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。工业机器人被广泛应用于电子、物流、化工等各个工业领域之中。一般来说，工业机器人由三大部分六个子系统组成，六个子系统可分为机械结构系统、驱动系统、感知系统、机器人-环境交互系统、人机交互系统和控制系统。
工业机器人组成系统结构
系统名称
概述
机械结构系统
从机械结构来看，工业机器人总体上分为串联机器人和并联机器人。串联机器人的特点是一个轴的运动会改变另一个轴的坐标原点，而并联机器人一个轴运动则不会改变另一个轴的坐标原点。早期的工业机器人都是采用串联机构。并联机构定义为动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。并联机构有两个构成部分，分别是手腕和手臂。手臂活动区域对活动空间有很大的影响，而手腕是工具和主体的连接部分。与串联机器人相比较，并联机器人具有刚度大、结构稳定、承载能力大、微动精度高、运动负荷小的优点。在位置求解上，串联机器人的正解容易，但反解十分困难；而并联机器人则相反，其正解困难，反解却非常容易。
驱动系统
驱动系统是向机械结构系统提供动力的装置。根据动力源不同，驱动系统的传动方式分为液压式、气压式、电气式和机械式4种。早期的工业机器人采用液压驱动。由于液压系统存在泄露、噪声和低速不稳定等问题，并且功率单元笨重和昂贵，目前只有大型重载机器人、并联加工机器人和一些特殊应用场合使用液压驱动的工业机器人。气压驱动具有速度快、系统结构简单、维修方便、价格低等优点。但是气压装置的工作压强低，不易精确定位，一般仅用于工业机器人末端执行器的驱动。气动手抓、旋转气缸和气动吸盘作为末端执行器可用于中、小负荷的工件抓取和装配。电力驱动是目前使用最多的一种驱动方式，其特点是电源取用方便，响应快，驱动力大，信号检测、传递、处理方便，并可以采用多种灵活的控制方式，驱动电机一般采用步进电机或伺服电机，目前也有采用直接驱动电机，但是造价较高，控制也较为复杂，和电机相配的减速器一般采用谐波减速器、摆线针轮减速器或者行星齿轮减速器。由于并联机器人中有大量的直线驱动需求，直线电机在并联机器人领域已经得到了广泛应用。
感知系统
机器人感知系统把机器人各种内部状态信息和环境信息从信号转变为机器人自身或者机器人之间能够理解和应用的数据和信息，除了需要感知与自身工作状态相关的机械量，如位移、速度和力等，视觉感知技术是工业机器人感知的一个重要方面。视觉伺服系统将视觉信息作为反馈信号，用于控制调整机器人的位置和姿态。机器视觉系统还在质量检测、识别工件、食品分拣、包装的各个方面得到了广泛应用。感知系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成，智能传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化水平
机器人-环境交互系统
机器人-环境交互系统是实现机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。机器人与外部设备集成为一个功能单元，如加工制造单元、焊接单元、装配单元等。当然也可以是多台机器人集成为一个去执行复杂任务的功能单元
人机交互系统
人机交互系统是人与机器人进行联系和参与机器人控制的装置。例如：计算机的标准终端、指令控制台、信息显示板、危险信号报警器等。
控制系统
控制系统的任务是根据机器人的作业指令以及从传感器反馈回来的信号，支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。如果机器人不具备信息反馈特征，则为开环控制系统；具备信息反馈特征，则为闭环控制系统。根据控制原理可分为程序控制系统、适应性控制系统和人工智能控制系统。根据控制运动的形式可分为点位控制和连续轨迹控制。
资料来源：观研天下
我国的工业机器人发展历程具有不同于国外的特点，起步相对较晚，大致可分为4个阶段：理论研究阶段、样机研发阶段、示范应用阶段、初步产业化阶段等。
我国工业机器人发展历程
资料来源：观研天下
