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工业机器人市场蓬勃发展 推动核心技术不断突破

王晓东 2018-09-21 2627 186

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随着我国制造业的转型升级,工业机器人成为实现转型升级的关键技术装备。当前,国内机器人市场进入快速增长期,国产工业机器人正在逐步获得市场认可,核心零部件国产化的进程不断加快。

  摘要:随着我国制造业的转型升级,工业机器人成为实现转型升级的关键技术装备。当前,国内机器人市场进入快速增长期,国产工业机器人正在逐步获得市场认可,核心零部件国产化的进程不断加快。

  目前,我国已将突破机器人关键核心技术作为科技发展重要战略,国产核心零部件在国产工业机器人中的使用也进一步增加,智能控制和应用系统的自主研发水平持续进步,制造工艺的自主设计能力不断提升。从整体来看,在工业机器人产品的总成本中,核心零部件的占比将近70%,其中减速器、伺服电机和控制器的占比分别为32%、22%和12%。因而,国产核心零部件的突破,将会降低国产机器人的生产成本,进一步提升在机器人市场中的竞争力。目前随着工业机器人市场的快速发展,国内部分厂商已经攻克了减速器、伺服电机、控制器等关键核心零部件领域的技术难题,核心零部件国产化的趋势逐渐显现。

工业机器人

  减速器:突破垄断,成果显著

  减速器在机器人的应用中主要是用来传递负载和调整速度,这就需要减速器具备有相当高的精度。在核心零部件中减速器的技术壁垒是最高的,也成为了国产机器人降低生产成本最重要的制约因素。虽然当前国产工业机器人在减速器上的研发存在着重重困难,但所研发出的产品整体质量也正逐步提高,在一些核心指标上已经达到了国际的水平,国内的部分企业也认可其较高性价比,比如新松机器人、埃夫特等国内知名机器人企业也都开始使用南通振康生产的RV减速机产品。当前国内的机器人企业已经着手于布局精密减速机的业务,主要有双环传动、秦川机床、上海电机、南通振康、中技克美、北京谐波等。自2017年来,减速器的国产化进程显著加快,根据相关的公告披露,上海欢颜、埃夫特分别采购南通振康生产的RV减速器产品共计1.8万台;广东伯朗特采购中大力德减速器3万台。除此之外,苏州绿的、中技克美和来福谐波也分别开发了系列产品,并投入了量产。

  由于多关节工业机器人的负载存在着不同,因而配套的减速器类型也会有所差别,但是每台机器人的每一个关节部位都需要配套一台精密减速器。所以,一台通用机器人对减速器的需求是4到6套。此外,由于减速器本身的工作寿命是有限制的,便需要定期更换减速器,而在工业机器人在运行的过程中,减速器由于调速和传递负载会导致出现磨损等问题。因此,国内当前保有的工业机器人在维修保养上也需要大量的减速器。由此看来,未来减速器在工业机器人中的应用市场还是非常广阔的。这为国产减速器企业的发展提供了广阔市场空间,也将进一步促进减速器国产化技术水平的提高。

  伺服电机:国产替代开始加速

  伺服电机可以分为直流和交流,而高性能的伺服电机系统大部分都采用同步交流伺服电机。当前国产伺服电机已经取得了在核心技术方面的突破,与国外的差距明显的地缩小了。伺服电机应用的领域主要在于机床,但由于近几年来,电子制造业和机器人行业的迅速崛起,随之衍生出了大量的行业需求。虽然国内伺服电机市场随着工业机器人的发展而不断的扩张,但国产品牌主要应用在中低端,高端产能和技术水平不足。

  目前国内伺服电机主要是以日系、欧美系等品牌作为主导,自有品牌的市场占有率仅仅为15%。面临着如此大的国外竞争压力,国内的企业在细分市场中寻求突破成为了差异化竞争的主要方式,国内的领先厂商包括汇川技术、埃斯顿、华中数控等,这些企业凭着原有业务的技术积累,开始研发机器人专用的伺服电机,并取得突破。其中,汇川技术的伺服电机虽然体量较小,但是增速较快,逐步实现了零部件的自主化生产;此外还有格力电器“跨界”取得了伺服电机和驱动器技术的突破。目前,未来国内伺服电机有望实现替代进口伺服电机。

  控制器:国内外差距最小的零部件

  控制器作为机器人的大脑,用于对机器人发布和传递动作指令,控制器分为硬件结构和软件结构。控制器在本质上其实就是一个数据的处理器,因为当前半导体技术十分成熟,半导体芯片的性价比也愈来愈高,因而机器人的控制器在机器人核心零部件中的技术难度是最低的,当前国内的企业所研发的控制器产品已经能够满足大部分功能需求。因此控制器在硬件上与国外产品并没有太大的差距,难点主要集中在软件上。但是控制器最主要的核心是在于算法需要与机器人的本体相匹配。由于国内企业对控制器软件的研发缺乏了平台基础,导致了国产控制器多为封闭式结构,存在着兼容性不足等相关缺点。

  从当前的技术来看,国产控制器的主要企业包括新松机器人、固高科技、埃斯顿、广州数控等。其中,新松机器人控制器具有自主版权,是国内第一个可商品化的机器人控制器,具有小批量的生产能力;固高科技在技术最大的八轴机器人控制系统已经可以实现批量生产;华中数控在控制器领域已经具备了较大的技术优势,研发出了较为成熟的CCR系列机器人控制系统。此外,埃斯顿对英国的TRIO完成了收购,并借此转型为高端运动控制方案商。由此可见,国内控制器市场规模将会持续扩大。

  结语

  随着制造业转型升级的需要,国内工业机器人的市场规模逐渐扩大,国产工业机器人也逐步获得市场的认可,核心零部件的国产化进程进一步加快。国内企业在核心零部件上取得的突破,大大的降低了其生产成本,使得真正具备竞争力的企业在资金上具有更大的灵活性,可以集中加大对核心零部件研发的投入力度。可以说工业机器人的市场,尤其是国内市场的快速发展,推动了机器人核心零部件技术的显著突破。但是我们也要清醒地意识到虽然这些核心零部件取得了不小的突破,但是与国外产品相比在稳定性、精度等方面还有不少的差距,国产化的浪潮还是需要穿透到底层的设备行业,加大对关键技术的研发突破,提升其产业竞争力。


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