机器人行业本质上是以机器替代人工，符合社会进化方向，在我国老龄化问题加剧、劳动 力红利逐步消失的现实环境下，产业趋势合乎逻辑。据我国国家统计局数据，我国 65 岁 及以上老年人口占比今年来加速攀升，到 2019 年达到了 12.6%。三次产业格局变化之下， 制造业人口逐步流失，以汽车制造业为例，尽管我国汽车行业产值是提升的，但汽车从业 人员数量在 2017H1 就达到了历史顶部。机器换人的迫切性日益体现。
1. 发展机器人行业的机遇
由于人口红利拐点相对于发达国家而言出现较迟，我国的机器人行业发展也较为落后，国 际化的巨头企业数量有限。以 ABB、发那科、安川、库卡为代表的四大家族机器人企业， 市值体量都远远高于我国机器人代表性企业，三者最新的市值分别为 3620、3459、664 亿 人民币，而国内最大的泛自动化公司汇川技术市值仅为 489 亿元、新松机器人仅为 250 亿 元。
然而，机器人产业研究相对较为困难。主要难点在于机器人分类庞杂，每个细分市场空间、 所处阶段不尽相同，我们需要找到未来发展机遇最大的赛道。机器人按照功能的不同，可 以分为工业机器人、娱乐机器人、家用作业机器人、 教育机器人、医疗机器人、国防安 全机器人等等，每个大类之下又可以分为多个小类。
2. 哪些是正在崛起的潜力方向？
2.1. 舆情指数视角：细分机器人行业热度谁更高？
从大类来看，个人/家用机器人指数热度最高，工业机器人次之，专业服务机器人最低。我们统计过去一年的机器人行业相关词汇搜索量、搜索集中度及舆论曝光度，编制成舆情 指数。其中，词汇搜索量是指：过去一年内各搜索引擎总搜索量；搜索集中度是指：搜索 的密集程度，该词汇搜索量是平均分配于一年间或集中于某几个时刻；舆情曝光度是指：搜索结果与搜索词的相关程度。而搜索数据来源于百度、谷歌等搜索引擎指数以及福韵舆 情分析系统。根据舆情指数，我们得到三大领域中，个人/家用机器人指数最高，工业机器 人次之，专业服务机器人最低。这一结果比较直观地反映出大类机器人的受关注程度，家 用机器人的网络受关注度较高可能与其他 To C 销售的属性有关，而工业机器人受关注度 高于专业服务机器人可能是由于其应用广泛、行业较为成熟。
我们不仅关注大类机器人，还关注细分机器人领域。具体方法为统计工业机器人、个人/ 家用机器人以及专业服务机器人词条下细分机器人领域的舆情指数。结果显示：
工业机器人：焊接机器人热度最高、且舆情指数大幅领先，喷涂机器人次之，AGV（自 动牵引车机器人）以及码垛、装配等机器人的热度相对较低。我国工业机器人行业发 展时间相对较长，码垛及搬运机器人使用量最大，国产化程度高，但门槛较低。焊接 机器人在我国使用量位居第二，但国产化程度非常低，2017 年 CRIA 及 IFR 披露，国 产化率仅为 15.8%。该结果可能说明，焊接机器人作为我国最具成长性的机器人细分 领域，正获得更大的关注。
个人/家用机器人：该大类下，娱乐休闲机器人的热度要高于家庭作业机器人。娱乐 休闲机器人的功能多为儿童陪伴、早教学习、老人陪伴、语音导航等，而家庭作业机 器人的功能主要为室内吸尘、清扫等。然而，由于家庭作业机器人目前功能还相对较 为单一，从事该类产品生产的厂商中也有兼顾娱乐休闲类产品的，因而两者也存在一 定的交叉性。
专业服务机器人：场地巡检机器人热度最高，医用机器人的热度次之，专业清洁以及 国防营救安全类机器人热度偏低。场地巡检类机器人应用于电力、石油管道、城市管 廊、工厂等多个场景的巡检及故障排查，由于近年来电力、管廊的无人化巡检需求快 速释放，因而该类机器人的应用得到快速普及。
2.2. 成立时间视角：朝阳属性明确，巡检、工业及家庭作业机器人相对成熟
