機器人發展歷史—起源于上世紀中葉的新興領域a

1987 年國際標準化組織對工業機器人進行了定義：“工業機器人是一種具有自動控制的操作和移動功能，能完成各種作業的可編程操作機。”

我國科學家對機器人的定義是：“機器人是一種自動化的機器，所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規劃能力、動作能力和協同能力，是一種具有高級靈活性的自動化機器”。

美國著名科學幻想小說家阿西莫夫于 1950 年在他的小說《我是機器人》中，首先使用了機器人學（Robotics）這個詞來描述與機器人有關的科學，并提出了有名的“機器人三守則”：

1）機器人必須不危害人類，也不允許他眼看人將受害而袖手旁觀；

2）機器人必須絕對服從于人類，除非這種服從有害于人類；

3）機器人必須保護自身不受傷害，除非為了保護人類或者是人類命令它做出犧牲。

這三條守則，給機器人社會賦以新的倫理性，并使機器人概念通俗化更易于為人類社會所接受。至今，它仍為機器人研究人員、設計制造廠家和用戶，提供了十分有意義的指導方針。

目前全球正在使用的工業機器人已經超過 150 萬臺，到 2018 年，這一數據預計將突破230 萬臺，其中 140 萬臺在亞洲。亞洲是全球工業機器人近幾年及未來增長的主要驅動因素，世界機器人聯盟（IFR）預測，到 2020 年亞洲機器人產量將達到 190 萬臺，其中中國機器人年產量將達到 95 萬臺，中國在世界工業機器人產量占比將達到 40%。據 IFR 統計，自 2013年以來，中國已連續五年成為全球第一大機器人消費國。

根據世界衛生組織預測，2050 年，中國將有 35%的人口超過 60 歲，成為世界上老齡化最嚴重的國家。人口紅利消失及人力成本上升，將推動機器人需求的快速上升，國內機器人行業將迎來廣闊發展空間，國產工業機器人產量呈現出爆發式增長的趨勢，全國已建成和在建的機器人產業園區超過了 40 個，主要聚集在長三角、珠三角和京津冀地區。

以美國為起點，從日本走向全球

今日工業機器人的最早研究可追溯到第二次大戰后不久。在上世紀 40 年代后期，橡樹嶺和阿爾貢國家實驗室就已開始實施計劃，研制遙控式機械手，用于搬運放射性材料。這些系統是“主從”型的，主機械手由使用者進行導引做一連串動作，而從機械手盡可能準確地模仿主機械手的動作，后來用機械耦合主從機械手的動作加入力的反饋，使操作員能夠感覺到從機械手及其環境之間產生的力。上世紀 50 年代中期，機械手中的機械耦合被液壓裝置所取代。

全球工業機器人市場“四大家族”

“它山之石，可以攻玉”：雖然我國已經成為全球最大的工業機器人消費市場，但從全球角度看，目前歐洲和日本是工業機器人主要供應商，ABB、庫卡（KUKA）、發那科（FANUC）、安川電機（YASKAWA）四家公司占據著工業機器人 53%的市場份額。

機器人分類

機器人是具有感覺、思維決策和動作功能的智能機器。根據機器人的應用環境，國際機器人聯盟（IFR）將機器人分為工業機器人和服務機器人。其中，工業機器人指應用于生產過程和環境的機器人，主要包括人機協作機器人和工業移動機器人。服務機器人指除工業機器人以外的、用于非制造業并服務于人類的各種先進機器人，主要包括個人/家用服務機器人和公共服務機器人。

機器人行業產業鏈—上游是核心，下游市場規模最大

工業機器人由主體、驅動系統和控制系統三個基本部分組成。主體即機座和執行機構，包括臂部、腕部和手部，有的機器人還有行走機構。大多數工業機器人有 3～6 個運動自由度，其中腕部通常有 1～3 個運動自由度。驅動系統包括動力裝置和傳動機構，用以使執行機構產生相應的動作?？刂葡到y是按照輸入的程序對驅動系統和執行機構發出指令信號，并進行控制。

從機器人產業鏈來看，上游是核心零部件的生產廠商，包括機器人所用的伺服系統、控制系統、減速器等核心部件，中游是本體生產商，包括工業機器人本體、服務機器人本體的組裝和集成，下游是系統集成商，根據不同的應用場景和用途進行有針對性地系統集成。

