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常见问题

控制器、伺服电机、减速器成为机器人行业的主要瓶颈

文章来源:未知 人气:8718 发布时间:2021-05-17 09:11 S M L

中国工业机器人的控制器、伺服电机、减速器三大核心部件是制约中国机器人产业的主要瓶颈,占机器人成本的70%。

  控制器

控制器在国内外差距最小。控制器是机器人的大脑,发出并传递动作指令。包括硬件和软件:硬件是工控板,包括一些主控单元、信号处理部分等电路,国内品牌已经掌握;软件主要包括控制算法、二次开发等。但是国产品牌在稳定性、响应速度、易用性上还是有差距的。

控制器的问题是,由于其“神经中枢”的地位和门槛相对较低,成熟的机器人制造商通常会开发自己的控制器,以确保稳定性和维护技术系统。因此,控制器的市场份额与机器人本体的市场份额基本相同。世界上还有巴克、富弼和B&R等制造商提供控制器的底层平台。因此,在目前的环境下,国内企业很难专门从事R&D的控制器。

控制器的机遇在于标准化和开放性。现有机器人控制器的封闭结构带来了开放性差、软件独立性差、容错性差、可扩展性差、缺乏网络功能等缺点,已经不能满足智能化和灵活性的要求。开发模块化、标准化、向用户开放的各级机器人控制器是机器人控制器的发展方向。中国的863计划也已经建立。机器人界面的统一是大势所趋,未来可能会出现提供控制器模块的基于平台的企业。

从市场规模来看,根据“十三五”规划,到2020年,中国将有80万个机器人。假设国产机器人占总量的50%,控制器价格为1.5万元,包括更换和维护,国产控制器的市场规模将在60-70亿元。

  伺服电机

伺服电机竞争激烈,外资有话语权。伺服电机作为机器人的执行单元,是影响机器人工作性能的主要因素。伺服电机主要分为步进电机、交流电机和DC电机,交流伺服是机器人行业中应用最广泛的一种,约占65%。伺服电机与控制器密切相关。

外资企业在伺服系统方面占据绝对优势。日本品牌以良好的产品性能和有竞争力的价格垄断了中小型OEM(设备制造业)市场。2014年,伺服系统市场排名前15位的厂商中,前三位是日本品牌,总份额为45%。西门子、博世、施耐德等欧洲品牌占据高端,整体市场份额在30%左右。国内企业整体占比不到10%左右。

我国伺服系统的自立能力已初具规模。有20多个大型伺服品牌。国产产品功率范围多在22KW以内,技术路线接近日系产品。市场规模方面,2014年各应用行业伺服电机规模68亿元,增速8.3%;其中,机器人的增长率高达50%,在伺服系统应用方面迅速成长为第六产业,性能达到4.2亿台,占市场的6.2%。

增长空间方面,伺服电机整体受宏观经济影响明显,未来五年将进入稳定发展。四轴和六轴多关节机器人的比例正在增加,这将带来机器人伺服的快速增长。预计十三五期间,机器人伺服系统比重将上升至首位,市场规模16亿元。

控制器和伺服系统密切相关,用户选择的顺序是可靠性、稳定性、价格和服务。从服务和性价比出发是国内企业的突破方向。但这需要在运动控制领域进行长期深入的研究,大量的资金投入和长期的市场验证,这就需要很高的技术、资金和人才。国内上市公司如宋新、信实达、汇川科技、广州网通、易通等都有类似的条件。

  减速机

机器人减速器市场高度垄断,在普及期国产减速器无法完全被进口替代。减速器用于精确控制机器人的动作,传递较大的扭矩。有两种类型:安装在框架、手臂和肩部等重负载位置的RV减速器,以及安装在手臂、手腕或手等轻负载位置的谐波减速器。RV减速机被日本的Nabtesk垄断,日本的谐波减速机Hamernaco有绝对优势。

谐波减速器的结构比较简单,只有三个基本部分。另外,哈默纳科的专利已经到期,所以国内谐波减速器与国外差距不大。无锡绿色谐波减速器已广泛应用于家用机器人。

RV减速器的核心难点在于基础工业和技术。RV减速器是纯机械精密部件,材料、热处理工艺和高精度加工工具缺一不可。中国在这些方面的长期落后,不是某个企业能够单独解决的。将200多个零件组合在一起,精度要求高,零件之间的公差匹配需要多年的经验。

从市场规模来看,一个多关节工业机器人按轴数需要4-6个减速器,如果中位数为5,则按2020年机器人80万台的数量需要300万个减速器,即增加60万台左右。乐观来看,预计国内企业将获得50%的市场份额。单个减速机4000元,规模60亿,更换需求不超过70亿。

减速机价格呈下降趋势。自2013年Nabtesk与上海机电有限公司合资以来,随着国际机器人在中国产能的不断增加和国产机器人的发展,其RV减速器的价格逐渐下降。常州工厂将于2016年投产,将有进一步下降的空间。上海机电2015年年报

露,纳博减速机收入1.34亿元,同比增长52.3%;净利润3365万元,同比增长55.5%。

  综上,我国工业机器人的三大核心零部件要想从本质上获得突破,都需要付出更多的耐心和投入,尤其是减速机,期待越大,压力越大,同时前景也可观。同时我国的工业机器人技术人才也很稀缺。

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