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技术差距是限制产业最大原因,工业机器人降低技术差距成发展重点

五度易链 2019-04-15 1856 0

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总体来说,工业机器人在近几年的发展速度十分可观,一直呈现上升趋势,从当前市场估计,2020年的工业机器人市场有望达到63亿元左右。


总体来说,工业机器人在近几年的发展速度十分可观,一直呈现上升趋势,从当前市场估计,2020年的工业机器人市场有望达到63亿元左右。

国产机器人市场概况

据了解,现阶段在工业机器人本体市场上,欧洲和日本是工业机器人本体主要供应商,以”四大家族”为代表的外资品牌在精度和承载能力等技术指标方面处于领先水平,2017年,ABB、库卡、发那科、安川电机占据全球工业机器人本体超50%的市场份额。

我国市场也被以”四大家族”为代表的外资企业占据。2013-2016年,国产品牌占有率持续攀升,增长率快于外资品牌。2017年外资品牌加大中国区域布局,或者成立合资公司,2017年国产品牌市场份额由2016年的33.2%下降至27.3%,国产机器人销售增长率被外资赶超;但在偶然因素消除且国产品牌大力发展的背景下,2018年上半年国产机器人本体销量有所回升,达到29.5%,沙利文预测未来国产品牌占有率将逐渐回升。

核心部件存在较大差距

我国工业机器人产业整体技术水平较低,关键核心部件研发亟待突破。在关键核心部件上,我国企业需攻克长期依赖进口、一直受制于人的伺服电机、精密减速器、伺服驱动器、控制器等关键核心部件的技术难题。

工业机器人成本链中,上游核心零部件成本占比最高,占到整体生产成本的60%以上;减速器、伺服系统和控制器分别占约31.2%、19.6%、10.4%;本体成本占比23.6%;系统集成的成本约占14.1%。中国精密减速器、控制器、伺服系统以及高性能驱动器等机器人核心零部件大部分依赖进口,控制器和伺服电机进口比例约为80%,减速器进口比例约为75%,因此生产成本相较国外企业更高,产品价格居高不下。

除了核心零部件技术缺失的短板之外,系统集成能力不足也是造成国产机器人差距的重要因素。在上海机器人产业技术研究院副院长、上海大学教授郭帅看来,“工业机器人除了精度、速度、刚度性能指标外,机器人的安全性和可靠性尤为重要”。郭帅举例子说,根据统计,国内工业机器人平均无故障时间是8000小时,而四大家族则高达8万小时。机器人可靠性的提升,不仅仅靠几个关键部件就能保证的,而是靠机械、软件、电气、控制和传感等一系列的集成方案。事实上,尽管采用同样的关键零部件,国内也难有厂商可以做出媲美四大家族的机器人。在汽车产线中需要数百台工业机器人协同工作,机器人故障率差距使得汽车生产线很少大批量用国内的机器人。因此可靠性方面,整体上国内和四大家族的差距远远不止一个数量级。

算法发展限制了应用

国内工业机器人和四大家族不只是硬件有差距,“软件”上的差距也同样不容忽视。

控制器相当于机器人的“大脑”,而软件相当于语言,把“大脑”的想法传递出去,伺服电机相当于肌肉,执行来自大脑的指令。机器人完成每一个动作,都需要控制器、控制软件和伺服电机三方协同作战。高端机器人一般同时有6台以上伺服系统,通过底层算法,实现高动态多轴非线性条件下的精密控制,机器人响应速度更快、定位更准确。虽然四大家族的伺服系统、减速器等关键部件对全球市场都是开放的,但对核心算法一直秘而不宣。曾有人将2015年国产机器人与ABB在2005年生产出的产品进行比较,得出的结果是:ABB产品在某些方面更突出。由于我国始终未能掌握工业机器人核心控制器的核心算法,导致国产工业机器人“大脑”不够聪明,在稳定性、故障率、易用性等关键指标远不如四大家族。国产机器人对那些不需要高精度的机器人产品来说尚可使用,但是如果想要应用到航天航空、军工、汽车制造等高端领域,国产机器人就难免心有余而力不足。

工业机器人的发展方向

目前国内工业机器人控制器领先企业可以分为两种发展路径:一是以数控设备起家,涉足工业机器人领域的企业:广州数控、新时达、埃斯顿、汇川技术、华中数控;二是运动控制技术的推广和高水平应用下成长起来的专业运动控制企业,代表企业为固高、卡诺普,他们已经开始向市场提供机器人专用控制器。

随着工业机器人控制技术的发展,针对结构封闭的工业机器人控制器的缺陷,开发具有开放式结构的模块化控制器,由通用语言模块化编制形成的专用工业语言,各个层次对用户开放是当前工业机器人控制器的一个发展方向。

人工智能是国产机器人发展的重要机会。在传统机器人领域,准确、稳定、可靠是关键,国产品牌在该领域发展不及国外。而在适应协作和智能制造需求的领域,在机器人的柔性,与人和环境的协作,在智能制造过程的不同层级辅助做决策等能力上,国内外机器人品牌的起点相近。

随着技术更迭,针对结构封闭的工业机器人控制器的缺陷,开发具有开放式结构的模块化、标准化工业机器人控制器,控制器的产销将更加市场化,机器人核心零部件的生产专门化也有望实现,加上国家政策的大力支持,工业机器人控制器行业格局将被改变,性价比相高的国产控制器前景广阔。

随着近几年的市场发展,对于技术的要求也在相应提高,在这样巨大的市场需求面前,加大技术研究和提升成为必经之路。


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