我国工业机器人已有较完整的产业链，最上游原材料主要包括钢材、铸铁、铝合金及少量塑料制品和各种电子元器件；下游是系统集成，按照客户需求，进行产线的设计和组装。
我国工业机器人产业链
资料来源：观研天下
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。工业机器人被广泛应用于电子、物流、化工等各个工业领域之中。我国颁布了众多相关政策，推动行业发展。
我国工业机器人行业相关政策法规
颁布时间
政策法规
主要内容
2019年9月
《交通强国建设纲要》
完善交运行业基础设施布局以支撑国家现代化建设到2035年实现“全球123快货物流”，并加强新型载运工具的研发,发展智慧交通，推动大数据、AI、区块涟等新技术与交通行业深度融合
2019年8月
《关于加快发展流通促进商业消费的意见》
明确指出要释放汽车消费潜力，探素推行逐步放宽或取消汽车限购的具体措施﹔支持购置
2018年8月
《广州市人民政府关于加快工业和信息化产业发展的扶持意见》
重点支持汽车、IAB(新一代信息技术、人工智能、生物医药)、NEI(新能源、新材料)、高端装备割造等重点发展领域，全面实施开放含作、创新引领、“两高四新”（高科技、高成长、新技术、新产业、新业态、新模式）企业培育、园区提质增效、工业互联网创新示范、大数据应用、质量品牌提升和绿色制造等重点工程，支持深度融合发展，开展实施新一轮工业企业技术改造行动
2018年3月
《广州市加快IAB产业发展五年行动计划（2018-2020年）》
深化工业领域的渗透融合，推动制造业转型升级。支持开发工业互联网服务平台，开展智能制造应用示范，运用新―代信息技术、人工智能推动实施智能制造试点示范工程，打造全省机器人及智能装备产业核心区。重点在汽车制造、生物医药、食品家居、物流仓储等领域实旎智能化改造和示范应用,推广应用数字化技术、系统集成技术、智能制透装备和工业互联网技术
2017年11月
《增强制造业核心竞争力三年行动计划（2018-2020年）》
提出了重点发展轨道交通装备、高端船舶和海洋工程装备、智能机器人、智能汽车、现代农业机械、高端医疗器械和药品、新材料、制造业智能化、重大技术装备等九大重点领域
2016年12月
《关于促进机器人产业健康发展通知》
提出了推动机器人产业理性发展，强化技术创新能力,加快创新科技成果转化，加强零部件等关键短板突破，开拓工业机器人应用市场,推进服务机器人试点示范，建立认证采信制度，实施工业机器人规范条件，完善公平竞争制度与鼓励企业参与人才培养
2016年9月
《智能制造发展规划》2016-2020年》
创新产学研用合作模式，研发高档数控机床与工业机器人、增材制造装备、智能传感与控制装备、智能检测与装配装备、智能物流与仓储装备五类关键技术装备
2016年4月
《智能制造试点示范2016专项行动实施方案》
在总结2015年专项行动经验的基础上，进一步扩大行业和区域覆盖面，全面启动传统制造业智能化改造,开展离散型智能制造、渣程型智能制造、网络协同制适、大规模个性化定制、远程运维服5种智能制造新模式的试点示范
2016年3月
《机器人产业发展规划（2016-2020）》
坚持以市场需求为导向，以企业为主体，充分发挥市场对机器人研发方向、路线选择、各类要素配置的决定作用,经过五年的努力，形成较为完善的机器人产业体系。重点发展弧焊机器人、真空(洁净)机器人、全自主编程智能工业机器人、人机协作机器人、双臂机器人、重载AGV等六种标志性工业机器人产品，引导我国工业机器人向中高端发展
2016年3月
《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》
实施高装备创新发展工程，明显提升自主设计水平和系统集成能力。实施智能制造工程，加快发展曾能制造关键技术装备，强化智能制造标准、工业电子设备、核心支挥软件等基础。加强工业互联网设施建设、技术验证和示范推广，推动“中国制造+互联网”收得实质性突破。培育推广新型智能制造模式，推动生产方式向柔性、智能、精细化转变。鼓励建立皙能制造产业联盟
资料来源：观研天下
