1959年世界第一台工业机器人诞生，并于1961年在通用汽车公司安装运行。自此，制造业开始踏上了“机器代人”的漫漫征途。随着传感与识别系统、反馈机制等技术的完善，机器人行业取得了巨大的突破，不再局限于器械生产的焊接、锻造等简单的步骤，而是不断升级改造其结构与功能，并场景化应用多种领域，以其智能、灵活与稳定等优势逐渐成为了生产制造中不可或缺的角色。
当前，机器人行业正处于高速发展期，市场规模稳健增长。与此同时，伴随国内智能制造逐渐驶入快车道，自动化率提升空间巨大，国产机器人也进入了发展的黄金期，深受市场青睐。依托产品性价比、股东资源和当地渠道支持，海外市场也存在诸多潜在的进入机会。
热势之下，机器人行业也存在瓶颈亟待突破，如核心零部件国产化率不足，规模化落地能力待提高等。那么，国内机器人公司如何成长为巨头?又该如何跨越阶段发展的壁垒?机器人产业链哪些环节存在投资机会?
华兴新经济基金硬科技团队通过对机器人行业进行整体分析，并着重探讨了工业机器人和物流机器人两个细分领域，对机器人本质的商业模式、国内厂商的发展机会、突围策略与投资逻辑进行了深入研究和思考，汇总成本篇文章，期望能给大家一些启发与收获。
机器人行业发展至今主要经历三个阶段，目前行业处于多学科交叉融合的智能化阶段：
初步发展阶段(1958-1970年)：此阶段的机器人主要用于工业生产的铸造、锻造和焊接。
技术迭代与商业化规模运用阶段(1970-1990年)：工业机器人“四大家族”ABB、安川机器人、库卡和发那科在70年代均开始了全球专利的布局，机器人的下游应用场景逐步增加，在汽车、电子电器、金属制品、重工业等的应用逐渐普及。
智能化升级阶段(1990年至今)：随着运动、视觉、导航、光电等相关技术的进步，机器人传感能力和学习能力得到提升，其应用场景从工业制造拓展到了当今的物流、家居、医疗、农业、特种、军用等领域，渗透率也逐渐提升。
资料来源：华兴资本
2021年全球整体机器人市场规模约366亿美元，行业整体保持稳步增长。其中工业机器人约125亿美元、物流机器人约50亿美元。我们本次研究关注工业机器人与物流机器人：
资料来源：IFR，华兴资本
工业机器人：制造业的机器换人是长期趋势，且工业机器人的存量市场巨大，高端领域以四大家族的产品为主导，存在很大的国产替换空间，属于长坡厚雪的确定性赛道。
物流机器人：物流机器人行业处于爆发期，而国内渗透率不足10%，市场保持高增长，国内厂商从技术、调度方案到场景know-how上具备领先优势。
如下图所示，机器人的产业链分为上中下游。我们重点关注核心零部件及机器人本体制造环节：
资料来源：华兴资本
上游的核心零部件包括控制器、伺服电机、减速器等。对于AMR，还包括激光雷达、超声波雷达等传感器。机器人成本结构中，上游核心零部件成本占比最高，占到整体生产成本的60-70%左右，是工业机器人的核心技术壁垒。国产工业机器人面临的最大问题是核心零部件主要依赖进口，国产化率长期不足30%。
(1)减速器：成本占比最高，但高端市场长期被日系垄断。与国外产品相比，国产减速器主要在寿命及稳定性上有较大差距，大多只能应用于中低端市场(本质是材料的配比决定硬度和耐磨性)。
(2)伺服电机：壁垒低于减速器，国内厂商近年来进步明显。伺服系统市场分为日系、欧美系、台湾系、国产品牌四个阵营，高端市场主要由海外品牌占据。国产品牌中，汇川、固高、英威腾、埃斯顿等品牌近年来的进步明显。
(3)控制器：机器人厂商倾向于自研，国产化程度相对较高。控制器包含硬件与软件两部分，控制器的算法为核心机密，大多数机器人本体厂商会自研控制器。造成国产控制系统“稳、快、准”相对较差的原因主要是软件上的劣势;在核心算法上，国外企业凭借时间积累和技术沉淀的优势，在反应速度、兼容性等方面更加优化。
(4)传感器：移动机器人的核心部件。目前主流移动机器人的竞争点已经从激光导航转向激光+视觉融合导航，公司的算法研发能力和场景积累程度决定了各种传感器的选取和组合(即算法研发强的可以使用国产激光雷达+摄像头的低成本方案，并实现精度更高、柔性更强的定位导航)。
资料来源：华兴资本
中游的机器人本体制造环节是指从上游采购或自研零部件和材料，设计并集成制造成机器人本体结构，由于此阶段客户的需求多元、场景多元，本体定制化程度较高，单纯的本体制造厂商难以实现标准化、规模化。
