工業(yè)機(jī)器人用途眾多，應(yīng)用行業(yè)極其廣泛，不僅在電子產(chǎn)品、機(jī)械制造，汽車等機(jī)電行業(yè)，也應(yīng)用在醫(yī)藥、食品、科研等領(lǐng)域。行業(yè)應(yīng)用不盡相同，行業(yè)對(duì)機(jī)器人品質(zhì)的需求也各不相同，充分推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人設(shè)備在由高到低的行業(yè)層級(jí)中發(fā)揮最大效能，構(gòu)成了凡誠(chéng)智能的自身責(zé)任。

我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)起步較晚，但發(fā)展迅速。在過(guò)去的三年時(shí)間里，機(jī)器人逐漸成為提升我國(guó)整體競(jìng)爭(zhēng)力的重要領(lǐng)域。大量?jī)?yōu)秀的工業(yè)機(jī)器人企業(yè)涌現(xiàn)，以新松、埃斯頓為代表的企業(yè)為我國(guó)機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展不斷添火加薪。

在購(gòu)進(jìn)設(shè)備時(shí)，全新進(jìn)口機(jī)器人是優(yōu)選，但其高昂的價(jià)格讓一部分需求企業(yè)望而卻步，品質(zhì)優(yōu)秀的二手進(jìn)口機(jī)器人和全新國(guó)產(chǎn)機(jī)器人就成為次優(yōu)選項(xiàng)，但孰輕孰重，難以定奪。先看看在全球市場(chǎng)和中國(guó)市場(chǎng)中，國(guó)外品牌和國(guó)內(nèi)品牌的市場(chǎng)份額比重：

2016年，被稱為工業(yè)機(jī)器人“四大家族”的發(fā)那科、ABB、安川、KUKA在全球市場(chǎng)中的市占率合計(jì)達(dá)58%，；加上愛(ài)普生、歐地希、川崎、松下等其他國(guó)際品牌機(jī)器人，份額已占足了90.3%。對(duì)比之下，國(guó)內(nèi)品牌機(jī)器人在全球范圍內(nèi)市占率合計(jì)僅9.7%。

國(guó)內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)格局與全球情況大致相似，2016年，“四大家族”在我國(guó)的市占率合計(jì)達(dá)57.4%。18年，KUKA、安川、川崎和那智仍然計(jì)劃在中國(guó)增加產(chǎn)能和新建工廠。

三大核心部件：起決定性作用

工業(yè)機(jī)器人是一種融匯了機(jī)械制造、電子電氣、材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)編程等學(xué)科技術(shù)的產(chǎn)品，控制系統(tǒng)發(fā)出動(dòng)作指令，控制驅(qū)動(dòng)器動(dòng)作，驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)，使末端操作器到達(dá)空間某一位置并實(shí)現(xiàn)某一姿態(tài)，進(jìn)而實(shí)施一定的作業(yè)。

如果將工業(yè)機(jī)器人與人對(duì)比，機(jī)械系統(tǒng)相當(dāng)于人類的骨骼，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相當(dāng)于肌肉，控制系統(tǒng)相于大腦，感受系統(tǒng)相當(dāng)于神經(jīng)，交互系統(tǒng)相當(dāng)于傳播信息的嘴巴和耳朵，多個(gè)系統(tǒng)密切協(xié)作，才能完成各種精密、準(zhǔn)確和復(fù)雜的動(dòng)作。

工業(yè)機(jī)器人制造存在較高的技術(shù)壁壘，最核心的技術(shù)即是三大核心零部件：分別是控制系統(tǒng)中的控制器、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的伺服電機(jī)和機(jī)械系統(tǒng)中的精密減速器。

一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人的成本構(gòu)成中，減速器、伺服電機(jī)、控制器分別占總成本的35%、20%、15%，合計(jì)占總成本的70%，是工業(yè)機(jī)器人最重要的組成部分，三大核心部件之于機(jī)器人，像極了發(fā)動(dòng)機(jī)之于汽車的重要位置。