从公司成立时间这个角度，机器人行业朝阳属性明确。我们统计了全样本公司的成立时间， 发现机器人行业自 2011 年后，企业成立数量快速增加，并且在 2015 年，新成立的企业数 量达到了最高峰。2011 年后成立的机器人企业占总体企业数量的 78%，2011 年前成立的机器人企业占总体企业数量的 23%，也就是说大部分机器人企业成长历史不超过 10 年时间， 是一个尚处在成长期的行业。
横向对比细分行业的成立时间分布，我们发现工业机器人、巡检机器人以及家庭作业机器 人可能相对较为成熟，而医用、国防安全及娱乐机器人相对更为新兴。我们在这里用到的 较为简单的判断依据，认为 2011 年之后公司成立数量占到整体数量的比例越高，该行业 越新兴，反之则越成熟。统计结果显示，巡检机器人、专业清扫机器人、工业机器人及家 庭作业机器人这几个细分领域可能较为成熟，其 2011 年后成立公司数量的占比分别为 63.04%、70%、72.22%及 73.33%，低于行业平均水平（77%）。但是考虑到专业清洁机器人行 业的公司数量偏少，2011 年后成立企业数量仅为 13 家，我们认为该细分领域的吸引力可 能一直偏低。我们看到而娱乐休闲机器人、国防机器人及医用机器人 2011 年后新成立的 公司占比高，因而行业可能处于更早期阶段。
2.3. 融资行为：机器人投融资活跃，家庭作业、工业及国防机器人融资阶段 偏后期
机器人行业本身为资金密集型及技术密集型企业，因此通过观察该行业的融资活动特征， 我们可以得到资金对机器人及细分领域的偏好情况。我们统计了七大领域共家企业 2015 至 2019 年年末期间 500+家企业的投融资行为，主要包含：种子轮、天使轮、pre-A 轮、 A 轮、A+轮、pre-B 轮、B 轮、B+轮、C 轮（D 轮、E 轮）、股权转让、股权融资、众筹融 资、战略融资、定向增发、并购重组、pre-IPO、IPO 等多融资行为。
整体而言，我们认为机器人行业融资活动较为活跃，2015-2019 年早期融资、股权融资偏多，B 轮-E 轮融资数量较少。2015 年至 2019 年，机器人行业共发生 799 次融资行为，整 体呈现上升趋势，到 2018 年当年统计到的机器人融资次数多达 205 次。B 轮以下融资（天 使轮、pre-A、A+轮等）占到整体的 53.96%，B 轮及以上融资占到 45.91%。在 B 轮及以上 融资中，股权融资（包括定增、并购、IPO 等）占到了 36.94%，占到了大多数，而 B 轮-E 轮投资比例约为 9%。
2019 年，机器人领域或开始以中后期融资为主。我们统计了历年行业 B 轮及以上融资占 当年全体融资数量的比例，用该指标表示行业整体所处的融资阶段，该比例越高，表示行 业融资越偏中后期。2015-2018 年，B 轮及以上融资占整体的比例处于 40%-45%之间，而 2019年该比例上升到了62.69%。其中，股权融资比例从 2016年的 24.24%提升到了44.03%， B 轮-E 轮融资比例从 2016 年的 6.21%上升到了 2019 年的 18.66%。为何 2019 年会成为一 个转折点？我们认为可能是由于2019年宏观经济景气度低，一级市场投资面临较大压力， 天使轮、pre-A 及 A 轮等早期投资的规模开始收敛，在机器人投资领域也开始更加重视具 备相对成熟的产品及商业模式的公司。
横向对比来看，家庭作业及工业机器人的融资阶段明显偏后。家庭作业机器人以 B 轮及以 上融资方式为主，比例达到了 65.22%，工业机器人次之，该比例为 46.49%。这意味着这两 个行业相对偏成熟，一二级市场更热衷于寻找行业中已具备一定成长基础的公司进行投资， 且的确存在一定数目的该类型企业供投资。而国防、场地巡检、医用及娱乐休闲机器人的 B 轮及以上融资方式比例较为近似，均为 40%左右；专业清洁机器人最低，仅为 31.43%。
