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%,。
控制器
控制器國內(nèi)外差距最小,。控制器是機器人的大腦,,發(fā)布和傳遞動作指令,。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,成熟機器人廠商一般自行開發(fā)控制器,,以保證穩(wěn)定性和維護技術(shù)體系,。因此控制器的市場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商。因此在當前環(huán)境下國內(nèi)專業(yè)研發(fā)控制器的企業(yè)會比較艱難,。
控制器的機會在于標準化和開放性?,F(xiàn)有的機器人控制器封閉構(gòu)造,帶來開放性差,、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,已不能適應(yīng)智能化和柔性化要求,。開發(fā)模塊化,、標準化機器人控制器,各個層次對用戶開放是機器人控制器的一個發(fā)展方向,。我國863計劃也已經(jīng)立項,。機器人接口統(tǒng)一是大趨勢,未來可能會出現(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年我國機器人保有量80萬臺,假設(shè)國產(chǎn)機器人占50%的份額,,控制器價格1.5萬元,,算上更換及維護,國產(chǎn)控制器的市場規(guī)模在60-70億元,。
伺服電機
伺服電機競爭激烈,,外資掌握話語權(quán)。伺服電機在機器人中用作執(zhí)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、交流和直流,機器人行業(yè)應(yīng)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(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%,;其中機器人增速高達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,,伺服電機整體上受宏觀經(jīng)濟影響明顯,,未來5年將進入穩(wěn)定發(fā)展。4軸和6軸的多關(guān)節(jié)機器人占比上升,,將帶來機器人用伺服的高速增長,。預(yù)計十三五規(guī)劃期內(nèi),機器人伺服系統(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,、價格,、服務(wù),,從服務(wù)和性價比入手是國內(nèi)企業(yè)突破的方向,。但這需要對運動控制領(lǐng)域長期深入的研究,大量資金投入和長時間的市場驗證,,對技術(shù),、資金、人才要求都較高,,國內(nèi)上市公司如新松,、新時達、匯川技術(shù),、廣州數(shù)控、埃斯頓等具備類似的條件,。
減速機
機器人減速機市場高度壟斷,,普及期國產(chǎn)減速機無法實現(xiàn)全面進口替代。減速機用來精確控制機器人動作,,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(jié)構(gòu)相對簡單,,僅有三個基本零部件,,加上哈默納科的專利早已到期,國產(chǎn)諧波減速機跟國外相比差距不算大,。無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(yīng)用,。
RV減速機核心難點在于基礎(chǔ)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。我國在這幾個方面長期落后,,并非單靠某個企業(yè)所能解決,。要將200多個零部件組合在一起,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,。
從市場規(guī)模來看,按2020年機器人保有量80萬臺,,即增量約60萬臺計,,一臺多關(guān)節(jié)工業(yè)機器人按軸數(shù)不同需要4-6個減速機,取中位數(shù)5個,則需要300萬個減速機,。樂觀估計國內(nèi)企業(yè)拿到50%的市場份額,,單臺減速機4000元計算,則規(guī)模在60億元,,算上更換需求也不會超過70億元。
減速機價格呈下行趨勢,。納博特斯克2013年跟上海機電合資以來,隨著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減速機價格逐漸下降,。2016年常州工廠投產(chǎn),還會有進一步下降空間,。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52.3%,;凈利潤3365萬元,,同比增長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,,同時前景也可觀。同時我國的工業(yè)機器人技術(shù)人才也很稀缺,。