此环节是国内厂商竞争的主要地带，但是国内厂商仍主要集中在中低端市场，高端应用市场仍由四大家族占据，我国尚未实现标准化和规模化。复盘四大家族的发展过程，我们认为掌握从零部件到本体制造的技术是工业机器人竞争的关键壁垒。
下游的系统集成环节是指将工业机器人本体融合至下游应用场景，呈现国内集成商数量多、应用领域分散、普遍规模较小的特点，集中度较低。相较于机器人本体制造商，工业机器人系统集成商还需要具有产品选型能力、对终端客户应用需求的工艺流程理解、应用行业的相关项目经验、较强的商务关系等，集成商在国内市场的话语权和影响力会更强。
资料来源：华兴资本
产业链图谱
资料来源：MIR，华兴资本
中国是全球最大的工业机器人应用市场：根据IFR统计，全球工业机器人的安装量由2009年的6万台增长至2020年的38.4万台，其中中国市场占比40%以上，2021年市场规模185亿元，2025年稳步增长到304亿元。机器人销量与汽车、3C电子等主要应用行业的景气度高度相关，目前新能源汽车、光伏、半导体产线将贡献新的固定资产投资增量。
资料来源：IFR，华兴资本
工业机器人横向渗透下游应用领域的发展趋势明确。机器人技术刚起步时面向的是大规模生产的汽车行业，汽车流水线严格的节拍使得其对机器人稳定性、重复定位精度、寿命等指标要求最为严格，但到了2020年我国非汽车领域的应用占比已超过70%，不断渗透泛工业领域。国内厂商的国内市占率从2015年的18%提升至2020年的 29%。汽车领域长期被四大家族占据，国内厂商在电子、锂电、光伏等新兴行业有更强的竞争力。
资料来源：IFR，华兴资本
整体来看，国内工业机器人市场呈现柔性化、场景化和全球化的趋势。机器人应用出现越来越多的细分化场景，同时四大家族尚未计划在这块领域开展重点布局，给了国内厂商发展的空间。另外，国内厂商具备性价比的竞争优势，海外市场机遇来源于海外客户对机器人更高的接纳程度和更强的付费意愿。
从机械结构来看，工业机器人主要包括：垂直多关节机器人、SCARA机器人、并联DELTA机器人以及协作机器人。工业机器人被设计为不同的形态主要是为了适应不同应用场景的需求。多关节机器人为主要的机器人形态，2019年国内市场销量占比63%。
资料来源：华兴资本
目前，传统汽车领域的需求已近饱和，大负载多关节机器人增长放缓，且四大家族先发优势明显，国内厂商机会有限。华兴经研究认为国内厂商的机会在于以下两点：
协作机器人市场，行业增速快，代表小型化、柔性化、智能化的发展趋势。
工业机器人在新兴行业的场景挖掘和应用，国内厂商有先发优势，包括新能源汽车、锂电、医疗、半导体、光伏等行业。
资料来源：公开资料研究，华兴资本
技术：体现在研发团队的规模、能否自研核心零部件以及产品的精度与稳定性。前面提到国内厂商在核心零部件的减速器、伺服电机等零件和国外存在技术差距，而这些零部件决定了产品的精度与稳定性。客户对于技术差距的感受度较低，会通过市场口碑和试用时的稳定性来判断。因此虽然国内厂商基本在硬件结构上趋同，在设计工艺、装配标准和算法控制上的差异会体现在产品长期使用以后的性能差距。
渠道/生态资源：优质的渠道资源可为进入新行业、新客户背书，提高市场开拓速度，加快交货周期，覆盖中长尾客户。国内厂商基本还处于硬件产品稳定性的阶段，出货量千台以上才会考虑生态问题。
价格：虽然市场渗透率不高，但在成熟领域已经出现价格战，大B客户与小B客户对价格敏感程度区别很大。机器人成本仍有30%的下降空间，来自于大规模的标准化生产、供应链成熟以及本体厂商在采购端话语权的提高。
中国物流机器人行业保持较快增速，虽然其整体市场略小于工业机器人，但是增速更快。2021年中国物流机器人销量为7万台，相比于2020年的4.1万台有明显增长。市场销售额达到126亿元，预计2025年增长至250亿元。
从机器人形态来看，AGV和KIVA占据市场的主导地位，销量占比近85%，其中AMR占比15%。但由于AMR具备柔性配置的优势，伴随其自主导航技术成熟和成本下降，预计AMR的市占率将显著提升。
资料来源：公开资料研究，移动机器人产业联盟，华兴资本
按照应用场景，物流机器人分为仓储物流和工业制造物流两类。从发展形态上，物流机器人经历了导轨AGV、二维码AGV、激光导航AMR与多传感器AMR四个阶段，由于各个方案各具优劣势，适用于不同的仓库条件和拣选模式，因此目前各类方案都有在应用。
