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【重磅】国内外工业与服务机器人产业研究分析

2016-12-19 09:58
野明月
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一、全球机器人产业发展状况

(一)产业规模

机器人市场规模不断扩大,产品需求大幅增加。据国际机器人联合会(IFR)统计,2014年全球工业机器人销量为22.9万台,比2013年增长29%,其中亚洲销量约占三分之二,中国、韩国、日本、美国和德国五大市场的销量占全球工业机器人总销量的75%左右。2005-2014年,全球工业机器人销量年均增速约为 14%。其中2005-2008年,工业机器人年均销量约11.5万台;而2010-2014 年,年均销量达到17.1万台左右,较2005-2008年增长约48%。近17年全球工业机器人销量见图 1 所示。

图1 1998-2014年全球工业机器人销量

2014年全球专用服务机器人销量为2.4万台,较2013年同比增长11.5%;销售额达到37.7亿美元,较2013年同比增长3%。2014年,全球个人/家用服务机器人销量约为470万台,较2013年同比增长28%;销售额达到22亿美元。

(二)区域分布

1、日本:自2013年以来,日本成为全球工业机器人第二大市场,近年来保持增长态势。据日本工业机器人协会统计,2014年日本的工业机器人生产和安装总量为12.7万台,同比增长30.5%;工业机器人产值达到49.2万亿日元,同比增长24.2%。2014 年工业机器人新装机量为2.9万台,同比增长17%,达到2008年以来最高销量。2005-2009年,日本工业机器人市场规模呈现下降趋势,2005 年市场规模为4.4万台,2009年下降到只有1.28万台。2010-2014年间,市场规模增长了8%。

2014年,日本生产的工业机器人按应用领域划分如下:喷漆机器人4.2万台,占总量的33%;原材料运输机器人2.6万台,占总量的20.2%;装配机器人2.1万台,占总量的16.5%;清洁机器人0.7万台,占总量的5.7%。按工业分支划分的产量如下:应用于汽车及自动化零部件工业的比例为 35.1%;应用于电子机械制造工业的比例为27.3%;应用于塑料制品工业的比例为9.7%。对数据进行分析可得出,日本生产的工业机器人在汽车及自动化零件工业和电子机械制造工业的应用比例高达62.4%,这两个产业为工业机器人的生产提供了强劲动力。

2、美国:美国是全球工业机器人第三大市场,2014年市场规模达到2.6万台,同比增长11%,主要归因于生产自动化的发展趋势以及美国启动制造业回归等。由于机器人本体利润较低,美国做机器人本体的企业很少,很多美国企业更加关注技术方面的突破,机器人更多地应用到军事、宇宙、海洋、核工程等方面。

从 2010年开始,为了满足国内工厂现代化的需求,美国加速了机器人的安装工作。2010-2013年,美国机器人年销售额的复合年增长率平均值为18%。2013年美国工业机器人的保有量为21万台,制造业的工业机器人密度为152台/万人。在部分自动化工业领域,工业机器人密度可以达到每1111台/万人。

3、韩国:韩国是全球工业机器人第四大市场,2014年市场规模达到2.47万台,同比增加16%,为历史第二高值,比2011年的2.55万台略低。汽车零部件供应商继续增加了机器人的使用量,而其他行业几乎都减少了机器人购买量。2010-2014年,韩国机器人产业或多或少处于停滞状态。

目前,韩国的工业机器人生产商已占全球5%左右的市场份额。韩国现代重工集团主要供应焊接、搬运、密封、码垛、冲压、打磨、上下料等领域的机器人,大量应用于汽车、电子、通信产业,大大提高了韩国工业机器人的自给率。但整体而言,韩国技术仍与日本、欧洲等领先国家存在较大差距。

4、德国:德国是世界第五大机器人市场,同时也是欧洲最大的机器人市场。2014年,工业机器人市场规模达到约2万台,同比增加10%,达到有史以来最高纪录。2010-2014年间年均增速约为9%,增长的主要驱动力是汽车工业,其中汽车供应商增加了机器人的安装量,而汽车零部件供应商则减少了机器人的安装量。自2009年以来其他工业领域的需求低迷,2013年机器人的安装量继续减少。尽管德国工业机器人密度已经比较高,2008-2013年工业机器人供应量仍保持了约4%的年复合增长率。

