一、核心零部件
1、減速器
按結(jié)構(gòu)不同，工業(yè)機(jī)器人用精密減速器可以分為五類，RV減速器和諧波減速器是工業(yè)機(jī)器人最主流的精密減速器。精密減速器按照結(jié)構(gòu)的不同，可以分為諧波齒輪減速器、擺線針輪行星減速器、RV減速器、精密行星減速器和濾波齒輪減速器五類。
RV減速器
在精度、扭矩、剛度、傳送效率等衡量減速器的各個(gè)性能指標(biāo)上，它們各有不同。其中，RV減速器和諧波減速器是工業(yè)機(jī)器人最主流的精密減速器。
世界75%的精密減速器市場(chǎng)被日本的HarmonicaDrive和Nabtesco占領(lǐng)，其中Nabtesco生產(chǎn)RV減速器，約占60%的份額，HamonicaDrive生產(chǎn)諧波減速器，約占15%的份額。
相比日本巨頭幾十年的積淀，中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人用精密減速器研究開始較晚，技術(shù)不成熟，形成了精密減速器不能自給自足的局面，嚴(yán)重依賴進(jìn)口。
諧波減速器
國(guó)內(nèi)涉足RV精密減速器的公司有上市公司秦川機(jī)床、上海機(jī)電、巨輪股份，新三板公司有唯一標(biāo)的恒華股份，非上市公司有南通振康、恒豐泰、武漢精華、上海精華、山東帥克等，涉足諧波減速器的有非上市公司蘇州綠的諧波傳動(dòng)科技有限公司、北京中技美克諧波傳動(dòng)有限公司等。
工業(yè)機(jī)器人第一關(guān)節(jié)到第三關(guān)節(jié)全部使用RV減速機(jī)，輕載工業(yè)機(jī)器人第四、五、六關(guān)節(jié)有可能使用諧波減速機(jī)。重載工業(yè)機(jī)器人所有關(guān)節(jié)都需要使用RV減速機(jī)。平均而言，每臺(tái)工業(yè)機(jī)器人使用4.5臺(tái)RV減速器。2013年世界工業(yè)機(jī)器人銷量18萬(wàn)臺(tái)，需使用減速機(jī)90萬(wàn)臺(tái)。
工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)力源一般為交流伺服電機(jī)，因?yàn)橛擅}沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)，其伺服電機(jī)本身就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速，為什么工業(yè)機(jī)器人還需要減速器呢？工業(yè)機(jī)器人通常執(zhí)行重復(fù)的動(dòng)作，以完成相同的工序；為保證工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)中能夠可靠地完成工序任務(wù)，并確保工藝質(zhì)量，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的定位精度和重復(fù)定位精度要求很高。
因此，提高和確保工業(yè)機(jī)器人的精度就需要采用RV減速器或諧波減速器。精密減速器在工業(yè)機(jī)器人中的另一作用是傳遞更大的扭矩。當(dāng)負(fù)載較大時(shí)，一味提高伺服電機(jī)的功率是很不劃算的，可以在適宜的速度范圍內(nèi)通過減速器來(lái)提高輸出扭矩。此外，伺服電機(jī)在低頻運(yùn)轉(zhuǎn)下容易發(fā)熱和出現(xiàn)低頻振動(dòng)，對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間和周期性工作的工業(yè)機(jī)器人這都不利于確保其精確、可靠地運(yùn)行。
精密減速器的存在使伺服電機(jī)在一個(gè)合適的速度下運(yùn)轉(zhuǎn)，并精確地將轉(zhuǎn)速降到工業(yè)機(jī)器人各部位需要的速度，提高機(jī)械體剛性的同時(shí)輸出更大的力矩。與通用減速器相比，工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器要求具有傳動(dòng)鏈短、體積小、功率大、質(zhì)量輕和易于控制等特點(diǎn)。
大量應(yīng)用在關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人上的減速器主要有兩類：RV減速器和諧波減速器。
相比于諧波減速器，RV減速器具有更高的剛度和回轉(zhuǎn)精度。因此在關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人中，一般將RV減速器放置在機(jī)座、大臂、肩部等重負(fù)載的位置；而將諧波減速器放置在小臂、腕部或手部；行星減速器一般用在直角坐標(biāo)工業(yè)機(jī)器人上。
同時(shí)，RV減速機(jī)較工業(yè)機(jī)器人中常用的諧波傳動(dòng)具有高得多的疲勞強(qiáng)度、剛度和壽命，而且回差精度穩(wěn)定，不像諧波傳動(dòng)那樣隨著使用時(shí)間增長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)精度就會(huì)顯著降低，故世界上許多國(guó)家高精度工業(yè)機(jī)器人傳動(dòng)多采用RV減速器，因此，該種RV減速器在先進(jìn)工業(yè)機(jī)器人傳動(dòng)中有逐漸取代諧波減速器的發(fā)展趨勢(shì)。
2、伺服電機(jī)
機(jī)器人對(duì)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求非常嚴(yán)格，交流伺服電機(jī)在工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用。