上游：核心零部件—減速器是核心，需產業協同配合發展

我國國產機器人大多處于行業低端，高端機器人嚴重依賴進口，尤其是以減速器為代表的核心零部件，國內廠商受困于進口率達到了 75%以上。如前文所述，全球高精度機器人減速器市場中，日本納博特斯克和哈默納科兩家產品的市場占有率達 75%；伺服電機從市占率來看，國產品牌約占 20%左右的市場份額；

而控制器相對來說技術難度略低，國內知名廠家大多能自主生產，但基于性能的差距和應用的需求，進口的比例依然很高。由于核心技術的差距，工業機器人市場份額基本被世界機器人“四大家族”（發那科、ABB、安川和庫卡）和其他外資企業所占據，達到了 92%，國內雖然有超過 3000 家的機器人企業，但是大部分從事相關零部件生產，整機制造的機器人企業全國也就十多家，擁有自主產權的更少，整個行業需要質的提升。

國產機器人在整體市場占有率極低，僅有 8%，如果國產機器人在性價比上具備和國際品牌競爭的能力，那么國產替代進口的市場空間是巨大的。

中游：機器人本體—經濟型本體是發展方向

機器人本體制造商負責工業機器人支柱、手臂、底座等部件與精密減速器等零部件生產加工組裝及銷售，應用和集成可以本體企業自己實施，也可以給集成商來完成，本體企業具有有效整合上游零部件和下游系統集成商的入口能力。

國際上的工業機器人本體制造商包括庫卡、ABB、發那科、安川電機等。國內包括新松機器人、廣州數控、銳奇股份、埃斯頓、埃夫特、佳士科技、亞威股仹等。國內大多數機器人本體公司以采購集成為主，且市場占有率較低，只有 8%。國內廠商以組裝和代加工為主，主要是三軸、四軸等中低端機器人，大部分集中于搬運、碼垛等低端應用。

2015 年中國銷售量最多的是多關節機器人，全年銷售 4 萬余臺，同比增加 12.5%。坐標機器人銷售總量超過 1.6 萬臺，銷量同比增長 38.4%；SCARA 機器人全年共計銷售 8000余臺，同比增長 13.1%；工廠用 AGV 機器人、并聯機器人、圓柱坐標機器人銷量實現不同程度增長。國產機器人中，坐標機器人銷量最多，為 10600 臺，多關節機器人和平面多關節機器人銷量分別為 6000 臺和 2179 臺。

下游：系統集成商

下游系統集成則是機器人商業化、大規模普及的關鍵。機器人系統集成是指在機器人本體上加裝夾具及其他配套系統完成特定功能，是工業機器人自動化應用的重要組成。工業機器人系統集成商為終端客戶提供應用解決方案，負責工業機器人應用二次開發和周邊自動化配套設備的集成。在我國，系統集成商一般是從國外購買機器人整機，然后根據不同行業或客戶的需求，制定符合生產需求的解決方案。系統集成的市場規模一般是機器人市場規模 3倍左右。2015 年中國工業機器人系統集成市場規模達到 357 億元，同比增長 11.2%。

系統集成具有兩個特點：

（1）具有非標準化特點。系統集成很難形成規模效應。因為不同行業之間對工業機器人系統的需求不同，需個性化定制，所以國內廠商通常專注于特定行業，這種針對單種產品的系統集成具有規模瓶頸，難以跨行業拓展業務。國內系統集成商普遍規模較小，產值較低。

（2）要理解應用行業的需求和工藝要求。系統集成要針對應用產業的特點進行針對性的設計和集成。汽車工業依然是工業機器人應用最多的產業，而且國外品牌基本形成了壁壘，國產品牌和系統集成商打破市場格局機會較小。但隨著 3C 產業的發展，在電子、家電制造、金屬制造、塑料化工、食品等行業對工業機器人需求的增加，為國產品牌帶來了機會，外資機器人企業行業經驗和客戶基礎優勢并不明顯，這是國產機器人的超車機會。

