机器人供应链残缺不全，美国如何与中国竞争“新劳动力经济”

2025年03月11日22:40:40 科技 3251

通用机器人革命，是制造业的一场终极竞争——机器人不仅仅是产品，而且是劳动力，可能是未来劳动力的增量来源和主力。美国正意识到要摆脱在起跑线上输给中国的危险。

美国知名半导体及人工智能网站semianalysis发布了一份关于机器人的长篇报告《美国正在错失新劳动力经济》，我们选译了其中关于美国机器人供应链的部分。

在美国，“美国制造”（made in america）标签往往带有误导性，甚至可能造成实质性的负面影响。

“实质性转化原则”（substantial transformationprinciple）允许在中间国家对外国材料（尤其是来自中国的材料）进行重大加工，然后在美国进行最终组装。这意味着，即使产品的核心组件来自中国，也可以被贴上“美国制造”的标签，从而掩盖了对外国供应的真实依赖程度。

因此，许多美国公司会从中国采购廉价材料，并将其加工成机器人硬件，然后以“原产国（coo）：美国”的标签销售，从而让那些真正从本土开采原材料并在美国制造的公司失去优势。这个问题一言难尽，更难解决。恢复制造能力并实现工业机器人的大规模量产，远比许多人想象的要困难且耗时，而更糟的是，这个过程极为漫长。

工业机器人供应链极其复杂，涉及全球多个地区的组件生产，这些生产环节往往已经被具有成本竞争优势的企业垄断。西方经济曾多次遭遇供应链中断的冲击。例如，在 2020-2022 年新冠疫情期间，美国洛杉矶港和长滩港外曾有超过100 艘货轮排队等待卸货。而与此形成鲜明对比的是，同一时期（2020-2021 年），中国迅速调整战略，将机器人安装量提高了 44%，以加速自动化，弥补劳动力短缺的问题。

那么，为什么美国没有采取类似的行动呢？新冠疫情本应成为警醒人们供应链依赖性的重大事件，但美国却始终不愿正视这个问题。正如接下来所分析的，美国在机器人制造相关的关键生产环节几乎没有市场份额，甚至在大多数领域完全缺席。

机械组件：减速机、电机、执行器

在硬件领域，我们需要关注的是机器人实现运动所需的关键组件执行器、电机及其相关部件。市面上存在多种用于产生运动的电机，例如：

- 步进电机（steppermotor）：用于 3d 打印机、cnc 机器等开放式系统，具备精确的角度控制能力；

- 无刷直流电机（brushlessdc motor）：由于其高功率重量比，广泛用于无人机、电动汽车等；

- 伺服电机（servo motor）：机器人领域最重要的电机类型，因其精确控制能力和高可靠性，被广泛应用。

大部分机器人公司（尤其是“四巨头”机器人企业）都会自行生产伺服电机，并且向市场单独销售。虽然制造伺服电机本身并不特别困难，但要实现大规模生产，却存在较高的技术壁垒。这是因为执行器必须具备极高的可靠性和性能，制造过程需要近乎完美地复制每个组件；规模化生产需要先进的制造技术，只有长期深耕这一领域的公司才能掌握相关能力。

因此，全球机器人关键组件市场主要由这几家公司主导：安川电机（yaskawa，日本），松下（panasonic，日本），博世（bosch，德国），库卡（kuka，曾是德国企业，现归中国所有），西门子（siemens，德国）。

在美国，罗克韦尔自动化（rockwell）是为数不多的有影响力的企业之一，占据了大约 7% 的伺服电机市场。然而，这也是供应链中唯一一个没有被某家企业完全垄断的环节。

(减速机，来源：santramengineers )

全球近60%中大型工业机器人使用的减速机由日本纳博特斯克（nabtesco）供应。这类产品制造难度极高，因为几乎每一笔订单都是高度定制化的，需根据客户的硬件规格进行精确调整，同时仍需满足99.99% 的精度标准，才能有效替代人工操作。

减速机对于确保精确度至关重要，因此它是工业机器人成本构成（cogs）中占比最高的部件，达到 14%。这些减速机的制造精度必须达到极端高的水平，因此，通常只有拥有多年经验的老牌企业才掌握了足够成熟的制造工艺和技术，以达到这种质量标准，这也是纳博特斯克能在该领域占据主导地位的原因。该公司早在1980 年就制造出第一款摆线减速机（cycloidal gear），奠定了行业优势。

此外，市场上还有一些特殊类型的减速机，例如日本谐波传动（harmonic drivesystems）于 1970 年创立，其核心技术是一种专利的应变波（strain-wave）设计，能够提供极高的精度。这类减速机价格昂贵，但在半导体制造等超高精度领域必不可少，因此在全球减速机市场占据了 15% 的份额。

这再一次证明完善的工业基础和快速迭代能力的重要性：中国的绿的谐波（leaderdrive）于 2003 年成立，目标是自主研发生产高精度应变波减速机。在短短 14 年内，该公司便生产了超过 10 万台产品，并在中国国内市场占据 90% 的应变波减速机份额，展现出令人瞩目的成长速度。