技术上，AMR的硬件层面壁垒并不高，核心在于算法与系统的迭代积累，这主要体现在以下三个方面：
对客户场景的数据分析：分析仓库历史数据，拟定部署方案和路径方案;在实施期间，深入洞察客户的业务，负责调查与实施的产品经理与负责研发和后台支持的业务团队相配合，不断打磨方案。
实现单机智能算法：包括单机导航算法和路径规划算法，后者涉及到对业务的理解，如何分区域、如何实现最短路径、如何并行组单从而实现效率最大化。
实现集群调度算法：集群调度指的是同时调度数十台甚至上百台机器人，通过有效的合作，达到1+1>2的效果，实现仓内作业效率最优、成本最低。调度算法技术上门槛不高，厂商之间的差距来自于对于行业场景的了解程度和项目实施的经验积累。
取决于场景需求和技术路线，行业存在多种搬运方案，其存储密度、拣选效率、投资回报均有所差异：
订单到人方案：订单到人最近1年开始推行的方案，适用于人机协同的场景。国内较少企业专注于该模式，灵动科技为行业领先的公司。
货架到人方案：Kiva式国内推行时间超过6年，最早一批AGV/AMR玩家采用此方案，因此参与玩家众多、行业竞争激烈。Geek+、快仓等头部厂商也积极向其他搬运方案拓展，产品线丰富。
货箱到人方案：货箱到人由海柔首创，在鞋服领域取得成功案例后，其他玩家也积极推出相似方案。海柔的经验优势和规模化优势明显。
资料来源：公开资料研究，华兴资本
注：此处统计为仓储物流场景的出货量占比情况，工业物流场景约占整体出货量的45%
海外传统物料搬运巨头布局AGV/AMR，初创公司或被巨头并购。我们判断国内初创公司被并购的概率不大，原因在于：1)电商巨头菜鸟、京东自研物流解决方案和机器人，对自身业务的理解更深;2)国内尚未出现与客户粘性非常强的初创公司;3)行业tier-1物流机器人厂商不会选择站队，头部厂商有独立IPO的明确计划。
资料来源：华兴资本
机器人行业的商业模式与软件行业有较多相似之处，但硬件属性使得估值略低。
资料来源：公开资料，公司资料，华兴资本 行业早期存在技术壁垒，伴随企业规模提升，距离成为伟大的企业还面临标杆客户突破、场景积累和规模化复制的难题：
资料来源：公开资料，公司资料，华兴资本
早期技术壁垒克服：导航、定位技术、机器人控制技术、视觉识别技术落地形成产品。单机实现“能用→好用”，实现物流机器人柔性、智能化的特征，从公司成立到实现一个千万级营收的出货。
突破数据壁垒和场景壁垒：要聚焦核心客户去打磨产品，实现从“好用”到“稳定”。基于调度软件提供特定场景的解决方案，接入客户的WMS或MES系统，提升客户粘性。
突破行业壁垒与客户壁垒：实现从1亿元的营收做到10亿的营收，这是最难的阶段。一方面需要横向拓展其他场景，在3-5个场景有极强的综合能力;另一方面需要批量复制已有的核心场景，实现方案和成品一定程度的标准化，例如打磨好半导体、光伏的一些大客户的方案后，能否把一些比较偏标准化方案对接给中小客户。
形成规模化壁垒：标准化带动规模上量，自建生产体系，整合上游供应链，降低BOM成本。依托成品和客户粘性，向物流智能化综合解决方案商过渡，实现设备互联。
下游场景分散、重销售、重售后运维等行业特性，决定了机器人公司的成长是一个渐进的过程，不存在显著的成长拐点，整体成长周期也会较长。长期来看机器人行业会面临一批优胜劣汰，终局可能会由3-4家头部公司占据大部分通用的场景。而在一些偏细分的场景也会有一批小公司。这批小企业的客户粘性强，有较高的壁垒，专注做好某个行业或某个工序的自动化作业，有一定的生存空间。
工业机器人：中国是工业机器人应用最大的市场，人口红利消失+降本增效需求驱动机器人市场稳步增长。国内厂商在行业上抓住新兴产业爆发带来的CAPEX机会，在场景上布局柔性生产的协作机器人，结合对产业场景的深度理解，未来商业模式有望实现复制。
物流机器人：仓储物流与工业物流主要依赖人工，自动化率不足10%，存在巨大的自动化市场空间。国内厂商起步较早，在各类拣选方案上均出现国际领先厂商，处于核心产品能否规模化落地的关键阶段。
综上，建议关注公司短期订单pipeline的兑现情况。中期视角关注公司产品线所对应的市场空间，以及是否具备新场景的进入可行性和进入能力。远期，我们看好制造业自动化转型升级的长期趋势，同时关注公司在优势场景的规模化复制效果，本质即是关注公司的行业know-how、项目实施经验与其运营管理能力。