对比每个细分行业 2015 年与 2019 年两年的中后期融资占比指标，我们发现，家庭作业、 国防及工业机器人在 2019 年明显以 B 轮及以上融资方式为主，相较于 2015 年中后期融 资比例大幅提升。家庭作业、国防、工业机器人在 2019 年该指标值分别为 93.33%、90.91% 与 66.67%，相较于 2015 年分别提升 38.16、46.47、24.56pct。场地巡检、医用、娱乐及专 业清洁机器人在 2019 年 B 轮及以上融资方式占比均为 50%。
2.4. 知识产权：家庭作业、工业、场地巡检及娱乐机器人居前，技术创新引 擎强劲
基于机器人行业的技术密集属性，我们继续讨论行业的知识产权及专利特征。整体而言， 以专利申请数量来衡量的行业技术创新活动较为活跃。我们统计了行业 2015-2019 年的专 利申请量，行业当年专利新增量从 2015 年的 3302 项增长到了 2019 年的 10846 项，期间 复合增速高达 34.62%。其中，发明专利占历年专利总量的 60%以上，但期间增速偏低，2019 年同比增速约为 13.96%；实用新型专利数量次之，2019 年占比约为 25.88%；外观专利占 比则为 11.13%。
在整个机器人行业中，家庭作业、工业及场地巡检机器人的专利数量位居前三。家庭作业 机器人领域的专利数量最多，占总体数量的 25%；工业机器人次之，专利数量占总体数量 的 19%；场地巡检机器人领域专利数量占总体数量的 18%；娱乐休闲、医用、国防安全及 专业清扫机器人领域专利数量占总体数量的比例分别为 14%、9%、8%及 6%。同时，在不同 细分行业中，专利数量最多的仍然是发明专利，家庭作业机器人中，发明专利的比例高达 83.6%。
进一步，分析专利关键词词频，我们能够发现不同细分类的机器人在技术研发上的共性及 差异点。我们的分析方法是：1）抽取每个专利项包含的词汇；2）统计每个词汇出现的词 频；3）统计每个细分行业词频最高的 50 个词，共计 7 组、350 个词汇；4）统计每个词 在这 7 组中出现的次数，计为 N；5）N 值越高，表示该词汇是多个细分机器人领域专利 研发方向的共性部分；6）在分析中需要排除例如“机器人”、“实用新型”、“发明专利” 等无实际意义的词汇。
按照上述方法，我们发现：第一，控制、连接、图像、电机、驱动、信号、传感器这六个 词汇是最具共性的专利涉及词汇。其中，控制、连接、图像的 N 值为 7；电机、驱动、信 号的 N 值为 6；而传感器的 N 值为 4。这意味着，相当一部分的机器人专利研究方向为机 器人的控制、关节或者其他形式的连接、动力系统（电机、驱动）以及传感系统（信号、 传感器）等，这些也是机器人关键的核心构成部分。
第二，每个行业有其较为独有的专利关键词。例如，娱乐休闲机器人具有 4 个独有关键词， 分别为输入、语音、文字与舵机，这可能是由于：1）娱乐休闲机器人的关键在于良好的 交互体验，需要准确且便捷的语音、文字输入/输出体验；2）舵机是一种位置（角度）伺 服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统，是遥控机器人、高档 玩具/模型的核心零部件，很大程度上决定了这些产品的性能。再例如，场地巡检机器人的 独有关键词为飞行器以及监控，这可能是由于：1）巡检机器人的核心模块，除了机器人通用的控制、驱动、连接系统等，还包括监测模块；2）巡检机器人的形式多样，除了常 规的地面工作机器人，以无人机为代表的飞行器也以其灵活性、高维度观测等优势成为重 要的趋势。
