机器人特种线缆发展白皮书

（上篇）

起草单位： 深圳市机器人特种线缆行业协会
          深圳市金泰科环保线缆有限公司 

发布日期：2021年6月10日 

前 言

随着人工智能技术的发展，机器人的应用范围迅速扩大，除了日常生产的流水线作业，更多的机器人开始从事更复杂的工作。机器人领域对工业控制线材的要求体现为更高的耐磨、耐腐蚀、耐高温以及高柔性，技术门槛较高。

全球对机器人自动化的需求将进一步增加，2019年全球机器人产业规模达到294.1亿美元，2018年至2020年之间的平均年增长率至少为15%以上。而人力成本的上升及自动化水平的提高，促进了无人机应用的发展，中国无人机出货量年出货量将破百万台。无人机内部涉及用于信息传输和能量传送的复杂线路，随着出货量的增加，将会给上游线材行业提供更大的增长空间。国家也进一步明确工业互联网及智能制造的发展方向，而随着国内创新型企业的大量涌现，促使核心零部件等国产化进程不断加快且已达到规模化生产。

在市场方面，部分国内机器人线缆已进入各知名品牌终端用户供应链系统，为缩短产品的交期和降低成本，部分国际用户已经逐步考虑切换为国内品牌，机器人线缆企业将有更多的订单机会，让国内企业在工艺、结构、基础材料上更容易取得突破，赢取更多、更大的商机；国内机器人线缆企业发挥定制化的生产与应用，紧贴客户的使用要求，完成从材料、结构、工艺及检验要求均以客户实际需求为宗旨，使其产品达到最佳性价比，通过五年的规划与发展，完全可以实现从市场份额的20%到80%的逆袭。 

1. 机器人线缆专业概述

1.1产品的定义、功能、主要用途、应用领域；

    机器人特种线缆是指机器人在运动环境下使用的高柔、高物理性能等特殊要求的线缆，主要为机器人运动部件提供动力及信号传输,就如机器人的血管和神经系统。工业机器人线缆主要应用于机器人自动化系统及工业设备、汽车生产流水线、物流搬运设备、喷涂设备、机器人手臂等要求较高的耐弯曲性、耐扭转性、耐滑动性的机器人、自动化机床等移动部位；其他服务、医疗、教育、智慧家居、军用、建筑等各领域的机器人线缆，也是在其具有耐弯折、扭转、耐磨、高柔等要求的部位使用的特种线缆。

        1.2 产品的分类：

    参照“2019年深圳机器人产业发展白皮书”中对机器人的分类，与IFR的分类方法不同，其将机器人分为工业机器人和非工业机器人，工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人，非工业机器人是指除工业机器人之外的用于非制造业并服务于人类的各种高技术集成先进机器人，是软件、电子和机械结构深度整合的产物。

　　相对应的机器人特种线缆按也可分为工业类机器人线缆、非工业机器人线缆。具体分类如下：

1.3 产品的工艺流程

1）机器人线缆的工艺流程： 

 2）重点新型产品的工艺流程

机器人特种线缆应用均为运动场景，这就对其导体结构提出了更高要求，必须满足抗弯折、抗扭转、抗拉断力等物理机械特性，为了提高物理机械特性，在保证相同导体截面积的情况下，多采用减小单根铜丝的直径，增加根数的方法，尽量采用小直径铜丝，采用多股绞合，甚至在导体中心位置加入抗拉的纤维丝（如尼龙丝、凯扶拉丝等），其工艺流程如下：

备注：纤维丝可以是尼龙丝、防弹丝、铜箔丝等材料；

深圳市金泰科环保线缆有限公司2019年研发出了多根铜丝缠绕尼龙丝或防弹丝的特柔导体，因其弹簧式的结构，其在抗弯折、抗扭转等物理特性上达到世界领先水平，并获得了专利。

1.4 技术发展趋势；

随着机器人线缆市场不论是客户还是供应商都愈发的成熟，对于机器人线缆的重要性有了更深的认知。机器人线缆承担着信号传输及电源供给的功能，因此，机器人工作效率的高低、寿命的长短与机器人线缆有着密切的关系。高性能的机器人线缆需要具备信号传输稳定、耐磨性强、柔性高、使用寿命长的特点。

机器人线缆信号传输是根据计算机发出的指令进行工作的，而这些指令是靠机器人电缆传输的，因此，高质量的机器人电缆不仅信号传输速度快，并且要求精准；其次是机器人电缆的耐磨性、抗扭转、抗弯折、抗拉断力等物理特性要强，还要求线缆有一定的柔性，保证机器人线缆在运动状态下的使用寿命。

