以更好地满足不同行业对智能制造的精准需求。

  节卡产品级应用,指的是节卡机器人基于自身广泛的应用实践,充分总结细分场景的共性“痛点”、方案要求和技术要点,为之匹配具有行业通用性、快速标准化、可复制性、经济性(高ROI、快速部署能力、低运营成本)的典型应用工作站,以便于用户在市场选择中快速找到符合需求的标准化产品。目前,节卡机器人已开发出CNC上下料工作站、焊机工站等产品级应用。

  产品级应用的诞生,意味着协作机器人企业在对下游大量细分的多元化客户需求洞察之余,主动以行业实践反哺行业生产,以场景方案式的导入为客户提供更为精准、高效的工厂自动化建设可能。未来,产品级应用,而非单纯的机器人本体的迭代更新,将更进一步地加快推进产用两端的发展,以及机器人行业标准化、规模化拓展,推动“机器人+”应用不断深化,促进行业高质量、可持续性发展。

  (4)行业需求出现分化,新能源市场尤为旺盛

  2023年,协作机器人在新能源、半导体、医疗等新兴行业拉动下,全年仍保持了可观的增长。大环境背景下,协作机器人成本回收快、性价比高,越来越被制造业终端所接受,机器人本体负载、速度、稳定性的提高,解决方案的成熟化,使协作机器人可应用于更多工业场景,工业领域渗透率不断提升(图4)。

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  图4 2022年-2023年中国协作机器人下游行业占比变化

  随着工业自动化需求的日益增加、协作机器人技术不断成熟,协作机器人在不同工业领域中的重要性日益凸显。评估2023年协作机器人的行业表现时,我们可以发现各个行业对协作机器人的需求和接受程度存在显著差异。在工业场景中,汽车、锂电、半导体、医疗用品、食品饮料等行业增长率较高,市场表现喜人;电子、金属加工行业则增速放缓,表现一般(图5)。

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  图5 2023年中国协作机器人增速和市场规模对比(按行业)

  ①汽车行业

  根据中国汽车工业协会发布的《2024年中国汽车市场整体预测报告》,2024年,中国市场的汽车总销量预计将达到3100万辆,其中新能源汽车的销量将达到1150万辆,同比增长20%。

  虽然现在新能源汽车市场一直持续处于快速增长期,但据公开信息可知,截至2023年底,全国新能源汽车保有量达2041万辆,仅占汽车总量的6.07%,新能源汽车仍有庞大的待开拓市场,据统计,到目前为止,充电和续航依旧是让用户对电车望而却步的痛点。

  为解决行业长期痛点,2023年多家国产协作机器人企业聚焦新能源汽车领域,跨界合作,打造了更多创新型解决方案,并获得了优秀的销售成绩。

  其中,节卡机器人创新研发了新能源自动充电应用,解决了新能源汽车便携充电“最后一公里“的难题,其为世界知名跑车产商路特斯(LOTUS打造的“闪充机器人”,可在20分钟实现电量从10%-80%的转变,大大提升了新能源车主的驾驶体验)。

  ②半导体行业

  相对于2022年,2023年中国协作机器人在半导体行业出货量增长了13.8%,整体涨幅稳定增长。

  从整个半导体产业来看,其单机自动化早已经不是问题,实现整场的智能化、信息化,才是客户的主要诉求,特别是在封装测试中存在着工艺流程复杂、生产过程离散等痛点。同时,由于半导体行业的特殊性,晶圆的价格比较昂贵,还需要高稳定性作业。

  复合移动协作机器人因兼具“移动”和“作业”两项功能,能够很好地解决当下晶圆盒转运过程中因人工搬运震动值大导致原料损耗、人工搬运不稳定影响综合稼动率,导致产品报废的问题,不仅提高了行业的生产效率,同时也降低了人工成本。

  2023年,多家协作机器人厂商推出复合机器人,将协作机器人与移动底盘相结合,在安全、柔性的同时增加了移动和视觉,实现车间内机器人精准运输作业,并以超长续航的连续作业大大提高生产效率。

  ③锂电行业

  锂电池作为目前一种比较成熟和先进的电池,由于质量轻,储电量大,受到了人们的广泛应用。2023年,中国动力锂电市场装机量增幅高达387.7Gwh,预计未来两年发展空间持续增大。