3. 精选两大子行业：行业空间、驱动因素、竞争格局及产业链透视
3.1. 工业机器人：以退为进，国产化孕育巨大机遇
行业空间
工业机器人行业在 2018、2019 年经历下滑，两年增速分别为-1.37%、-6.10%。我们认为 这主要是由于行业在 2017 年新增量巨大，增速高达 79%，当年一定程度上透支了后续两年 的行业需求，因而导致了这两年行业在高基数之下有所下滑。
尽管 2017 年，中国机器人行业高增长，但当年我国的本土机器人增速显著低于行业总体 水平。当年，本土机器人在汽车、电子及金属加工细分领域的机器人市占率均有所下滑， 反而是四大机器人公司及那智、川崎这样的公司获得了更大的发展机遇。
行业在过去两年的下滑，一定程度上给与本土企业以缓冲。因为在行业高歌猛进时，大量 厂商涌入，主要采取价格竞争及拉长账期等手段，行业参与者难以聚焦持续的研发投入及 提升产品品质及口碑。高速增长的行业的阶段性放缓，更利于行业出清，并给予技术型的 公司更多的发展时间。
工业机器人行业本身，我们认为，仍具备一定投资价值。 第一，行业体量大，根据 IFR 统 计，工业机器人 2018 年在中国销量为 15.4 万台，市场体量达到了 62.3 亿美元，折合人民 币约为 430 亿元，销量占到了全球市场的 37%。第二，尽管 2018-2019 年出现下滑，行业 中长期仍存在成长基础。
行业的成长性来自于我国机器人的低密度。根据 IFR 的统计，2018 年我国工业机器人密度 为百万人 140 台，超过了全球平均水平（99 台/百万人），但相较于日本、德国及韩国三大 制造业强国仍存在较大差距，仅为日本、德国机器人密度的 40%左右，仅为韩国机器人密 度的 18%左右。对比我国与日本的制造业工人占整体人口比例这一指标，我们认为我国机 器人密度仍具备很大的上升空间。2015 年，我国制造业人数占到了 7.13%，而日本占到了 7.11%，也就是说两国的制造业存在的人力可替代空间较为类似。此外，2018 年我国制造 业产值为日本的 3.5 倍，但是制造业从业人员数量为日本的 8.7 倍，说明我国制造业自动 化升级空间更大。
我们对未来几年我国机器人销量作出预测。 假设及前提：1）工业机器人当年需求=替代需 求+新增需求；2）工业机器人的折旧期约为 5-6 年，t 年需面临（t-5）年约 30%的机器人 更新替换的需求；3）新增需求与机器人密度的提升值之间存在一定比例关系，经我们计 算得到，每增加 1 台机器人销售，工业机器人密度上升 0.02%；4）核心假设：对于我国未 来工业机器人密度的假设。在这里我们设置两种情景，第一种：匀速替代，即 2011-2018 年我国工业机器人密度从 10 台/百万人提升到了 140 台/百万人，我们假设替代速度保持相 对一致，我国到 2025 年工业机器人密度提升到 300 台/百万人；第二种：加速替代，假设 到 2023 年工业机器人密度提升到 300 台/百万。基于上述假设前提，我们得到匀速情况下， 我国未来几年年化新增 14.65 万台工业机器人；加速情况下，未来几年年化新增 18.64 万 台。考虑到 2011-2018 年，机器人密度提升实际上是一个加速的过程，我们认为加速场景 可能更符合实际。
驱动因素
长期因素：人力成本大幅提升，工业机器人相对于人力经济性显现。工业机器人的长期成 长驱动因素是本身的经济性越来越明显。我们用工业机器人的投资回收期来表示其相对于 人力的经济程度。根据我们的计算，工业机器人的投资回收期在人力成本提升、机器人均价下降以及技术进步带动维护费用下降的情况下，投资回收期从 2.48 年逐步缩短至 1.39 年。伴随着工业机器人经济性的不断提升，我们看到其应用领域逐步拓宽。