目前國(guó)內(nèi)高端市場(chǎng)主要被國(guó)外名企占據(jù)，主要來(lái)自日本和歐美，未來(lái)國(guó)產(chǎn)替代空間大。目前國(guó)外品牌占據(jù)了中國(guó)交流伺服市場(chǎng)近80%的市場(chǎng)份額，主要來(lái)自日本和歐美。
伺服電機(jī)
其中，日系產(chǎn)品以約50%的市場(chǎng)份額居首，其著名品牌包括松下、三菱電機(jī)、安川、三洋、富士等，其產(chǎn)品特點(diǎn)是技術(shù)和性能水平比較符合中國(guó)用戶的需求，以良好的性價(jià)比和較高的可靠性獲得了穩(wěn)定且持續(xù)的客戶源，在中小型OEM市場(chǎng)上尤其具有壟斷優(yōu)勢(shì)。
未來(lái)五年，我國(guó)伺服系統(tǒng)行業(yè)受益于產(chǎn)業(yè)升級(jí)的影響，將保持較快增長(zhǎng)，國(guó)產(chǎn)替代空間還很大。
中國(guó)內(nèi)較大的伺服品牌市場(chǎng)包括上市公司埃斯頓、匯川技術(shù)、華中數(shù)控、廣州數(shù)控、和利時(shí)、新時(shí)達(dá)，新三板公司北超伺服。
其中，匯川技術(shù)提供的機(jī)器人解決方案中伺服電機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)自給，新時(shí)達(dá)、埃斯頓部分型號(hào)機(jī)器人開始使用自行研制的控制器和伺服系統(tǒng)，北超伺服能夠?yàn)榭蛻籼峁╇姍C(jī)與驅(qū)動(dòng)器一體化產(chǎn)品。
3、控制器
機(jī)器人控制器的軟件部分是工業(yè)機(jī)器人的“心臟”，隨著科技的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人從下位機(jī)到上位機(jī)的應(yīng)用軟件方面都有了不同程度的研究成果。
控制器
控制器、軟件與本體一樣，一般由機(jī)器人廠家自主設(shè)計(jì)研發(fā)。目前國(guó)外主流機(jī)器人廠商的控制器均為在通用的多軸運(yùn)動(dòng)控制器平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行自主研發(fā)，各品牌機(jī)器人均有自己的控制系統(tǒng)與之匹配。因此控制器的市場(chǎng)份額基本和機(jī)器人保持一致，國(guó)內(nèi)企業(yè)控制器尚未形成市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
國(guó)內(nèi)企業(yè)機(jī)器人控制器產(chǎn)品已經(jīng)較為成熟，是機(jī)器人產(chǎn)品中與國(guó)外產(chǎn)品差距最小的關(guān)鍵零部件，國(guó)內(nèi)控制器與國(guó)外產(chǎn)品存在的差距主要在控制算法和二次開發(fā)平臺(tái)的易用性方面。
未來(lái)幾年中國(guó)國(guó)產(chǎn)機(jī)器人將得到快速發(fā)展，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人控制器應(yīng)用市場(chǎng)面臨較好的發(fā)展契機(jī)，尤其是在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域深耕多年的企業(yè)。機(jī)器人軸數(shù)越多，對(duì)控制器性能要求也越高：機(jī)器人自由度的高低取決于其可移動(dòng)的關(guān)節(jié)數(shù)目，關(guān)節(jié)數(shù)愈多，自由度越高，位移精準(zhǔn)度也越高，其所使用的伺服電機(jī)數(shù)量就相對(duì)較多，即越精密的工業(yè)型機(jī)器人所用的伺服電機(jī)數(shù)量愈多。
一般每臺(tái)多軸機(jī)器人由一套控制系統(tǒng)控制，也意味著控制器性能要求越高。隨著中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的快速發(fā)展，具有較強(qiáng)研發(fā)能力的公司會(huì)具備更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
二、工業(yè)機(jī)器人本體
從1958年第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人誕生之后，機(jī)器人發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)小高潮，到上世紀(jì)80年代后期，由于傳統(tǒng)機(jī)器人用戶應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)飽和，從而造成工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品的積壓，不少機(jī)器人廠家倒閉或被兼并，國(guó)際機(jī)器人學(xué)研究和機(jī)器人產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)不景氣。
工業(yè)機(jī)器人本體
到90年代初，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)復(fù)蘇和繼續(xù)發(fā)展跡象。1995年后,世界機(jī)器人數(shù)量逐年增加，增長(zhǎng)率也較高。