  锂电行业作为新兴的高技术领域,对自动化和精密操作的需求极高。然而,2023年,协作机器人在锂电行业有着明显突破,增速领先其他众多行业。≥12kg的大负载协作机器人在动力电池产线改造的应用增多,具体有电池包搬运、Pack螺丝拧紧、涂胶、扫码、外观检测等。

  总体来看,随着技术的不断进步和应用领域的扩展,协作机器人的能力不断增强,能更加精准地满足特定行业的复杂需求。从2023年行业应用来看,终端用户越来越关注设备供应商提供整套方案的技术能力,他们不仅在寻找高性能的协作机器人,还期望得到完整的解决方案,包括集成系统、软件支持以及定制化服务。这种需求的变化促使协作机器人制造商从单纯的设备供应商进一步向着全面解决方案的提供者转变,不断推动自身的技术创新和服务能力提升。

  2 市场展望与预测

  随着技术的不断进步和应用场景的日益拓宽,协作机器人市场在2024年及未来几年将持续呈现强劲增长。根据乐观的市场预测,到2028年,协作机器人市场的复合年增长率将达到30%。

  当前市场预测显示,协作机器人市场正迎来快速扩张期。这一增长受到多个因素的推动,包括但不限于制造业的自动化需求、劳动力成本的上升以及技术的发展和创新。下面我们从技术、应用、厂商等角度分别来对2024年协作机器人市场发展进行预测和展望。

  (1)数字化与软实力加速驱动

  协作机器人产品技术的核心要素是安全性、易用性、灵活性。这些技术通常可以划分至协作机器人技术的三个领域中,分别为感知、认知及结构。

  l 感知技术

  除了配置常规的力矩传感器、激光传感器等产品技术外,赋予协作机器人产品视觉学习、自然语言识别等功能可实现多模态信息输入,将极大地加强其交互能力;

  l 认知领域

  机器人未来将与各类人工智能技术紧密结合,协作机器人由于环境的复杂度及交互需求更高,这一趋势的体现将会尤为明显;

  l 结构

  柔性一体化设计以及工业化设计是未来趋势,以便于协作机器人更好深入工业及非工业领域。随着以上技术的不断发展和融合,协作机器人正成为工业自动化和智能制造领域中不可或缺的一部分。“软硬结合,软件定义硬件”正在成为一种趋势,这意味着机器人的能力和应用范围越来越多地取决于软件与硬件的齐头并进,以灵活、可更新的软件赋能不断创新蝶变中的硬件设备,创造对新的任务和环境有着强适应力的先进机器人。

  (2)加速推进全球化市场

  长远看来,国产厂商在创新应用方面引领着协作机器人市场的发展。在此背景下,国产协作机器人厂商正在瞄准海外市场,制定出海战略,与日本、美国等机器人强国同台竞技,填补世界劳动力缺口,抢占全球细分场景应用市场份额。目前,以节卡机器人为代表的头部厂商已在海外市场中取得一定成果,足迹遍布欧洲、日韩、北美、东南亚,并陆续带动更多国产企业出海。

  未来,随着汽车零部件、3C电子、精密加工等行业的加速发展,协作机器人在中高端领域应用的范围将不断扩大,对性能的要求也将不断提高,其高端市场份额将有望提升。据节卡机器人公布的招股书,这家协作机器人企业以大客户为切入点,正不断拓展高端领域、复制和开拓工业应用场景,建立了以丰田、东山精密、星宇股份、施耐德为代表的稳定客户群,保持在市场上的领先地位。

  3 结语

  我们发现,协作机器人的走势已逐渐从机器人本体向“本体+执行+感知”融合的整体方案转变,新兴行业下游客户的关注点也逐渐从低成本转移到产品如何能为企业创造更可观的价值上。

  对于行业来说,优秀的协作机器人产品应能够显著提升整个行业的效率和生产力。对客户来讲,好的产品可能包括技术创新、高质量产品、专业服务、以及品牌商对行业特定需求的深入理解等。

  因此,在选择协作机器人时,除却关注价格,更多的客户已进一步评估机器人产品稳定性和可靠性,以及供应商的技术服务能力和供货能力等直接影响到机器人的长期使用效果和全生命周期价值的因素。随着第一批协作机器人企业的科创实力和方案能力不断增强,在激烈的市场竞争中,在这个“内卷”的时代里,价格已经不是衡量价值的唯一因素,只有提升核心技术、深耕行业需求,企业才能在竞争的市场环境中脱颖而出。

工业机器人

  图6 协作机器人主要应用场景

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