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淺析我國的工業(yè)機(jī)器人三大零部件現(xiàn)狀

2016-06-22

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

  控制器

  控制器國內(nèi)外差距最小。控制器是機(jī)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,、二次開發(fā)等,,國產(chǎn)品牌在穩(wěn)定性、響應(yīng)速度,、易用性等還有差距,。

  控制器的問題在于,,由于其“神經(jīng)中樞”的地位和門檻相對較低,成熟機(jī)器人廠商一般自行開發(fā)控制器,,以保證穩(wěn)定性和維護(hù)技術(shù)體系,。因此控制器的市場份額基本跟機(jī)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商,。因此在當(dāng)前環(huán)境下國內(nèi)專業(yè)研發(fā)控制器的企業(yè)會(huì)比較艱難,。

  控制器的機(jī)會(huì)在于標(biāo)準(zhǔn)化和開放性。現(xiàn)有的機(jī)器人控制器封閉構(gòu)造,,帶來開放性差,、軟件獨(dú)立性差、容錯(cuò)性差,、擴(kuò)展性差,、缺乏網(wǎng)絡(luò)功能等缺點(diǎn),已不能適應(yīng)智能化和柔性化要求,。開發(fā)模塊化,、標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)器人控制器,各個(gè)層次對用戶開放是機(jī)器人控制器的一個(gè)發(fā)展方向,。我國863計(jì)劃也已經(jīng)立項(xiàng),。機(jī)器人接口統(tǒng)一是大趨勢,未來可能會(huì)出現(xiàn)提供控制器模塊的平臺型企業(yè),。

  市場規(guī)模方面,,按十三五規(guī)劃到2020年我國機(jī)器人保有量80萬臺,假設(shè)國產(chǎn)機(jī)器人占50%的份額,,控制器價(jià)格1.5萬元,,算上更換及維護(hù),國產(chǎn)控制器的市場規(guī)模在60-70億元,。

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  伺服電機(jī)

  伺服電機(jī)競爭激烈,,外資掌握話語權(quán)。伺服電機(jī)在機(jī)器人中用作執(zhí)行單元,,是影響機(jī)器人工作性能的主要因素,。伺服電機(jī)主要分為步進(jìn)、交流和直流,,機(jī)器人行業(yè)應(yīng)用最多的是交流伺服,,約占65%伺服電機(jī)與控制器關(guān)聯(lián)緊密。

  伺服系統(tǒng)外資企業(yè)占據(jù)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(shè)備制造業(yè))市場,。2014年,,伺服系統(tǒng)市場TOP15廠商中,前三名均為日系品牌,,總份額達(dá)到45%,。西門子、博世,、施耐德等歐系品牌占據(jù)高端,,整體市場份額在30%左右。國內(nèi)企業(yè)整體份額低于10%左右,。

  我國伺服系統(tǒng)自主配套能力已現(xiàn)雛形,。較大規(guī)模的伺服品牌有20余家。國產(chǎn)產(chǎn)品功率范圍多在22KW以內(nèi),,技術(shù)路線上與日系產(chǎn)品接近,。從市場規(guī)模來看,2014年伺服電機(jī)在所有應(yīng)用行業(yè)規(guī)模68億人民幣,,增速為8.3%,;其中機(jī)器人增速高達(dá)50%,迅速成長為伺服系統(tǒng)應(yīng)用中排名第六的行業(yè),,以4.2億的業(yè)績,,占市場份額6.2%。

  成長空間上,,伺服電機(jī)整體上受宏觀經(jīng)濟(jì)影響明顯,,未來5年將進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展。4軸和6軸的多關(guān)節(jié)機(jī)器人占比上升,,將帶來機(jī)器人用伺服的高速增長,。預(yù)計(jì)十三五規(guī)劃期內(nèi),機(jī)器人伺服系統(tǒng)占比將升至第一位,,市場規(guī)模16億元,。

  控制器和伺服系統(tǒng)關(guān)聯(lián)緊密,用戶選擇的排序分別是可靠穩(wěn)定性,、價(jià)格,、服務(wù),從服務(wù)和性價(jià)比入手是國內(nèi)企業(yè)突破的方向,。但這需要對運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域長期深入的研究,,大量資金投入和長時(shí)間的市場驗(yàn)證,對技術(shù),、資金,、人才要求都較高,國內(nèi)上市公司如新松、新時(shí)達(dá),、匯川技術(shù),、廣州數(shù)控、埃斯頓等具備類似的條件,。

  減速機(jī)

  機(jī)器人減速機(jī)市場高度壟斷,,普及期國產(chǎn)減速機(jī)無法實(shí)現(xiàn)全面進(jìn)口替代。減速機(jī)用來精確控制機(jī)器人動(dòng)作,,傳輸更大的力矩,。分為兩種,安裝在機(jī)座,、大臂,、肩膀等重負(fù)載位置的RV減速機(jī)和安裝在小臂、腕部或手部等輕負(fù)載位置的諧波減速機(jī),。RV減速機(jī)被日本納博特斯克壟斷,,諧波減速機(jī)日本哈默納科占絕對優(yōu)勢,。

  諧波減速機(jī)結(jié)構(gòu)相對簡單,,僅有三個(gè)基本零部件,加上哈默納科的專利早已到期,,國產(chǎn)諧波減速機(jī)跟國外相比差距不算大,。無錫綠的的諧波減速機(jī)已經(jīng)在國產(chǎn)機(jī)器人上面有廣泛應(yīng)用。

  RV減速機(jī)核心難點(diǎn)在于基礎(chǔ)工業(yè)和工藝,。RV減速機(jī)是純機(jī)械的精密部件,,材料、熱處理工藝和高精度加工機(jī)床缺一不可,。我國在這幾個(gè)方面長期落后,,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(yàn)積累。

  從市場規(guī)模來看,,按2020年機(jī)器人保有量80萬臺,,即增量約60萬臺計(jì),一臺多關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人按軸數(shù)不同需要4-6個(gè)減速機(jī),,取中位數(shù)5個(gè),,則需要300萬個(gè)減速機(jī)。樂觀估計(jì)國內(nèi)企業(yè)拿到50%的市場份額,,單臺減速機(jī)4000元計(jì)算,,則規(guī)模在60億元,算上更換需求也不會(huì)超過70億元。

  減速機(jī)價(jià)格呈下行趨勢,。納博特斯克2013年跟上海機(jī)電合資以來,,隨著國際機(jī)器人在中國產(chǎn)能加大和國產(chǎn)機(jī)器人的發(fā)展,其RV減速機(jī)價(jià)格逐漸下降,。2016年常州工廠投產(chǎn),,還會(huì)有進(jìn)一步下降空間。上海機(jī)電2015年年報(bào)披露,,納博減速機(jī)收入1.34億元,,同比增長52.3%;凈利潤3365萬元,,同比增長55.5%,。

  綜上,我國工業(yè)機(jī)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(jī),期待越大,,壓力越大,,同時(shí)前景也可觀。同時(shí)我國的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)人才也很稀缺,。


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