自全球金融風(fēng)暴過后，市場(chǎng)復(fù)蘇使得機(jī)器人行業(yè)恢復(fù)好轉(zhuǎn)，全球機(jī)器人行業(yè)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)延續(xù)，市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，各國(guó)政府和跨國(guó)企業(yè)在機(jī)器人行業(yè)投資活躍。2016年全球工業(yè)機(jī)器人訂單量258900臺(tái)，存貨1779000臺(tái)，中國(guó)85000臺(tái)，存貨332300臺(tái)。
盡管我們已連續(xù)多年成為全球最大的機(jī)器人銷售市場(chǎng)，但不可否認(rèn)的是的，國(guó)外品牌占據(jù)了中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)60%以上的份額;至于六軸以上的多關(guān)節(jié)機(jī)器人，國(guó)外品牌占據(jù)的市場(chǎng)份額甚至更大，超過了80%。
國(guó)外品牌在高端多關(guān)節(jié)機(jī)器人市場(chǎng)上占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，除了我們所熟知的ABB、庫(kù)卡、安川和發(fā)那科這四大家族以外，還有眾多的二三品牌：愛普生、川崎、Adept、Rethink Robotics、優(yōu)傲機(jī)器人、柯馬、松下、OTC、那智不二越、電裝、史陶比爾、現(xiàn)代重工、三菱電機(jī)等。
當(dāng)然，國(guó)產(chǎn)品牌也開始逐漸崛起，其中新松機(jī)器人可謂是當(dāng)之無(wú)愧的龍頭企業(yè)，此外還有：新時(shí)達(dá)、埃夫特、廣州數(shù)控、華中數(shù)控 、圖靈……
在AGV領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外的產(chǎn)品在技術(shù)上的差異并不是很大，國(guó)產(chǎn)品牌還是很有競(jìng)爭(zhēng)力的，除了新松機(jī)器人之外，嘉騰機(jī)器人也是代表品牌，其產(chǎn)品曾獲得德國(guó)紅點(diǎn)設(shè)計(jì)獎(jiǎng)。國(guó)產(chǎn)AGV品牌還有昆船、北京機(jī)科發(fā)展、國(guó)自機(jī)器人、華曉精密、廣州遠(yuǎn)能、長(zhǎng)沙馳眾、廣州井源、佳順智能、歐凱機(jī)器人。
國(guó)外產(chǎn)品在物流領(lǐng)域的應(yīng)用非常成功，典型的代表是被亞馬遜收購(gòu)的Kiva System，當(dāng)然還有它們：Fetch Robotics、Aethon、CANVAS Technology、Swisslog、Gray Orange、……
三、系統(tǒng)集成商
只有機(jī)器人裸機(jī)是不能完成任何工作的，需要通過系統(tǒng)集成之后才能為終端客戶所用。系統(tǒng)集成方案解決商處于機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的下游應(yīng)用端，為終端客戶提供應(yīng)用解決方案，其負(fù)責(zé)工業(yè)機(jī)器人軟件系統(tǒng)開發(fā)和集成，是工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)作業(yè)的重要構(gòu)成。
據(jù)行業(yè)人士反饋，目前中國(guó)工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，賺錢的基本上就剩下系統(tǒng)集成商了。在我國(guó)，系統(tǒng)集成商多是從國(guó)外購(gòu)機(jī)器人整機(jī)，根據(jù)不同行業(yè)或客戶的需求，制定符合生產(chǎn)需求的解決方案。
機(jī)器人系統(tǒng)集成商作為中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)上的主力軍，普遍規(guī)模較小，年產(chǎn)值不高，面臨強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)壓力。從相關(guān)市場(chǎng)數(shù)據(jù)來(lái)看，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)集成商規(guī)模都不大，銷售收入1個(gè)億以下的企業(yè)占大部分，能做到5個(gè)億的就是行業(yè)的佼佼者，10個(gè)億以上的全國(guó)范圍屈指可數(shù)。
由于硬件產(chǎn)品價(jià)格逐年下降、利潤(rùn)也越來(lái)越薄，僅靠項(xiàng)目帶動(dòng)硬件產(chǎn)品的銷售模式已經(jīng)成為過去時(shí)，同時(shí)進(jìn)入系統(tǒng)集成這個(gè)領(lǐng)域的門檻越來(lái)越低，競(jìng)爭(zhēng)就更為激烈。系統(tǒng)集成的壁壘相對(duì)較低，與上下游議價(jià)能力較弱，毛利水平不高，但其市場(chǎng)規(guī)模要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于本體市場(chǎng)。
國(guó)際機(jī)器人系統(tǒng)集成企業(yè)主要有KUKA、ABB、發(fā)那科、科馬、徠斯等。國(guó)內(nèi)涉足下游集成應(yīng)用領(lǐng)域的公司主要有新松機(jī)器人、博實(shí)股份、天奇股份、廣州數(shù)控、埃斯頓、廈門思爾特、唐山開元、昆山華恒、佛山利迅達(dá)、博實(shí)自動(dòng)化、蘇州北人、瓦魯自動(dòng)化、尚鰲自動(dòng)化、漢迪機(jī)器人，儒拉瑪特，南京熊貓，杭州沃鐳，深圳雷柏、伯朗特、林克曼、拓斯達(dá)、泰達(dá)機(jī)器人等。
文章來(lái)源：全球智造
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