70%依赖进口，工业机器人的“中国芯”同样重要
如果说机器人被誉为“制造业皇冠”，那么工业机器人则是这皇冠上的明珠，因此工业机器人的研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。
集智能制造、物联网、大数据、云计算为一体的“工业4.0”新生态，在不断推动着机器人产业的快速发展，与此同时，半导体产业作为整个工业4.0架构的基础，与工业4.0关系密不可分，如工业传感器、执行器、微控制器及功率器件等产品解决了工业4.0中的感知、通信、控制等基础问题和执行问题，同时保证了数据的安全交换。另外，通过硬件安全芯片可以有效保障智能生产中的数据和信息安全。
对于芯片制造厂商，智能工厂、熄灯工厂、无人工厂是4.0时代的目标，在严苛的制造过程中，为了生产和安全地搬运高敏感的微电子元件，更需要使用微粒少、排放低、高精度、小型化、高智能化的机器人和平台。工业机器人技术越往上走，越需要芯片、软件和算法的助力，可见工业机器人作为这个新生态的重要参与者，其发展水平也在很大程度上影响着半导体产业。
半导体行业看准机器人的同时，机器人也在加强对半导体的帮助
在电子工业中，多是生产过程与环境中的机器人，最常见的有协作机器人，通常用于多关节机械手或多自由度的机器装置，并通过先进的控制系统协同完成自动监控、智能打包、产品质检、AR巡检等。
电子类的IC、贴片元器件，工业机器人的应用已经比较普遍。目前世界工业界装机最多的工业机器人是SCARA型四轴机器人。第二位的是串联关节型垂直6轴机器人。
在手机生产方面，视觉机器人也比较普遍，例如分拣装箱、撕膜系统、激光塑料焊接、高速四轴码垛机器人等适用于触摸屏检测、擦洗、贴膜等一系列流程的自动化系统的应用。
在其他3C电子产品方面，生产过程中需要焊接、配装、打磨和检测等等，加入协作式机器人之后就会变得方便很多，保证了产品零件更新的同时也掌握住了产品生产过程中的产品质量问题。
电子电气领域使用的特殊机器人，则由生产商根据需求所特制，小型化、简单化的特性实现了电子组装高精度、高效的生产，满足了电子组装加工设备日益精细化的需求，而自动化加工更是大大提升生产效益。
据有关数据表明，产品通过机器人抛光，成品率可从87％提高到93％，因此无论“机器手臂”还是更高端的机器人，投入使用后都会使生产效率大幅提高。
有了机器人助力，不仅可以对产品进行精准的位置控制，还能可以降低人工成本，提高效率、便于管理，从而使员工从脱离简单反复的工作，投入到更深层的工作内容之中，这也满足了电子产业对于成本降低和更高更快的投资回报率的实现。
机器人进军半导体行业既是一种挑战也是一种趋势，半导体的技术发展同样将会促进机器人行业的发展，相较于个人电脑或手机，构成机器人的半导体更接近工业设备和汽车。需要使用马达来驱动其内部机构的机器人要配备很多模拟元件、功率元件及传感器等。最近正在逐步扩大的模拟半导体及功率半导体有望随着机器人的增加而快速扩大。
依靠机器人部署加速半导体制造，成为众多厂商的策略之一
在缺芯严重的阶段，厂商都在通过不同举措调整战略，依靠机器人部署加速半导体制造，也成为众多厂商抢占先机或摆脱困境的策略之一。
不少机器人厂商陆续进军半导体装备领域，并组建半导体装备BG，专门面向以芯片制造，面板制造为代表的半导体领域，为其提供国产设备与自动化方案。如在半导体领域打破国外企业垄断的新松机器人就曾在2018年1月，以约6.4亿元人民币收购韩国半导体设备企业新盛旗下公司80%的股权，并在2020年募集资金总额不超过18.03亿元用于IC真空机械手及集束型设备项目、半导体自动物料搬运系统项目、半导体物料管理控制系统项目。
在这波智能制造浪潮下，工业机器人与半导体设备相互促进，未来或将共同走进国产替代深水区。
半导体行业“门槛较高”，AGV移动机器人应用最普遍