一、伺服電機(jī)：技術(shù)性能存差異

目前我國(guó)工業(yè)機(jī)器人用伺服系統(tǒng)主要為國(guó)外品牌，其中日系品牌約占50%，歐美品牌30%，臺(tái)灣品牌及大陸企業(yè)均只有10%。日系企業(yè)主要是小型功率和中型功率產(chǎn)品；歐美系品牌在大型伺服具有優(yōu)勢(shì)地位；國(guó)產(chǎn)品牌主要包括匯川、臺(tái)達(dá)、埃斯頓等公司，主要為中小型伺服。

整體上看，我國(guó)伺服電機(jī)與日系和歐美品牌仍然存在差距，主要表現(xiàn)為：

大功率產(chǎn)品缺乏

我國(guó)伺服電機(jī)行業(yè)早期模仿日本產(chǎn)品，因而以中小功率為主，功率多在3KW以內(nèi)，缺乏5.5-15KW的中大功率伺服，導(dǎo)致某些需要大功率伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)配套的系統(tǒng)無(wú)法提供。

小型化不夠

小功率產(chǎn)品往往追求精細(xì)化，目前松下A6和安川的Σ7電機(jī)短小精致，而國(guó)內(nèi)伺服電機(jī)普遍偏長(zhǎng)，小型化不夠。

信號(hào)接插件不穩(wěn)定

國(guó)產(chǎn)信號(hào)接插件的不夠穩(wěn)定，隨著接插件的小型化、高密度化趨勢(shì)，未來(lái)需要不斷提高接插件的可靠性。

高精度編碼器缺乏

工業(yè)機(jī)器人需要用多圈的絕對(duì)編碼器，目前該類產(chǎn)品嚴(yán)重依賴進(jìn)口，是制約我國(guó)高檔伺服系統(tǒng)發(fā)展的重要瓶頸。

二、減速機(jī)：受制于人難突破

如果以上這些不足以顯示國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口的差別，那么深入了解不同品牌減速器在機(jī)器人中的使用，則會(huì)讓人陷入沉思。

在工業(yè)機(jī)器人的每個(gè)關(guān)節(jié)處，都有一個(gè)電機(jī)，每個(gè)電機(jī)配套使用一個(gè)減速器。減速器的核心性能參數(shù)是傳動(dòng)比，其他參數(shù)如噪音、壽命、回差(由于設(shè)備剛性不足導(dǎo)致的誤差)等也十分重要。

全球工業(yè)機(jī)器人的減速器市場(chǎng)分布高度集中，其中日本納博特斯克和哈默納科分別在RV減速器領(lǐng)域和諧波減速器領(lǐng)域處于絕對(duì)壟斷地位，兩家合計(jì)占全球市場(chǎng)的75%左右。

工業(yè)機(jī)器人對(duì)精密減速器的要求是長(zhǎng)時(shí)間、高精度的運(yùn)行。拿RV減速器來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件數(shù)量多，要保證長(zhǎng)時(shí)間高精度運(yùn)行，要求每個(gè)元器件都有很高的加工精度，某一個(gè)零部件加工精度稍有偏差，在減速器開(kāi)始使用時(shí)或許察覺(jué)不到，但長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)后，整個(gè)減速器的運(yùn)行就會(huì)產(chǎn)生明顯的震動(dòng)或噪音，并且影響到工業(yè)機(jī)器人工作的精度。

全球工業(yè)機(jī)器人用減速器生產(chǎn)廠家

這種對(duì)精度的高要求，帶來(lái)了對(duì)加工機(jī)床的高要求，因此，生產(chǎn)精密減速器所需要的設(shè)備投資往往很大。

在保證加工精度的前提下，精密減速器制造還面臨來(lái)自材料科學(xué)的挑戰(zhàn)，質(zhì)量過(guò)關(guān)的精密減速器在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，零件不會(huì)發(fā)生明顯變形和磨損，這與各零部件所選用的材料及后續(xù)的熱處理工藝都密切相關(guān)，而這種后續(xù)的處理工藝往往是一個(gè)廠家的商業(yè)機(jī)密。

