高端裝備之工業機器人產業透視
發布時間:
2018-07-20
官方數據披露：中國連續四年成為全球最大的工業機器人市場，據國際機器人聯合會IFR的報告，2017年，中國工業機器人銷量11萬臺，同比增長31%，約占全球銷量的1/3。
官方數據披露：中國連續四年成為全球最大的工業機器人市場，據國際機器人聯合會IFR的報告，2017年，中國工業機器人銷量11萬臺，同比增長31%，約占全球銷量的1/3。目前，中國的機器人制造商正在擴大其在國內市場的份額，2018年~2020年，中國機器人的年銷售量預計每年平均增15%~20%。今天本文帶您全面透視高端裝備的另一個細分領域——工業機器人行業。
工業機器人產業
工業機器人的發展和應用，是我國制造業走向高端化和智能化的重中之重。目前我國工業機器人產業呈現“快速成長”和“國產替代”的雙重重要特征。
工業機器人
工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器裝置，它能自動執行工作，是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現代的工業機器人還可以根據人工智能技術制定的原則綱領行動。
工業機器人組成結構
工業機器人由主體、驅動系統和控制系統三個基本部分組成。主體即機座和執行機構，包括臂部、腕部和手部，有的機器人還有行走機構。大多數工業機器人有3～6個運動自由度，其中腕部通常有1～3個運動自由度。動系統包括動力裝置和傳動機構，用以使執行機構產生相應的動作。控制系統是按照輸入的程序對驅動系統和執行機構發出指令信號，并進行控制。
工業機器人的產業鏈
工業機器人行業上游是核心零部件，主要的是減速機和控制系統，這相當于機器人的“大腦”，中游是機器人本體，就是機器人的“身體”，下游是系統集成商，國內企業都集中在這個環節上。工業機器人上游零部件行業主要是減速機、伺服電機、變頻器、控制器等，其中減速器、伺服電機及伺服系統在工業機器人成本中所占比重較大，分別為39%，28%，本體制造占比為22%。雖然減速機、伺服系統在工業機器人成本中所占比重較大，但國內減速機、伺服電機等關鍵零部件發展相對滯后，技術水平較低，產品穩定性差，與國外產品相比存在不少差距，導致國內工業機器人減速機、伺服電機等零部件主要依賴進口，國內企業工業機器人生產成本較高，競爭力較弱。
產業鏈上游的核心零部件
伺服電機
電動伺服驅動系統是工業機器人的必不可少的關鍵零部件，是利用各種電機產生的力矩和力，直接或間接地驅動機器人本體，以獲得機器人的各種運動的執行機構，通常由伺服電機以及伺服驅動器組成。除了可以進行速度與轉矩控制外，伺服系統還可以進行精確、快速、穩定的位置控制。其核心技術分為兩大類。
1)信號接插件的可靠性。國產伺服需要繼續改進，而且接插件的小型化、高密度化也是趨勢，與伺服電機本體的集成設計是個很好的做法，目前日系的伺服電機很多就是這樣設計的，方便安裝、調試、更換。
2)編碼器的高精度。尤其工業機器人上用的多圈絕對值編碼器，目前嚴重依賴進口 ，是制約我國高檔伺服系統發展的重要瓶頸之一。編碼器的小型化也是伺服電機小型化繞不過去的核心技術。縱觀日系伺服電機產品的更迭，都是伴隨著電機磁路和編碼器的協同發展升級。
控制器
工業機器人控制器是機器人控制系統的核心大腦。控制器的主要任務是對機器人的正向運動學、逆向運動學求解，以實現機器人的操作空間坐標和關節空間坐標的相互轉換，完成機器人的軌跡規劃任務，實現高速伺服插補運算、伺服運動控制。
控制系統的開發涉及較多的核心技術，包括硬件設計，底層軟件技術，上層功能應用軟件等，隨著技術和應用經驗的積累，國內企業機器人控制器產品已經較為成熟，是機器人產品中與國外產品差距最小的關鍵零部件，國內機器人控制器所采用的硬件平臺和國外產品相比并沒有太大差距， 差距主要在控制算法和二次開發平臺的易用性方面。
減速器
工業機器人核心部件減速器是機械傳動的核心，機器人的速度、精度都與減速器有關，工業機器人使用的減速器主要包含：諧波減速器、RV減速器。
產業鏈中下游的核心零部件
機器人本體廠商的工作主要是生產機器人本體，負責機器人關鍵零部件生產、控制算法、開發環境設計等工作。
工業機器人的發展模式
根據國際經驗來看，國內的機器人產業發展更接近于美國模式，即以系統集成商為主，單元產品外購或貼牌，為客戶提供交鑰匙工程。與單元產品的供應商相比，系統集成商還要具有產品設計能力、項目經驗，并在對用戶行業深刻理解的基礎之上，提供可適應各種不同應用領域的標準化、個性化成套裝備。工業機器人的大規模普及將為國內相關系統集成商帶來發展機遇。中國機器人產業化模式較可行的是從集成起步至成熟階段采用分工模式：即美國模式(集成)-日本模式(核心技術)-德國模式(分工合作)。
中國，作為工業機器人市場上的主力軍，存在著系統集成商普遍規模較小，年產值不高，面臨強大的競爭壓力。從相關市場數據來看，現階段國內集成商規模都不大，銷售收入1個億以下的企業占大部分，能做到5個億的就是行業的佼佼者，10個億以上的全國范圍屈指可數。從國內機器人市場發展現狀看，有兩類企業將在未來行業大發展的背景中勝出：一類是有很強技術研發底蘊，項目經驗豐富的行業企業，另一類是在某些行業有一定的項目經驗，又具備十分強勁的產業資源整合力的企業。而從發達國家的十分成熟的“產業技術聯盟”發生思路來看，后者將代表著我國工業機器人的未來及方向。
關鍵詞：
工業機器人產業
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