短期因素：以 PMI、汽车制造产成品存货等衡量的短周期对工业机器人销量构成一定冲击。由于机器人下游以汽车、电子、家电及金属加工等行业为主，与制造业整体景气度密切相 关。根据我们的相关度分析，我们认为制造业 PMI、工业品（这里以汽车替代，实际上汽 车、电子及工业品整体的库存周期较为一致）产品存货增速、工业企业利润增速等指标， 对工业机器人短期销量的指导意义强。
竞争格局
工业机器人行业除了长期具备成长性，国产化空间巨大是又一看点。如我们上面提到，行 业高增长期的红利更多地为外资机器人公司、尤其是四大机器人公司所获得，国内机器人 公司的市场份额在行业增速最快的 2017 年不升反降，国产机器人在汽车、电子电气及金 属加工等于的市占率均出现下降。然而，国内机器人从技术简单领域开始，开始逐步对外 资机器人进行替代，例如，在搬运上下料以及金属加工两个领域，本土国产机器人的市占 率已经逐步上升到 50%左右，洁净室机器人市占率达到了 35%左右。我国机器人仍需要在 焊接、装配与拆卸及喷涂等多个领域实现突破，这主要依赖于国内机器人在加工的效率、 精度、耐疲劳度及稳定性方面不断取得进步。
产业链图谱
工业机器人产业链较长，涉及企业众多。 整体上行业可以分为上游、中游、下游及终端（即 为各大应用领域），上游主要包括原材料及零部件供应，其中零部件又可以细分为减速机、 伺服电机以及控制器等；中游包括本体制造商及系统集成制造商，前者包括 4 大机器人、 新松机器人、埃斯顿、拓斯达、埃夫特、哈工智能等，又包括图灵、欢颜、伯朗特这样的 新秀，系统集成商则将机器人本体与具体使用场景相结合，提供配套的软件开发、工作站 等；下游包括代理商、第三方服务商（维护及培训等）。我们认为在这条产业链中，真正 能够帮助本土工业机器人实现根本突破的是上游的减速机、伺服电机的进步，以及本体制 造+针对高新技术行业（汽车、电子、新能源、光伏等）的集成能力的提升。
3.2. 家庭作业机器人：市场需求具备较大挖掘空间，激光雷达为创新亮点
行业空间
家庭作业机器人目前以扫地机器人为主，也有陪伴、医疗护理等机器人、但尚未成为主流。根据 IFR 的统计，全球家庭服务机器人在 2010-2018 年实现快速增长，到 2018 年行业整 体规模达到了 36.6 亿美元。根据中怡康数据，我国扫地机器人在 2013-2018 年实现了从 年销量 57 万台到 483 万台的快速增长，销售规模从 8 亿提升到了 2018 年的 70 亿。2019 年，行业有所下滑，年销售台数预计在 435 万台左右。
驱动因素
我们认为，家用扫地机器人作为消费品，其成长驱动因素不仅取决于需求端，也受供给端 的创新所影响。因而，我们分析了需求和供给两方面的因素。
需求端：家用扫地机器人的普及主要系民众收入水平提高、对于生活品质的要求也相应提 升，本质是消费升级的典型产物之一。根据瑞士信贷银行的数据，2015 年我国家庭中，1 万美金以下的年度可支配收入为主流，比例高达 62.10%，而到 2020 年，1-10 万美金的年 度可支配收入家庭将有望成为主流，比例有望从 2015 年的 35.50%提升到 50%。在这一过 程中，消费升级驱动的新兴需求仍将不断涌现出来。
我们计算了美国的家用扫地机器人渗透率作为参考。由于缺乏可靠的美国家用机器人渗透 率数据，我们基于 irobot 数据进行一定测算。1）根据 irobot 官网披露，其以往累计销售 机器人数量达到 2500 万台，其中扫地机器人数量在 2000 万左右；2）由于 irobot 美国及 海外销售收入整体较为平均，我们假设 irobot 在美国本土的销售量占到全体的 50%，约为 1000 万台；3）根据福布斯数据，irobot 在美国市场的市占率高达 88%，那么我们可以计 算得到美国市场扫地机器人累计总销量约为 1136 万台；4）美国人口数在 2018 年为 3.25 亿人，以 3 口为一家来计算，其家庭数量约为 1.08 亿个；5）计算得到美国市场扫地机器 人渗透度约为 10.5%。由于 irobot 在美国的销售收入仍在增长，我们认为这一渗透度并非 美国市场的天花板。