國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人用減速器生產(chǎn)廠家

減速器市場(chǎng)的技術(shù)壟斷導(dǎo)致了國(guó)內(nèi)本體廠商的采購(gòu)弱勢(shì)，國(guó)內(nèi)品牌機(jī)器人出于價(jià)格因素考慮，往往選用國(guó)內(nèi)品牌減速器，作為關(guān)鍵部件的減速器的性能影響著工業(yè)機(jī)器人整體的性能表現(xiàn)，也是在情理之中。

三、控制系統(tǒng)：看家本領(lǐng)需自強(qiáng)

衡量機(jī)器人優(yōu)劣有兩個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)：穩(wěn)定性和精確性。核心控制器是影響穩(wěn)定性和決定機(jī)器人性能的關(guān)鍵要素，是工業(yè)機(jī)器人的“大腦”，。

“大腦”接收來(lái)自其他各組元的信號(hào)、根據(jù)已編程的系統(tǒng)進(jìn)行處理后，向各組元發(fā)出指令，從而控制各組元的運(yùn)行。“大腦”的想法要想傳遞出去，需要底層核心算法。硬件部分的工業(yè)控制板卡、減速器、編碼器等關(guān)鍵部件可以從市場(chǎng)上采購(gòu)得到，但“四大家族”對(duì)核心算法一直秘而不宣，絕不外泄。

未來(lái)各本體制造商之間的差異化也將越來(lái)越顯著，這種差異化最主要體現(xiàn)在控制系統(tǒng)的差異上。控制系統(tǒng)的表現(xiàn)是一家工業(yè)機(jī)器人廠商設(shè)計(jì)理念的集中體現(xiàn)，成熟的機(jī)器人廠商一般自行開(kāi)發(fā)控制器和伺服系統(tǒng)，從而保證機(jī)器人的穩(wěn)定性和技術(shù)體系。因此，全球控制系統(tǒng)的市場(chǎng)份額與工業(yè)機(jī)器人本體份額占比情況十分接近。

任何一臺(tái)機(jī)械設(shè)備，總是面臨著負(fù)載、速率和穩(wěn)定性三者之間相云妥協(xié)和平衡的問(wèn)題，高負(fù)載高速率則難以保證穩(wěn)定性，高速率高穩(wěn)定性運(yùn)轉(zhuǎn)則要求負(fù)載不能太高，工業(yè)機(jī)器人是一種柔性度很高的設(shè)備，這大大提高了數(shù)控系統(tǒng)找到載重、速率和穩(wěn)定性三者之間平衡點(diǎn)的難度，考驗(yàn)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)者對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)、力學(xué)、數(shù)學(xué)的理解。

對(duì)于單臺(tái)伺服系統(tǒng)，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人動(dòng)態(tài)與靜態(tài)精度都很高，但現(xiàn)在的工業(yè)機(jī)器人一般同時(shí)有6臺(tái)以上伺服系統(tǒng)，多臺(tái)伺服系統(tǒng)需要“大腦”提前進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)底層算法，國(guó)外核心控制器可以通過(guò)伺服系統(tǒng)的電流環(huán)直接操作電機(jī)，實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)多軸非線性條件下的精密控制，因此“四大家族”的機(jī)器人響應(yīng)速度更快、定位更準(zhǔn)確。

奮起直追不怠慢

當(dāng)然，隨著國(guó)內(nèi)廠商技術(shù)的逐步積累進(jìn)步，控制系統(tǒng)與國(guó)外產(chǎn)品的差距將會(huì)逐步縮小。國(guó)內(nèi)知名的工業(yè)機(jī)器人廠商均自主研發(fā)了自家的控制系統(tǒng)，也誕生了一批專業(yè)的控制系統(tǒng)服務(wù)商。我們正奮起直追，依照《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》，2017-2020年，我國(guó)自主品牌工業(yè)機(jī)器人銷量的復(fù)合增速將達(dá)到37%，我們拭目以待。