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2020中国工业机器人逆势增长看行业投资发展《中国制造2025》系列：工业机器人行业

2023-07-01 06:45:00

　　《我省制造2025》系列产品：工业机器人金融行业

　　国际金属加工网

　　一流制造 ◇ 系列产品技术讲座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys我省机器人金融行业典型研讨会

　　由美国发起的中美贸易冲突中，涉及到我省信息和通信技术、航天航空、机器人、医药、机械等金融行业产品，是明显地针对“我省制造2025”的打压和遏制。这不仅是这场贸易摩擦，还是这场技术、产业发展的较量。

　　“科学技术是第一生产力”，2015年我省发布了《我省制造2025》，把科技创新摆在国家产业发展发展全局的核心理念边线。十九大提出要积极推进科技强国建设，加快产业发展发展一流制造业，促进我省产业发展迈向全球供应链中高端。

从本期开始我们将推出《我省制造2025》产业发展链系列产品，介绍当代战略新兴产业发展的技术、现状和产业发展发展，让我们共同为我省制造而努力！

　　工业机器人产业发展

　　工业机器人的产业发展发展和应用，是我省制造业走向高端化和智能化的重中之重。现阶段我省工业机器人产业发展呈现“快速成长”和“升级换代替代”的双重重要特征。

　　工业机器人

　　工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多分量的机器装置，它能自动继续执行工作，是靠自身动力和掌控能力来实现各式各样功能的一种机器。它能接受人类指挥，也能依照预先编排的程序代码，当代的工业机器人还能根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

　　共同组成结构

　　工业机器人由主体、驱动力控制技术和掌控控制技术三个基本部分共同组成。

主体即机座和继续执行机构，包括脚部、脚部和脚部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个体育运动分量，其中脚部一般来说有1～3个体育运动分量。

　　驱动力控制技术包括动力装置和传动机构，用以使继续执行机构产生相应的动作。掌控控制技术是依照输入的程序对驱动力控制技术和继续执行机构发出指令讯号，并展开掌控。

　　工业机器人的产业发展链

　　工业机器人金融行业下游是核心理念零部件，主要的是减速机和掌控控制技术，这相当于机器人的“大脑”，中游是机器人本体，就是机器人的“身体”，下游是控制技术液压阀，亚洲地区企业都集中在这个环节上。

　　工业机器人下游零部件金融行业主要是减速机、转换器电机、逆变器、掌控器等，其中减速器、转换器电机及转换器控制技术在工业机器人生产成本上所占占比较大，分别为39%，28%，本体制造占比为22%。

虽然减速机、转换器控制技术在工业机器人生产成本上所占占比较大，但亚洲地区减速机、转换器电机等关键性零部件产业发展发展相对滞后，技术水平较高，产品稳定性差，与国外产品相比存在不少差距，导致亚洲地区工业机器人减速机、转换器电机等零部件主要倚赖出口，亚洲地区企业工业机器人生产生产成本较高，竞争力较弱。

　　产业发展链下游的核心理念零部件

　　转换器电机

　　电动转换器驱动力控制技术是工业机器人的必不可少的关键性零部件，是利用各式各样电机产生的加速度和力，直接或间接地驱动力机器人本体，以获得机器人的各式各样体育运动的继续执行机构，一般来说由转换器电机以及转换器驱动力器共同组成。除了能展开速度与加速度掌控外，转换器控制技术还能展开精确、快速、稳定的边线掌控。

　　1、工业机器人对转换器电机的要求

　　1）快速积极响应性，电转换器控制技术的操纵性愈高，快速积极响应性能愈难；

2）起动加速度阿芒塔比大，在驱动力负载的情况下，要求机器人的转换器电机的起动加速度大，角速度小；

　　3）掌控特性的连续性和直线性，随着掌控讯号的变化，电机的转速能连续变化，有时还Unnao速与掌控讯号成反比或近似成反比，调速覆盖范围宽，能使用于1:1000～1:10000的调速覆盖范围。

　　4）体积小、质量小、径向尺寸短，以配合机器人的体形；

　　5）能经受住苛刻的运转条件，可展开十分频繁的各别向和加减速运转，并能在短时间内承受数倍网络连接。交流转换器驱动力器因其具有加速度角速度比高、无触点及变压火花等优点，在工业机器人中得到广泛应用。