多因素促使需求爆發，規模擴張助力未來盈利能力提升

多因素刺激需求不斷提升，勢不可擋

全球需求穩定增長。目前作為機器人行業的最大的子分類——工業機器人已經在汽車、金屬制品、電子、橡膠及塑料等行業取得了廣泛的應用。并且，隨著性能不斷提升，各種應用場景不斷明晰，工業機器人的全球市場正以平均 15.2%的速度快速增長。2017 年，工業機器人將進一步提升普及率，銷售額有望突破 147 億美元，其中亞洲仍將是最大的銷售市場。

需求帶動規模不斷擴大，盈利能力在陣痛期中，前景光明

營收、凈利潤規模不斷擴大，增速與工業企業利潤緊密相關。我國機器人行業營業總收入一直維持增長，其中自 2013 年以來營收增勢明顯加速，2016 年的營收同比增長率已超40%。

目前，2017 年前三個季度的營收同比增長率為 38%，預計 2017 年全年營收同比增長率很有可能也超過 40%。與營收變化趨勢相似，凈利潤在 2012 年觸底后迅速反彈。在 2014年以后基本保持在 20%左右的凈利潤年增長率，今年前三個季度的凈利潤同比增長率已達到22.44%。凈利潤增速中樞從 10 年~13 年間的高于營收增速到 14~17 年間顯著低于營收增速來看，主要原因是機器人價格隨著國產化的逐步提升，機器人價格處于下滑趨勢中，但隨著整個行業規模不斷提升以及新興產業對國產化機器人需求的拉動，未來營收和業績端增速保持同步的拐點已不遠。

同時，和工業企業利潤同比增長情況對比來看，10~13 年從營收增速基本和工業企業利潤同比增速保持同向，且平均幅度也基本一致，周期保持約 1 年的滯后。這說明，工業機器人在這一階段和工業企業補庫存擴產能的周期同步，工業機器人的應用場景還基本停留在原有行業當中，人口紅利拐點仍未形成質變效應。

但 2014 年之后工業機器人行業營收增速與工業企業利潤同比增速相關性顯著降低，增長形成單邊行情。我們判斷這是工業機器人在產能擴張、技術提升、需求場景不斷豐富（這一點最關鍵，因為出現了機器替換人的強需求，而且是人不愿意做的行業，例如 3C 行業）、進口替代等多項變化的共同作用下的結果，總量、結構同時利好國產機器人行業。
 

工業機器人行業發展前景

隨著科技的快速發展，尤其是互聯網和人工智能技術的突飛猛進，為工業機器人注入了新的活力，能極大提高工業機器人的作業能力，豐富工業機器人的應用場景，我們預計，工業機器人未來的發展方向主要是云互聯和智能化兩方面，云互聯是基于大的工業機器人作業體系，而智能化指的是工業機器人個體。

云互聯工業機器人—數據挖掘實現產業迭代

工業 4.0 是把現實工廠與虛擬世界連接起來，通過數字化技術把生產變得更透明化，提升生產效率和降低生成成本，而這也正是云互聯技術所能解決的問題。云互聯工業機器人將是未來的一種趨勢。機器人連接網絡后，通過傳感器采集各種數據，如動力信息、運動信息及其他狀態量等，數據上傳到云端后，在控制終端可以通過不同位置機器人的數據進行比較分析以預測機器人狀況，并能夠對工業機器人進行遠程配置和操控。這種方式可以改善工業機器人的維護，精準定位問題，方面調試，通過數據分析進行生產線的配置，進一步改進優化生產流程，同時可以預測機器故障點，提前做好設備保養，從而降低停機風險。

云互聯是機器人走向更加智能化的必經之路。工業互聯網，是人與機器人、機器人與機器人、機器人與設備之間實現交互的橋梁。只有實現互聯，機器人的數據才能實現交互，交互之后才能實現智能化。其核心是數據，獲取機器人的數據需要加入很多外圍傳感設備，未來通過增加傳感器，如圖像處理、三維視覺、語音交互等，機器人都可以實現交互，許多新的場景也都可以通過云互聯來實現。