(三)主要特点

1、工业机器人产销国高度集中

日本、韩国和德国是工业机器人主要产销国,其保有量和年度新增量都位居全球前列。2014年,日本、韩国、德国机器人市场规模分别为2.9万台、2.1万台、2万台,三国市场之和占全球的30.9%,相比2013年的36.3%有所下降。日本机器人制造商国际竞争力强,在全球机器人制造商四大家族中独占两席。2013 年日本、韩国、德国机器人保有量分别为30.4万台、15.6万台、16.8万台。韩国、日本的机器人密度在全球居前两位,2013年,韩国每万名工人工业机器人拥有量为437台,日本为323 台。相比之下,我国是工业机器人主要的销售国而不是生产国,2013年我国机器人的新增量和保有量分别为3.7万台和13.3万台。

2、亚洲成为最重要市场

据IFR统计,亚洲(包括澳大利亚和新西兰)是目前最大的机器人市场。2014年工业机器人的销量达到约13.9万台,同比增长41%。中国、日本和韩国的工业机器人新装机量分别在全球排名第一、第二和第四,三个国家工业机器人市场规模占全球工业机器人销量的47%。台湾自2013年以来,在工业机器人市场规模中排名第六。2010-2014年,机器人新装机量大幅增加,年均增长率达到 20%。2014年工业机器人市场规模增加27%,达到约6900 台,但远低于排名第五位德国的2万台。泰国也是亚洲一个不断增长的机器人市场,其工业机器人市场规模排名世界第8位,2014年约为3700台,占全球销量不到2%。

2014年全球工业机器人市场分布情况

3、各国高度重视技术创新

面对机器人产业的蓬勃发展,各国不断深化技术研究。2015年日本国家机器人革命小组发布了《机器人新战略》,高度重视对机器人产业发展影响重大的下一代技术和标准,具体推进人工智能、模式识别、机构、驱动、控制、操作系统和中间件等方面的下一代技术研发。美国2013年公布的《机器人路线图》部署了未来要攻克的机器人关键技术,包括非结构环境下的感知操作、类人灵巧操作、能与人类一起工作、具备在人类生产或生活真实场景中的自主导航能力、能自动理解人的行为和心理状态、具备人机交互能力、具备良好的安全性能等。2014 年欧委会和欧洲机器人协会下属的180个公司及研发机构共同启动全球最大的民用机器人研发计划“SPARC”,计划到2020年,欧委会投资7 亿欧元,会投资 21 亿欧元,共同推动机器人研发。

4、产品向模块化等方向发展

从近几年全球推出的机器人产品来看,新一代工业机器人正在向模块化、智能化和系统化方向发展。首先,机器人结构的模块化和可重构化趋势日益明显,例如关节模块中的伺服电机减速机、检测系统三位一体化,由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机;其次,工业机器人控制系统向着基于 PC 机的开放型控制器方向发展,伺服驱动技术的数字化和分散化,多传感器融合技术的实用化,工作环境设计的优化和作业的柔性化,以及系统的网络化和智能化等成为重要的发展趋势;再次,工业机器人技术不断扩散延伸,正在嵌入工程机械、食品机械等传统装备,信息、材料的嵌入与应用,成为机器人的前沿技术。

5、技术发展呈现四大趋势

一是人机协作,随着对人类意图理解、人机友好交互等技术进步,机器人从与人保持距离作业向与人自然交互并协同作业方面发展。二是自主化,随着执行与控制、自主学习与智能发育等技术进步,机器人从预编程、示教再现控制、直接控制、遥操作等被操纵作业模式向自主学习、自主作业方向发展。三是信息化,随着传感与识别系统、人工智能等技术进步,机器人从被单向控制向自己存储、自己应用数据方向发展,像计算机、手机一样成为信息终端。四是网络化,随着多机器人协同、控制、通信等技术进步,机器人从独立个体向相互联网、协同合作方向发展。

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