工业机器人多数为“机械臂”，和人的手臂类似，整体包括手部、腕部、臂部、腰部和基座，每个关节都需要共同配合以完成任务。主要可分为6种类型，左起依次为“极坐标型机器人”、“圆柱坐标型机器人”、“直角坐标型机器人”、“垂直多关节型机器人”、“水平多关节型机器人”、“并联型机器人”。
对于半导体行业，由于涉及领域众多、工序复杂以及产品的特殊性，对工业机器人的要求十分严格。比如处理易碎和极为细微的器件，要求机器人易使用、灵活轻便、防震，防抖动，静音生产，能够有精准到5mm的重复定位等等，而在真空环境中，还要保证机器人的洁净度。从另一个角度看，这说明半导体行业“门槛较高”，这也给复合机器人企业的进入设定了一定的条件。
在半导体行业中AGV移动机器人应用最普遍，根据中国移动机器人（AGV）产业联盟、新战略机器人产业研究所数据统计，目前全球半导体行业中AGV和机械手组合的复合型机器人的应用已经达到约5000台，松下、西门子、富士通、环旭电子、华通科技、晶元光电等半导体企业，都将相关的AGV机器人应用到了生产中。AGV机器人为半导体产品提供物流支持，可以实现车间内、车间与车间的自由移动。物流设备自动化通常和传统流水线，自动立体库，AGV小车等其他传送相关的执行器，包括如何将其运送到工艺设备端或者在不同的存储区域之间进行调度，以及晶片在工艺设备内部的传送（包括物料缓冲区，装载端口，晶片传送机械手臂等）。
工业机器人产业链的“四大家族”与“四小家族”
目前工业机器人上游核心和中游的主要部分都被国外厂商占据着主导权，主要分为⽇系和欧美系，⽇系中主要有FANUC、安川、松下、不⼆越、川崎、爱普⽣等公司；欧美系中主要有德国的KUKA、瑞典的ABB、瑞⼠的史陶⽐尔、意⼤利的COMAU公司。在国内，工业机器⼈产业刚刚起步，但增长的势头⾮常强劲，如新松、安徽埃夫特。
其中，以“四大家族”全球市场份额最多：ABB、KUKA（库卡）、FANUC（发那科）、YASKAWA（安川）。
四小家族则有多种说法，比较多的是：Panasonic（松下）、Kawasaki（川崎）、NACHI（那智不二越）、staubli（史陶比尔）。
工业机器人产业链结构图，图源：前瞻研究院
工业机器人产业链生态图谱，图源：前瞻研究院
工业机器人上游核心零部件：减速器、伺服系统和控制器，也是核心技术壁垒。机器人完成每一个动作，都需要三方协同作战。控制器是影响机器人稳定性的关键部件，业内人士将其称作工业机器人的“大脑”，软件则相当于语言，要想用准确的语言传递“大脑”的想法，就离不开底层核心算法。“四大家族”向全世界出售伺服系统、减速器、编码器等关键部件，对核心算法一直秘而不宣，也是多年来能占领市场的关键原因。核心算法尤其对于航天航空、军工、汽车制造等高端领域特别重要，当国产机器人在这方面心有余而力不足时，就只能依赖进口了。
工业机器人产业链中游：本体制造。本体制造其实就是制造机器人本体，包含了工业机器人的关键零部件、逻辑设计、控制算法、环境配置等等。“四大家族”占据了工业机器人本体制造约70%的市场。
工业机器人产业链下游：系统集成。系统集成是指将在机器人本体上物理加装，并将机器人系统和终端应用客户的系统打通，以实现机器人正常作业。工业机器人系统集成商负责给客户提供解决方案，并负责工业机器人应用的二次开发和自动化配套设备的集成，是实现工业机器人应用的最终环节。目前国内厂商在这块市场情况较好。
国内工业机器人厂商分布，图源：前瞻研究院
降低成本是一大目标，“便宜好用”的工业机器人将带来市场转折点
在工业机器人的成本构成中，本体制造仅占约22%，核心零部件占比超过70%。而在利润方面，本体制造仅有15%，三大核心零部件的利润率均高于此：减速器40%，伺服系统35%，控制器25%。
因此，降低机器人的成本是一大主要目标，实现这一目标的前提，则是机器视觉、深度学习、人工智能等技术的突破性发展，让机器人变得更便宜，更容易训练，更容易集成到传统的生产过程中。