我们是否可以以美国市场的渗透度作为中远期参考呢？我们认为一定程度是可以的。我们 对比了两个指标，第一是美国人和中国人的人均可支配收入，2018 年美国人均可支配收入 折算成人民币约为 35 万元，而我国城镇人口人均可支配收入约为 4.2 万元，美国是中国的 8.27 倍；第二是家用机器人均价，我们测算得到 irobot 家用机器人均价可能在 7000 元以 上，而中国家用机器人均价仅为 1400 元左右，由于 irobot 在美国的市占率高达 88%，我 们认为它一定程度上代表了美国家用机器人产品的均价，则美国家用机器人均价是我国的 5 倍。展望未来五年，由于我国人均可支配收入仍有望维持快速增长，与美国的差距持续 缩小，且家用机器人目前最低价已经为 1000 元左右，我们认为美国市场的渗透度有一定 参考性。
基于上述分析，我们对于家用机器人未来五年的需求作出预测。我们测算得到 2020 年扫 地机器人的渗透度预计约为 5.23%，对 2025 年进行三种情景预测：1）悲观，即行业渗透 度的提升基本上是匀速的，2025 年达到美国目前左右的渗透度（10.50%）；2）中性，行业 渗透度的提升是加速的，到 20205 年达到 12%；3）乐观，行业继续高速增长，到 2025 年 渗透度达到了 15%。三种情况下，我们计算得到年化需求分别为 492、632、912 万台，相 对于 2019 年均有一定成长性。
供给端：扫地机器人仍具备较大的技术空间，具备 AI、激光导航等新亮点的智能化产品将 不断推出。根据石头科技招股书披露，核心技术主要包括 SLAM 算法、路径规划算法、运 动控制算法等技术。
智能扫地机器人采用三层智能优化控制策略来实现智能扫地机器人的运动控制，分为感知 层、决策层和控制层。感知层基于激光测距传感器、沿墙传感器、碰撞传感器、陀螺仪加 速度计等多类型传感器的输入融合实现对外界环境信息的感知，准确地获取智能扫地机器 人的状态信息和环境信息；决策层采用基于现代控制理论状态空间模型的最优化控制技术 对智能扫地机器人感知到的各种状态信息进行优化处理，综合给出最优化的动作及速度指 令；控制层采用基于经典控制理论的自校正 PID 控制技术对来自中间层的最优化动作及速 度指令做出快速及时的响应，通过左右两个驱动轮实现智能扫地机器人在地面的各种行进 动作。为了达到更好的清洁覆盖度、边角清洁能力以及回充技术，扫地机器人厂商在上述 算法技术方面仍有较大的研发空间。
竞争格局
行业竞争格局较为集中。根据中怡康公布的行业统计数据，2019 半年度，科沃斯品牌扫地 机器人在 中国市场零售份额高达 48%，较上年同期上升 8 个百分点。市场前三品牌的合计 市场占有率达 71%， 较上年同期提高 10 个百分点，市场集中度进一步显著提升。参考美 国扫地机器人市场格局，我们认为集中是行业的必然趋势，这一过程中具备更强的品牌优势、技术创新能力以及成本控制能力的公司将获取越大的市场份额，潜力厂商除了科沃斯， 还包括石头科技、海尔等。
产业链图谱
从价值量来看，零配件的重要性排序为：激光头、控制板（包括陀螺仪）、电池、齿轮箱、 传感器、电机。从国产程度来看，激光头、陀螺仪及电机的国产化仍有空间，其余零配件 基本上实现了国产化。与此同时，我们也发现了星火、银星、深圳万润等有望受益行业增 长的非上市公司。