随着对工业机器人的需求越来越大，工业机器人的市场规模也在逐年扩大。2019年，中国工业机器人市场规模达到57.3亿美元。市场规模增速先升后降，但仍保持上升势头，预计未来增长空间更大。
2015-2019年我国工业机器人市场规模及增速
资料来源：观研天下
根据数据显示，我国工业机器人产量保持增长趋势，由2015年32996套增长至2020年的237068套，较2019年的186943.4套，同比增长26.81%。
2015-2020年我国工业机器人产量及增速
资料来源：观研天下
从我国新增工业机器人企业数量来看，2010年到2020年，我国新增工业机器人企业数量呈现先增后减的趋势。从2010年到2016年呈上升趋势，到2020年呈下降趋势，下降速度大于上升速度。工业机器人行业新增企业数量最高达到77家，最低增长只有2家。
2010-2020年我国工业机器人新增企业数量
资料来源：观研天下
根据数据显示，2019年我国工业机器人销量达到了14.05万台，其占全球销量的37.67%，成为全球工业机器人供应的第一大国。日本、美国、韩国和德国工业机器人销量分别为4.99万台、3.33万台、2.79万台和2.05万台，分别占全球销量的13.38%、8.93%、7.48%和5.50%。
2019年世界各国及地区工业机器人销量分布情况
资料来源：观研天下
近年来，世界主要国家工业机器人密度均有所提升。2019年我国工业机器人密度达到了187台/万人，相较2018年的140台/万人有了明显提升。但是我国工业机器人密度与传统工业强国德国、日本、韩国、新加坡等仍有较大差距，仅相当于日本的二分之一左右，相当于新加坡的五分之一左右。
2019年世界主要国家工业机器人密度情况
资料来源：观研天下
随着信息技术、人工智能技术的发展，工业机器人逐步拓展至通用工业领域，其中以3C电子自动化应用较为成熟。金属加工、化工、食品制造等领域，工业机器人的使用密度逐渐提升。未来工业机器人将趋向轻型化、柔性化，人机协作程度不断深化，通用工业将成为工业机器人发展蓝海。
工业机器人行业发展趋势
趋势
概述
通用工业将成为工业机器人发展的蓝海市场，催生新业态、新模式
汽车工业仍然是工业机器人最大的市场，也是标准最高、使用密度最高的市场。工业机器人在通用工业的使用处于起步阶段。随着云技术、人工智能、5G技术等新技术的商业化应用，工业机器人应用难度大幅降低，应用场景不断深化，在金属加工等领域的使用密度逐年提升。
工业机器人趋向轻型化、柔性化，人机协作程度不断深化
人机协作将人的认知能力与工业机器人相结合，是产业未来的重要研发方向。如发行人自主研发的协作机器人，2019年5月14日，国家机器人检测与评定中心出具检测报告，公司协作机器人重复定位精度达到0.05mm，接近优傲等国际品牌水平。目前公司进入量产准备阶段。
工业云平台兴起，智能工厂对生产效率提升效果显著
随着信息通讯技术的不断发展，制造业的管理模式在传统现场及远程管控的基础上同时强调生产数据分析。目前，工业机器人四大家族已开始布局工业云平台领域。公司提出工艺云的发明专利，基于云端架构和智能算法的机器人柔性作业技术基于高速互联网完成传统工业机器人与云端智能平台的连接，将部分工艺层的算法和数据迁移到云端，突破了传统机器人本地硬件在海量工艺数据处理和存储方面的硬件瓶颈，奠定了机器人智能化的硬件基础。
人工智能与工业机器人产业相互融合，机器人智能化趋势明显
在下游行业应用和人工智能技术推动下，工业机器人将成为多学科领域前沿技术交叉融合的产业，不断向更复杂化的应用场景演进。
国产化进程加速推进，应用领域向更多细分行业拓展
近年来，国内厂商攻克了核心零部件领域的部分难题，国产核心零部件的应用程度不断提升，继汽车、3C 电子行业后，卫浴陶瓷、金属加工、家具家电等通用工业领域开始成为中国工业机器人的新增市场主力。工业机器人在新兴应用领域也开始逐步放量。
骨干企业国际化步伐进一步加快
自2016年以来，骨干企业均进行了多次海外并购，通过海外并购在研发、技术、销售等跨领域协作方面与海外公司进行深度资源共享和合作，进一步扩大海外市场的竞争实力和市场占有率，加速国际化进程。
资料来源：观研天下
