機器人

國產(chǎn)化仍需努力機器人零部件行業(yè)獲更多支持

2017-03-01 來源：中國工業(yè)新聞網(wǎng) 郭宇評論：0

摘要： 近日，美的集團宣布與以色列運動控制系統(tǒng)解決方案提供商Servotronix達成戰(zhàn)略合作交易。創(chuàng)立于1987年的以色列Servotronix公司在編碼器

近日，美的集團宣布與以色列運動控制系統(tǒng)解決方案提供商Servotronix達成戰(zhàn)略合作交易。創(chuàng)立于1987年的以色列Servotronix公司在編碼器、伺服驅(qū)動器及多軸運動控制器等機器人零部件產(chǎn)品制造方面有著多年的經(jīng)驗。美的收購這家公司將完善其在機器人關(guān)鍵零部件制造領(lǐng)域的戰(zhàn)略儲備。無獨有偶，日前同為家電電子行業(yè)的三星電子公司也宣布將以80億美元，收購美國汽車零部件制造商哈曼國際公司。像這樣整機制造企業(yè)延伸產(chǎn)業(yè)鏈條至零部件領(lǐng)域的做法并不新鮮，一旦將零部件的生產(chǎn)技術(shù)掌控于手中，企業(yè)將是如虎添翼。

　　三大核心零部件待突破

　　在整個機器人產(chǎn)業(yè)鏈上，從上游、中游到下游依次為核心零部件、機器人本體制造以及系統(tǒng)集成。目前國內(nèi)機器人制造廠商主要以下游的系統(tǒng)集成為主，關(guān)鍵零部件方面主要依賴進口。

　　控制器、伺服電機、減速機被視為機器人產(chǎn)品的三大核心零部件，占到機器人成本的70%，可以說，要想分得機器人上百億市場一勺羹就要占領(lǐng)零部件技術(shù)的制高點。

　　據(jù)統(tǒng)計2015年約有75%的精密減速器為進口，伺服電機和驅(qū)動超過80%依賴進口。這成為了制約中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。

　　控制器是機器人的大腦，發(fā)布和傳遞動作指令。其中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，現(xiàn)在臺達等國產(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、易用性等方面與國外品牌還有差距。

　　2015年中國控制器市場規(guī)模達23.1億元，同比增長18%，其中工業(yè)機器人控制器占比15%，約3.5億元。按照這樣的速度推算，2017年的控制器市場可達到31億元。未來控制器的機會在于標準化和開放性?，F(xiàn)有的工業(yè)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)標準化、開放化控制器是工業(yè)機器人控制器的一個發(fā)展方向。

　　伺服系統(tǒng)是工業(yè)自動化的重要組成部分，是自動化行業(yè)中實現(xiàn)精確定位、精準操作的必要環(huán)節(jié)，在機床工具、紡織機械、印刷機械和包裝機械等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。2015年市場規(guī)模達到122億元，其中工業(yè)機器人占比8.7%，市場規(guī)模約為10.6億元。到2020年我國工業(yè)機器人用伺服系統(tǒng)市場規(guī)模將達47億元左右，未來五年復(fù)合增長率約為35%。

　　從我國市場占有率來看，日系品牌占據(jù)了我國伺服系統(tǒng)市場一半的份額。著名品牌包括松下、三菱電機、安川、三洋、富士等，它們的產(chǎn)品特點是技術(shù)和性能水平比較符合中國用戶的需求；歐美品牌占比25%，美國以羅克韋爾、丹納赫、帕光等聞名，而德國則擁有西門子、倫茨、博世力士樂、施耐德等品牌。國產(chǎn)品牌占據(jù)了20%左右的市場。不過隨著國產(chǎn)伺服系統(tǒng)性能的提升，國產(chǎn)伺服產(chǎn)品份額在逐漸擴大。

　　減速器是連接動力源和執(zhí)行機構(gòu)之間的中間裝置，通常它把電動機、內(nèi)燃機等高速運轉(zhuǎn)的動力通過輸入軸上的小齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達到減速的目的。大量應(yīng)用在工業(yè)機器人上的減速器主要有兩類：RV減速器和諧波減速器。據(jù)中投顧問產(chǎn)業(yè)研究中心預(yù)測到2020年我國工業(yè)機器人減速器市場規(guī)模將超過40億元，未來五年復(fù)合增長率約為30%。