随着中国企业在机器人领域的技术创新，国内机器人线缆企业也随着蓬勃发展，线缆行业的专利申请从2015年开始到2020年上半年，国内机器人线缆企业公开专利数量达9382件，并于2018年达到了申请量的阶段性顶峰，该年度专利申请量为历年之最共计2187件。

 机器人线缆2015-2020上半年专利申请与公开量

（数据来源：国家知识产权局大数据） 

机器人特种线缆要提高其运动的机械物理特性，就必须从结构、材料、工艺等几方面入手，打破传统，力求创新，以下为实际调查国内前15家机器人线缆生产企业在2015年到2020年的专利申请情况： 

对以上机器人线缆生产企业专利申请统计所反应的趋势与国家知识产权局大数据所反应的趋势相符，可侧面反应出众多生产企业在机器人线缆研发投入上不断投入，在2018年达到最高峰，因为那时机器人线缆在国内正处于高速增长，很多新工艺、新结构迅速填补了国内的空白，随着中低端市场的不断饱和，高端市场对材料、工艺、结构的要求越来越高，需要长期的积累及大量的投入，才会取得创新成果，所以2019年，2020年出现下沉的趋势，但正说明国内的机器人线缆生产企业慢慢进入行业的深水区，其技术含量将会越来越高。

机器人线缆与普通线缆的检验测试要求不一样，其测试检项目更加的细化，不同的应用领域其检验测试要求各不相同，其中弯曲的试验方法有很多种，如90度垂直弯曲试验、弯曲旋转试验、快速弯曲试验；扭转试验也分多种：垂直扭转试验、2Ｄ扭转试验、3Ｄ扭转试验等；例如本体和拖链电缆一般的检测项目如下表： 

2. 机器人线缆发展现状

目前，我国制造业内正兴起一场“机器人革命”，这场“机器人革命”给线缆行业带来了巨大的机遇，特别是在人工成本增加，特别是随着机器人技术的成熟应用，在各行各业都在大力推进机器人替代人工，而越来越多的线缆企业也将机器人特种线缆作为新兴产品进行开发规划，形成一轮机器人线缆风潮。然而机器人特种线缆在中国的发展并不成熟，其产品性能与国外的相比还存在着一定的差距，这也给国内的机器人线缆企业带来了一定的压力，在外资几乎占领了80%的市场份额的情况下，国产线缆替代进口之路满布荆棘。国内特种线缆企业从静态线缆、周边线缆入手，慢慢积累经验，用良好的服务、定制化的生产、优良的价格开始抢得部分市场，这个过程通过近两年客户使用口碑的积累，其发展速度也越来越快。

2.1机器人线缆当前的国内外市场格局

（1）2020年全球市场规模估算（单位：人民币元）

根据中国电子学会发布的《中国机器人产业发展报告2019》，2019年全球机器人市场规模预计将达到294.1亿美元，从中我们可以推算出全球工业机器人线缆和非工业机器人线缆的市场规模约20亿美元左右。 

（2）2020年中国市场规模估算（单位：人民币元）

　　据测算2018年中国机器人线缆市场规模为46亿元（数据来自于机器人产业联盟报告），同比增长15.9%，约占全球规模的1/3左右。2020年中国机器人线缆市场规模在60亿元左右。十四五期间，按照每年10-15%的正常增长测算，预计到2025年增长到125亿左右。 

（3）机器人线缆的全球市场格局

　机器人线缆生产企业和品牌目前还是集中在日本和欧洲，占据了全球80%的市场份额。就全球格局来看，欧美为机器人高端线缆的主要生产国，日本为中高端机器人线缆的主要生产国。

（4）机器人线缆的中国市场格局

　相较于日本及欧洲的标杆企业，国内机器人线缆的研发和市场应用经验滞后了近半个世纪，企业主要集中于珠三角和长三角地区，目前中国机器人电缆行业企业规模较小，产品性能与国外的相比还存在着一定的差距，伴随着中国机器人线缆企业研发的不断投入，在某些领域已取得了突破，如服务机器人柔性线缆类别。如果将机器人线缆的需求分为四个阶段：导入期、成长期、成熟期、衰退期。综合来看中国机器人线缆行业还处于导入期和初步成长期，其市场需求将会越来越大，机器人线缆的发展及应用也会快速增长。

3.机器人线缆十四五发展形势（SWOT分析）

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