實現云互聯主要依靠兩個關鍵環節：物聯網和云平臺。

智能化工業機器人

對于工業機器人個體來說，基于傳感技術和人工智能技術的發展，機器人也會越來越智能，未來發展的形態應該是人機協作。具體來說，工業機器人的進化方向是與人共處（要求安全監測）、可以處理非結構化或半結構化場景中的問題（具備機器視覺和軌跡規劃能力）、可以裝配等接觸性工作（要求力控制）以及使用的簡易性（簡單示教和新一代通用上位機軟件）。

協作機器人是未來工業機器人的形態

人機協作是工業機器人發展的新形態，把人的智能和機器人的高效率結合在一起，共同完成作業；簡單來說就是“人”直接用“手”來操作機器人。人機協作是機器人進化的必然選擇，特點是安全、易用、成本低，普通工人可以像使用電器一樣操作它。國際標準化組織將“人機協作”定義為，機器人與工人在一定的工作區域范圍內為達成任務目標而進行的直接合作行為，機器人從事精確度高、重復性強的工作，人在機器人的輔助下做更有創造性的工作。而物聯網技術、移動互聯網、云計算、大數據等互聯網技術深度應用于人機協作過程中，有助于探索并發掘出人機協作過程中的更多反饋結果，發現人機協作過程中的不足，優化制造生產效能，推進“人機協作”理念邁向更高級層次。

投資建議

投資受益周期

在我國大力發展智能制造和實現制造業由大國向強國轉型的過程中，工業機器人在其中扮演著至關重要的作用。工業機器人的大規模應用有助于整個工業生產效率的提升，也是在人口紅利逐步消退背景下對制造業持續做大、做強的重要保障。同時，由于過去很長時間工業機器人幾乎完全被海外企業壟斷，這造成我國工業企業在進行生產線自動化升級過程中尤其在機器人環節需要付出更高的代價。從這個角度上來看，工業機器人的發展對我國智能制造戰略版圖具有舉足輕重的地位，國產化替代的過程也是不斷擺脫該領域對海外企業依賴的過程。

從產業鏈和投資周期的角度來看，我們認為有以下幾個時間段：

（1）從中短期投資的角度來看，首先應該關注的是系統集成企業。原因有幾點：

第一，目前工業機器人下游新興產業需求強勁，需求端直接對應的就是產業鏈最下游的系統集成板塊，國產機器人企業在這一領域尤其是銷售拓展領域具有優勢；

第二，系統集成領域主要是基于對不同應用場景下相關工藝流程、生產節拍的理解進行相關工業自動化升級系統設計，主要依靠的是工程師紅利，從整個產業鏈來看具有相對高的毛利率水平，一般在 30%以上；

第三，新興產業比如 3C、食品飲料行業對機器人的需求基本還處在中低端產品階段，這與目前我國機器人產品設計、生產、產能等方面匹配度更高。

以上幾方面形成共振，造成系統集成企業將會是受益最快、業績端體現最早的細分領域。但從長投資周期來看，系統集成企業天花板相對低，原因是該行業消化的是對下游應用場景的理解深度和客戶拓展能力，而系統集成企業很難做到面面俱到。

在細分領域中的企業，尤其應該關注那些重點拓展 3C 自動化領域（市場空間最大，機器換人需求最強）且具有更強的市場拓展能力的企業。建議重點關注拓斯達（300607），克來機電（603960）。

（2）從長投資周期角度來看，應該重點關注在機器人核心部件領域有所沉淀的企業。從四大家族的發展歷史來看，幾乎都在包括控制、伺服、數控等某一個或數個領域具有較深的積累，應該說這是整個機器人產業鏈的核心內容，也是價值增量最大的環節。如前文所述，機器人 70%的價值都集中在該環節。

從長期來看，真正的進口替代不應只局限在中低端的產品和系統集成領域，而應是以核心部件為中心的機器人本體和品牌的拓展和替代。該領域具有更高的價值增量和市場天花板。從該角度來看，建議長期重點關注埃斯頓（002747）和匯川技術（300124）。

（3）從供需關系角度來看，應關注規?；约爱a能拓展積極有效的企業。工業機器人需求增速不斷提升，規?；髽I以及不斷提升有效產能的企業有望最先受益。

雖然目前工業機器人仍處在快速發展期，但目前的市場占有率、產品線豐富度將對客戶格局、未來行業格局產生重要影響。從該角度來看，建議關注機器人（300024）和埃斯頓（002747）。