　　盡管中國工業(yè)機器人減速器需求強勁，但是國內(nèi)減速器的生產(chǎn)能力還落后于美國和歐洲，整個市場幾乎被納博特斯克，HarmonicDrive以及住友重工等國際巨頭壟斷。

　　多項政策支持零部件產(chǎn)業(yè)

　　為了突破零部件對國外進口的依賴的問題，我國的政策在逐步加大推動機器人零部件行業(yè)的發(fā)展的力度。兩月前，工信部、發(fā)改委等聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于促進機器人產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》，針對產(chǎn)業(yè)低水平重復(fù)建設(shè)、輕關(guān)鍵零部件制造問題，提出推動機器人產(chǎn)業(yè)理性發(fā)展，加強零部件等關(guān)鍵短板突破，大力培育龍頭企業(yè)等。工業(yè)和信息化部還發(fā)布了《工業(yè)機器人行業(yè)規(guī)范條件》，提出工業(yè)機器人本體生產(chǎn)企業(yè)年營收不低于5000萬元或年產(chǎn)量不低于2000臺套，集成應(yīng)用企業(yè)年收入總額不低于1億元。

　　那么未來機器人行業(yè)零部件將達到一個什么樣的水平呢？《中國制造2025》規(guī)劃總體部署了機器人零部件行業(yè)的目標，機器人用精密減速器、伺服電機及驅(qū)動器、控制器的性能、精度、可靠性達到國外同類產(chǎn)品水平，在六軸及以上工業(yè)機器人中實現(xiàn)批量應(yīng)用，市場占有率達到50%以上。

　　該規(guī)劃針對6自由度及以上工業(yè)機器人用關(guān)鍵零部件性能、可靠性差，使用壽命短等問題做了詳解。規(guī)劃中提到可以從優(yōu)化設(shè)計、材料優(yōu)選、加工工藝、裝配技術(shù)、專用制造裝備、產(chǎn)業(yè)化能力等多方面入手，全面提升高精密減速器、高性能機器人專用伺服電機和驅(qū)動器、高速高性能控制器、傳感器、末端執(zhí)行器等五大關(guān)鍵零部件的質(zhì)量穩(wěn)定性和批量生產(chǎn)能力，突破技術(shù)壁壘，打破長期依賴進口的局面。

　　此外，規(guī)劃中還詳細描述了零部件制造企業(yè)可以通過哪些途徑在技術(shù)方面取得突破。減速器領(lǐng)域可以通過發(fā)展高強度耐磨材料技術(shù)、加工工藝優(yōu)化技術(shù)、高速潤滑技術(shù)、高精度裝配技術(shù)、可靠性及壽命檢測技術(shù)以及新型傳動機理的探索，發(fā)展適合機器人應(yīng)用的高效率、低重量、長期免維護的系列化減速器。

　　控制器與伺服系統(tǒng)可以通過高磁性材料優(yōu)化、一體化優(yōu)化設(shè)計、加工裝配工藝優(yōu)化等技術(shù)的研究，提高伺服電機的效率，降低功率損失，實現(xiàn)高功率密度。發(fā)展高力矩直接驅(qū)動電機、盤式中空電機等機器人專用電機。

　　通過高性能關(guān)節(jié)伺服、振動抑制技術(shù)、慣量動態(tài)補償技術(shù)、多關(guān)節(jié)高精度運動解算及規(guī)劃等技術(shù)的發(fā)展，提高高速變負載應(yīng)用過程中的運動精度，改善動態(tài)性能。發(fā)展并掌握開放式控制器軟件開發(fā)平臺技術(shù)，提高機器人控制器可擴展性、可移植性和可靠性。重點開發(fā)關(guān)節(jié)位置、力矩、視覺、觸覺等傳感器，滿足機器人產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用需求。

　　針對末端執(zhí)行器方面，規(guī)劃中強調(diào)重點開發(fā)抓取與操作功能的多指靈巧手和具有快換功能的夾持器等末端執(zhí)行器，滿足機器人產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用需求。

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