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    我國工業(yè)機器人三大核心零部件如何突破?
    發(fā)布時(shí)間:2017/05/25       來(lái)源:德陽(yáng)華天機械設備制造       瀏覽次數:18705

    我國的工業(yè)機器人三大核心零部件控制器、伺服電機、減速機是制約中國機器人產(chǎn)業(yè)的主要瓶頸,占到機器人成本的70%。 機械制造業(yè)

    控制器

    控制器國內外差距最小??刂破魇菣C器人的大腦,發(fā)布和傳遞動(dòng)作指令。包括硬件和軟件兩部分:硬件就是工業(yè)控制板卡,包括一些主控單元、信號處理部分等電路,國產(chǎn)品牌已經(jīng)掌握;軟件部分主要是控制算法、二次開(kāi)發(fā)等,國產(chǎn)品牌在穩定性、響應速度、易用性等還有差距。

    控制器的問(wèn)題在于,由于其“神經(jīng)中樞”的地位和門(mén)檻相對較低,成熟機器人廠(chǎng)商一般自行開(kāi)發(fā)控制器,以保證穩定性和維護技術(shù)體系。因此控制器的市場(chǎng)份額基本跟機器人本體一致。國際上也有KEBA、倍福、貝加萊這樣提供控制器底層平臺的廠(chǎng)商。因此在當前環(huán)境下國內專(zhuān)業(yè)研發(fā)控制器的企業(yè)會(huì )比較艱難。

    控制器的機會(huì )在于標準化和開(kāi)放性?,F有的機器人控制器封閉構造,帶來(lái)開(kāi)放性差、軟件獨立性差、容錯性差、擴展性差、缺乏網(wǎng)絡(luò )功能等缺點(diǎn),已不能適應智能化和柔性化要求。開(kāi)發(fā)模塊化、標準化機器人控制器,各個(gè)層次對用戶(hù)開(kāi)放是機器人控制器的一個(gè)發(fā)展方向。我國863計劃也已經(jīng)立項。機器人接口統一是大趨勢,未來(lái)可能會(huì )出現提供控制器模塊的平臺型企業(yè)。

    市場(chǎng)規模方面,按十三五規劃到2020年我國機器人保有量80萬(wàn)臺,假設國產(chǎn)機器人占50%的份額,控制器價(jià)格1.5萬(wàn)元,算上更換及維護,國產(chǎn)控制器的市場(chǎng)規模在60-70億元。

    伺服電機

    伺服電機競爭激烈,外資掌握話(huà)語(yǔ)權。伺服電機在機器人中用作執行單元,是影響機器人工作性能的主要因素。伺服電機主要分為步進(jìn)、交流和直流,機器人行業(yè)應用最多的是交流伺服,約占65%伺服電機與控制器關(guān)聯(lián)緊密。

    伺服系統外資企業(yè)占據絕對優(yōu)勢。日系品牌憑借良好的產(chǎn)品性能與極具競爭力的價(jià)格壟斷了中小型OEM(設備制造業(yè))市場(chǎng)。2014年,伺服系統市場(chǎng)TOP15廠(chǎng)商中,前三名均為日系品牌,總份額達到45%。西門(mén)子、博世、施耐德等歐系品牌占據高端,整體市場(chǎng)份額在30%左右。國內企業(yè)整體份額低于10%左右。

    我國伺服系統自主配套能力已現雛形。較大規模的伺服品牌有20余家。國產(chǎn)產(chǎn)品功率范圍多在22KW以?xún)?,技術(shù)路線(xiàn)上與日系產(chǎn)品接近。從市場(chǎng)規模來(lái)看,2014年伺服電機在所有應用行業(yè)規模68億人民幣,增速為8.3%;其中機器人增速高達50%,迅速成長(cháng)為伺服系統應用中排名第六的行業(yè),以4.2億的業(yè)績(jì),占市場(chǎng)份額6.2%。

    成長(cháng)空間上,伺服電機整體上受宏觀(guān)經(jīng)濟影響明顯,未來(lái)5年將進(jìn)入穩定發(fā)展。4軸和6軸的多關(guān)節機器人占比上升,將帶來(lái)機器人用伺服的高速增長(cháng)。預計十三五規劃期內,機器人伺服系統占比將升至第一位,市場(chǎng)規模16億元。

    控制器和伺服系統關(guān)聯(lián)緊密,用戶(hù)選擇的排序分別是可靠穩定性、價(jià)格、服務(wù),從服務(wù)和性?xún)r(jià)比入手是國內企業(yè)突破的方向。但這需要對運動(dòng)控制領(lǐng)域長(cháng)期深入的研究,大量資金投入和長(cháng)時(shí)間的市場(chǎng)驗證,對技術(shù)、資金、人才要求都較高,國內上市公司如新松、新時(shí)達、匯川技術(shù)、廣州數控、埃斯頓等具備類(lèi)似的條件。

    減速機

    機器人減速機市場(chǎng)高度壟斷,普及期國產(chǎn)減速機無(wú)法實(shí)現全面進(jìn)口替代。減速機用來(lái)精確控制機器人動(dòng)作,傳輸更大的力矩。分為兩種,安裝在機座、大臂、肩膀等重負載位置的RV減速機和安裝在小臂、腕部或手部等輕負載位置的諧波減速機。RV減速機被日本納博特斯克壟斷,諧波減速機日本哈默納科占絕對優(yōu)勢。

    諧波減速機結構相對簡(jiǎn)單,僅有三個(gè)基本零部件,加上哈默納科的專(zhuān)利早已到期,國產(chǎn)諧波減速機跟國外相比差距不算大。無(wú)錫綠的的諧波減速機已經(jīng)在國產(chǎn)機器人上面有廣泛應用。

    RV減速機核心難點(diǎn)在于基礎工業(yè)和工藝。RV減速機是純機械的精密部件,材料、熱處理工藝和高精度加工機床缺一不可。我國在這幾個(gè)方面長(cháng)期落后,并非單靠某個(gè)企業(yè)所能解決。要將200多個(gè)零部件組合在一起,精度要求苛刻,零部件之間的公差匹配需要多年經(jīng)驗積累。

    從市場(chǎng)規模來(lái)看,按2020年機器人保有量80萬(wàn)臺,即增量約60萬(wàn)臺計,一臺多關(guān)節工業(yè)機器人按軸數不同需要4-6個(gè)減速機,取中位數5個(gè),則需要300萬(wàn)個(gè)減速機。樂(lè )觀(guān)估計國內企業(yè)拿到50%的市場(chǎng)份額,單臺減速機4000元計算,則規模在60億元,算上更換需求也不會(huì )超過(guò)70億元。

    減速機價(jià)格呈下行趨勢。納博特斯克2013年跟上海機電合資以來(lái),隨著(zhù)國際機器人在中國產(chǎn)能加大和國產(chǎn)機器人的發(fā)展,其RV減速機價(jià)格逐漸下降。2016年常州工廠(chǎng)投產(chǎn),還會(huì )有進(jìn)一步下降空間。上海機電2015年年報披露,納博減速機收入1.34億元,同比增長(cháng)52.3%;凈利潤3365萬(wàn)元,同比增長(cháng)55.5%。

    綜上,我國工業(yè)機器人的三大核心零部件要想從本質(zhì)上獲得突破,都需要付出更多的耐心和投入,尤其是減速機,期待越大,壓力越大,同時(shí)前景也可觀(guān)。同時(shí)我國的工業(yè)機器人技術(shù)人才也很稀缺。  機械制造業(yè)


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