　　2、转换器电机的核心理念技术

1）讯号浓碱的可靠性。升级换代转换器需要继续改进，而且浓碱的小型化、高密度化也是趋势，与转换器电机本体的集成设计是个很好的做法，现阶段美系的转换器电机很多就是这样设计的，方便安装、调试、更换。

　　2）编解码器的高精度。尤其工业机器人上以的Nashik斜率编解码器，现阶段严重倚赖出口，是制约我省高档转换器控制技术产业发展发展的重要瓶颈之一。编解码器的小型化也是转换器电机小型化绕不过去的核心理念技术。纵观美系转换器电机产品的更迭，都是伴随着电机邓学平和编解码器的协同产业发展发展升级。

　　另外，亚洲地区的转换器控制技术的基础性研究缺失，包括斜率编解码器技术、高端电机的产业发展化制造技术、生产工艺的突破、性能指标的实用性验证和考核标准的制定等等。这些都需要亚洲地区机器人金融行业的核心理念零部件企业去完善。

　　3、机器人转换器电机的部分企业

　　掌控器

工业机器人掌控器是机器人掌控控制技术的核心理念大脑。掌控器的主要任务是对机器人的正向体育运动学、逆向体育运动学求解，以实现机器人的操作空间坐标和关节空间坐标的相互转换，完成机器人的轨迹规划任务，实现高速转换器插补运算、转换器体育运动掌控。

　　机器人掌控器由机器人掌控器硬件和机器人掌控器软件共同组成。机器人掌控器的软件部分是工业机器人的“心脏”，随着科技的产业发展发展，工业机器人从下位机到上位机的应用软件方面都有了不同程度的研究成果。

机器人轴数越多，对掌控器性能要求也越高：机器人分量的高低取决于其可移动的关节数目，关节数愈多，分量越高，位移精准度也越高，其所使用的转换器电机数量就相对较多，即越精密的工业型机器人所用的转换器电机数量愈多。一般每台多轴机器人由一套掌控控制技术掌控，也意味着掌控器性能要求越高。

　　掌控控制技术的开发涉及较多的核心理念技术，包括硬件设计，底层软件技术，上层功能应用软件等，随着技术和应用经验的积累，亚洲地区企业机器人掌控器产品已经较为成熟，是机器人产品中与国外产品差距最小的关键性零部件，亚洲地区机器人掌控器所采用的硬件平台和国外产品相比并没有太大差距，差距主要在掌控算法和二次开发平台的易用性方面。

　　工业机器人掌控器的部分企业

　　减速器

　　工业机器人核心理念部件减速器是机械传动的核心理念，机器人的速度、精度都与减速器有关，工业机器人使用的减速器主要包含：谐波减速器、RV减速器。

　　1、谐波齿轮减速器

谐波齿轮减速器是利用行星齿轮传动原理产业发展发展起来的一种新型减速器，由波发生器、柔轮和刚轮共同组成，依靠波发生器使柔轮产生可控弹性变形，并靠柔轮与刚轮啮合来传递体育运动和动力。

　　谐波传动具有体育运动精度高，传动比大、质量小、体积小、较小的传动阿芒塔等优点。最重要的是能在密闭空间传递体育运动，这一点是其他任何机械传动无法实现的。其缺点为在谐波齿轮传动中柔轮每转发生两次椭圆变形，极易引起材料的疲劳损坏，损耗功率大。同时，其引起的扭转变形角达到20’一30’甚至更大。受轴承间隙等影响可能引起3 7～6’的回程误差，不具有自锁功能。

　　谐波齿轮减速器

　　2、RV减速器

RV减速器由一个行星齿轮减速机的前级和一个摆线针轮减速机的后级共同组成。RV传动是新兴起的一种传动，它是在传统针摆行星传动的基础上产业发展发展出来的，不仅克服了一般针摆传动的缺点，而且具有体积小、质量轻、传动比覆盖范围大、寿命长、精度保持稳定、效率高、传动平稳等一系列产品优点。

RV减速器有较优越的性能：①摆线针轮行星减速装置中的传动零件刚度高、接触应力小，零件加工和安装精度易于实现高精度，这就使得摆线针轮传动的效率很高；②行星传动结构与紧凑的w输出机构组合，使整个摆线针轮减速装置结构十分紧凑，因此其结构体积小和质量轻；③采用一齿差或少齿差传动，摆线针轮传动的传动比大小取决于摆线针轮的齿数，齿数越多，传动比越大；④摆线针轮传动同时啮合的齿数要比渐开线外齿传动同时啮合的齿数多，因此承载能力较大；⑤摆线轮和针轮的轮齿均淬硬、精磨，比渐开线少齿差传动中内齿轮的加工性能更好、齿面硬度更高，使用寿命更长。

