工业机器人三大核心零部件:控制器、伺服电机、减速机是制约中国机器人产业的主要瓶颈,并且占到机器人成本的70% 。
控制器是机器人的大脑,作用是发布和传递动作指令 。其中包括硬件和软件两部分:硬件是工业控制板卡,包括一些主控单元、信号处理部分等电路,国产品牌事实上已经掌握;而软件部分主要是控制算法、二次开发等,国产品牌特别在稳定性、响应速度、易用性等还存在一定差距 。
控制器由于是“神经中枢”,世界上成熟的机器人厂商一般自行开发控制器,目的是保证稳定性和维护自己的技术体系 。因此,在控制器的市场份额基本跟机器人本体是一致的 。当然,全球也有KEBA、倍福、贝加莱这样提供控制器底层平台的厂商 。
伺服电机方面竞争十分激烈,但外资始终掌握着话语权,尤其是日本的品牌独树一帜 。伺服电机在机器人中属于执行单元,是影响机器人工作性能的重要因素 。伺服电机主要分为步进、交流和直流,机器人行业应用最多的是交流伺服,大约占65% 。
【世界八大顶尖的工业机器人制造强国 公司吉尼斯记录榜】伺服系统外资品牌占据着垄断性优势 。日系品牌凭借良好的产品性能与极具竞争力的价格垄断了全球中小型OEM(设备制造业)市场 。比如在2014年,伺服系统市场TOP15厂商中,前三名都是日本的品牌,市场份额占比高达45% 。德国西门子、博世、施耐德等欧系品牌同样占据着高端市场,市场份额也在30%左右 。国内企业份额低于10%左右 。
控制器和伺服系统关联十分紧密,客户选择产品的排序分别是:可靠稳定性、价格、服务 。
减速机方面,,上面介绍得很多了 。机器人减速机市场属于高度垄断,在普及期的国产减速机短期内无法实现全面进口替代 。减速机是用来精确控制机器人动作,传输更大的力矩 。减速机分为两种:一是安装在机座、大臂、肩膀等重负载位置的RV减速机,一种是安装在小臂、腕部或手部等轻负载位置的谐波减速机 。上面说过,RV减速机被日本纳博特斯克完全垄断,谐波减速机被日本哈默纳科完全垄断 。
RV减速机有一个最核心的难点,就在于基础工业和工艺 。因为RV减速机是纯机械的精密部件,在材料上、热处理工艺上和高精度加工机床上是缺一不可的 。我们尤其在这几个方面长期落后发达国家,并非单靠某个企业所能彻底解决 。减速机需要将200多个零部件组合在一起,精度要求十分苛刻,特别是在零部件之间的公差匹配上,需要长期的经验积累 。
从国际减速机上来看,日系减速器的知名度无疑是最高的,日本除却排名分列一二的哈默纳科和纳博特斯克之外,日本还有住友、新宝等著名品牌,在世界上同样十分受欢迎 。
国内的斯瑞恩机电总经理曾说过,在谐波减速器的钢齿轮加工工艺上,日本的哈默纳科已经做到了一分钟(加工)两个工件,而国内目前很多还在采用传统的插齿工艺,慢丝工艺;在RV减速器摆线的加工上,纳博特斯克使用了最新的成形磨和展成法,每分钟可以加工两至三件产品,而国内的效率还非常低,不具备量产的条件 。
二、德国
德国的工业机器人制造水平也全球领先 。德国工业机器人产业在全球来说始终是名列前茅,德国库卡机器人是全球机器人四大家族之一 。德国在很早就开始研究工业机器人,并在自动化方面做出了卓越的成就 。库卡机器人是德国起步最早的机器人公司 。1898年,在奥克斯堡建立,最开始并不是做工业机器人,而是关注室内照明方面 。直到1995年才成立现今的库卡工业机器人有限公司,是世界上领先的工业机器人制造商之一 。
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