据美国纽约资产管理公司方舟投资(ARK)的预测，到2025年工业机器人的成本将下降50-60%，在未来几十年内，机器人市场也许会有戏剧性的转变。
我国已成为全球第一大工业机器人应用市场，机遇与挑战并存
小型化、轻型化、柔性化并且能替代人类完成复杂精密工作的工业机器人，能够适应特殊制造业应用场景，具有安装快捷、部署灵活、编程简单、高安全性等优点的协作机器人，都将成为工业机器人重要发展方向。
机遇：应用行业广泛，研发与执行可与国际领先水平相当
随着我国“机器换人”项目的开展，工业机器人除了广泛应用在汽车制造业、电子电器行业、橡胶及塑料工业、铸造行业、化工行业5大行业外，还覆盖至冶金、轻工、石化、医药等52个行业大类、143个行业中类，并囊括了焊接、喷涂、装配、搬运、堆垛、打磨、涂胶、分拣、包装、检测、上下料等数十种工艺。未来还将全面渗透于第一、二产业及其他领域。
从统计数据可以看出，我国工业机器人的发展速度着实可观。数据显示，我国自2013年起已成为全球第一大工业机器人应用市场，2019年成为工业机器人产量最高的国家，从2016年的7.24万台，到2020年的 21.2 万台再到2021年的36.6万台，短短几年产量一路高升，如今已连续8年成为全球最大的工业机器人消费国，跨越式的增长让市场热度一下子高涨。
就目前技术水平而言，我国工业机器人研发在执行力方面与国际领先水平相差无几，但在功能、性能、系统集成化水平及运动精度等方面，仍存在较大差距。
挑战：产业中上游核心器件卡脖子明显，性能及精度等仍有差距
许多产品在性能、外观、技术甚至是营销手段上都呈现出相互模仿的现象，同质化十分严重。就连各个厂商研发产品的核心技术和生产目的都是一样的。因此，纵观现在的工业机器人市场，几乎没有什么表现突出、具有一定竞争力的机器人产品。
性能相对单一，主要集中在运输、焊接等较低技术含量的工作，只有让机器人逐渐向生产线中精密操作程序转移，在生产线全覆盖，才能真正实现智能制造。
若自下而上审视国产机器人产业，我们会发现，目前工业机器人下游应用端国产化率较高，但中上游则面临明显的卡脖子现状。
国内厂商在渠道、价格、服务等方面占优，因此主要在系统集成领域展开竞争，实现工业机器人在特定场景的应用部署。
本土集成商在电子行业的竞争力较强，而在传统的汽车制造领域竞争力较弱，呈现数量多，规模小的业态。
中游的本体制造环节的国产化率很低，仅为27%。不过本体制造是一个比较复杂的话题，若聚焦在工业机器人领域，行业长期被“四大家族”（发那科、安川、ABB、库卡）把持，国内仅有少数厂商可勉强跟随，主要原因有三：（1）未掌握核心算法，“大脑”不够聪明；（2）精密减速器制造，投资大、技术难度高（3）产业发展时间较短 国际竞争力不足。
但若把目光放在更宏观的机器人本体制造领域，在移动机器人（AGV/AMR）、协作机器人等领域，近年来本土厂商的竞争力不错，机器人本体制造的国产化率可观。
在上游环节，减速器、伺服系统、控制器此三种的最核心的零部件，国产化率仅为36.53%、24.50%、31.20%。相较于复杂的中游制造环节，核心零部件的逻辑更为简单直接——无论其它环节业态如何，该环节的需求永远存在，是整个机器人工业的基石。若能实现上游零部件的国产化替代，不仅能解决供应链安全问题，也能显著降低工业机器人的应用成本，并缩短拿货周期，进一步推动工业机器人的应用，提升智能制造水平。
当然，推进智能制造是一项复杂而庞大的系统工程，也是一件新生事物，这需要一个不断探索、试错的过程，难以一蹴而就，更不能急于求成。
从产业发展的现状来看，半导体与工业机器人在我国都属于朝阳产业，很多环节都是刚起步。从目前的技术角度看，在重要核心技术方面还存在“受制于人”的“卡脖子”现象，但这两位“难兄难弟”的产业发展潜力大。