　　RV减速器

　　工业机器人减速器的部分企业

　　产业发展链中游的本体厂商

　　机器人本体厂商的工作主要是生产机器人本体，负责机器人关键性零部件生产、掌控算法、开发环境设计等工作。

　　工业机器人的主要国际玩家

　　我省工业机器人与欧美日之间的差距依然明显。现阶段工业机器人“四大家族” （ABB、库卡、发那科、安川）为全球主要的工业机器人供应商，占据全球约50%的市场份额。占据了我省市场60%的份额，而亚洲地区自主品牌占比不到10%。

其他世界知名的工业机器人企业还有Kawasaki川崎重工业公司、Epson爱普生机器人公司、Staubli史陶比尔机器人、NachiFujikoshi那智机器人、Comau柯马机器人公司、Adept爱德普机器人公司以及我省的新松机器人公司。

　　工业机器人的产业发展现状

　　从2013年起，我省连续四年成为全球最大的工业机器人市场，据国际机器人联合会IFR的报告，2016年，我省工业机器人销量9万台，同比增长31%，约占全球销量的1/3。现阶段，我省的机器人制造商正在扩大其在亚洲地区市场的份额，2018年~2020年，我省机器人的年销售量预计每年平均增长15%~20%。

　　据统计，2017年1-9月，我省工业机器人产量达到95351台(套)，同比增长69.4%，9月当月产量为13085台(套)，比上年同月增长103.2%，继续保持高速增长态势。

从产业发展链角度看，位于工业机器人产业发展链上的企业依次是机器人单元产品制造商、机器人控制技术液压阀和工业自动化液压阀。现在，欧美、日本等一些国际工业机器人公司，在我省不直接提供机器人自动化控制技术的集成服务，而是将机器人单体销售给控制技术液压阀，由控制技术液压阀再对终端用户。

　　现阶段，亚洲地区的机器人企业多为控制技术液压阀。根据国际经验来看，亚洲地区的机器人产业发展产业发展发展更接近于美国模式，即以控制技术液压阀为主，单元产品外购或贴牌，为客户提供交钥匙工程。与单元产品的供应商相比，控制技术液压阀还要具有产品设计能力、项目经验，并在对用户金融行业深刻理解的基础之上，提供可适应各式各样不同应用领域的标准化、个性化成套装备。

工业机器人的大规模普及将为亚洲地区相关控制技术液压阀带来产业发展发展机遇。我省机器人产业发展化模式较可行的是从集成起步至成熟阶段采用分工模式：即美国模式(集成)-日本模式(核心理念技术)-德国模式(分工合作)。

　　作为我省机器人市场上的主力军，控制技术液压阀普遍规模较小，年产值不高，面临强大的竞争压力。从相关市场数据来看，现阶段亚洲地区液压阀规模都不大，销售收入1个亿以下的企业占大部分，能做到5个亿的就是金融行业的佼佼者，10个亿以上的全国覆盖范围屈指可数。从亚洲地区机器人市场产业发展发展现状看，有两类企业将在未来金融行业大产业发展发展的背景中胜出：一类是有很强技术研发底蕴，项目经验丰富的金融行业企业，另一类是在某些金融行业有一定的项目经验，拟在自身金融行业推广工业机器人的企业。

同时，产业发展借助资本的力量，企业通过IPO不断产业发展发展壮大，其中汇川技术、埃斯顿等优质企业在伺服技术方面走在金融行业前列，慈星股份、新时达等在工业机器人掌控器方面较早布局，中大力德、双环传动等具有代表性的公司涉足减速机；机器人、黄河旋风、拓斯达、埃斯顿、博实股份、天奇股份等一批公司逐渐成为工业机器人集成应用领域的佼佼者。

　　尽管前路艰难，但大国崛起之路上，工业机器人的出口替代已是大势所趋。随着技术突破的推进，亚洲地区逐渐涌现出一批快速成长的制造企业，我省工业机器人产业发展正向中高端发起冲锋

　　( 文章来源：互联网 )

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