工業機器人市場增速放緩,核心部件趨向集成化、網絡化
文:中國傳動網2018年第五期
根據國家統計局的數據顯示,今年以來,國內工業機器人產量的增速出現明顯放緩,特別是從6月份開始,形勢急速下行,增長率僅僅維持在個位數的水平,這與2017年全年產量增速(約為50%左右)形成了強烈的對比。
大多數業內人士認同的是,應用市場的需求萎縮是導致產業增速放緩的主要原因。其次,今年以來,受不斷升級的中美貿易戰的影響,制造業設備投資意愿有所減弱,也對今后一段時期機器人產業的發展帶來了些許不確定性。
根據日本機器人工業會7月份發布的統計顯示,今年6月日本工業機器人訂單額時隔2年同比下滑,訂單額減少的主要原因是中國智能手機行業等電子產品代工服務(EMS)企業的需求出現下降。大型工業機器人生廠商FANUC公司會長兼首席執行官(CEO)稻葉善治在2018年4~6月的財報說明會上,就訂單額下滑表示:“雖然不是取消訂單,不過作為主要客戶的汽車廠商紛紛推遲了在全球的增產等項目”。在美國,客戶將設備投資計劃推遲了半年左右,部分中國客戶的投資計劃也陷入停滯,稻葉會長表示:“整車和零部件廠商似乎在觀望中美貿易戰的走向。”
從市場區間來看,在汽車行業等中高端市場上,目前依然是機器人“四大家族(瑞士ABB、日本FANUC、日本安川電機、德國KUKA)”的天下。而在新增市場上,價格是最重要的準入“門檻”。為此,一些機器人企業正通過行業內部橫向聯合的方式,借助擴大采購規模,來爭取在和上游供應商的談判中有更大的議價權,降低各類配件的采購成本,讓更多中小型企業用戶都能用得起機器人系統;另一方面,提高核心零部件如電機、控制、驅動一體化的集成度,也是部分企業在技術上的開發重點。
從全球市場來看,預計2018年工業機器人的整體銷量將同比增長10%,達42.1萬臺;雖然與大幅增長30%的2017年相比增速有所放緩,但銷量仍將持續增長,刷新歷史最高紀錄。國際機器人聯盟的會長津田純嗣(安川電機會長)就今后的銷量預期表示:“雖然受中美摩擦影響,企業可能無法決定投資地點和時機,但自動化的需求不會消失,今后的工業機器人市場的銷量仍將會繼續增長。”
2018年1-8月中國規模以上工業機器人產量同比增速統計(資料來源:國家統計局)
3C電子行業成為角逐主戰場
從海外機器人產業的沿革來看,產業增速往往是和汽車行業的發展同步;而在中國,作為“世界工廠”,中國是全球3C電子產業的生產基地,這使得3C電子行業市場成為了中國機器人產業發展的重要引擎,也是當前國內外機器人企業展開角逐的主要戰場。
3C電子產業大致上包括計算機(Computer)、通訊(Communication)和消費電子產品(ConsumerElectronic)三大類,這些行業的產品產量大、更新周期較快,且大部分電子產品在消費需求升級的驅動下,對產品品質的要求日益提高,加上在國內招工難、人力成本漸高的壓力下,越來越顯露出對生產設備自動化水平升級的強烈需求。同時,對于一批國產機器人企業來說,由于汽車行業的應用已趨向成熟,因而針對智能手機、個人電腦等電子產品工廠的開發,可能是追趕日歐品牌的一個大好機會。
在當前的實際應用中,機器人在3C電子行業用量較大的具體工序包括組裝、安裝/安插、涂膠、打磨、螺絲緊固、焊接、裝卸/碼垛等,產品應用種類主要有Delta機器人、SCARA機器人、AGV移動機器人,以及協作型機器人等等。總體來看,為了適應3C電子行業目前小批量、個性化、產品輕/巧/薄的生產特點,令到該領域機器人的開發也正朝著輕量化、柔性化、高速高精、節省占地空間等方向發展,例如近期ABB推出的IRB910INV倒裝型SCARA機器人就是一個典型代表。
在國產品牌部分,盡管現階段國產機器人在耐用性、可靠性上亟待提高,但對于用戶市場細致需求的應對能力是國內企業的競爭優勢,例如有的企業擁有專門負責螺絲緊固、焊接等技術支持的團隊,并且還可以親自到用戶的生產現場協助解決實際遇到的問題,不但加快了對市場的響應速度,而且令客戶的應用體驗更佳。
機器人核心零部件開發及整合趨勢
運動控制是機器人系統的核心零部件之一,大部分實力雄厚的機器人企業都采用的是自主研發的運動控制系統。在越來越多的高端制造場所中,系統的響應速度、精度已成為用戶評估的一項重要指標,要求機器人(臂)系統能夠真正有效地提升生產效率,而其中核心的運動控制算法必須要根據客戶的現場情況,選擇最優的運動軌跡,結合最優的速度曲線,才能讓機器人系統發揮出最佳的性能。在機體結構上,為了適應輕量化趨勢以及滿足用戶對成本的要求,多軸一體化伺服系統是主要的開發方向。此外,本體結構部分的減速機、絲桿、花鍵的選用也不容忽視。
伴隨著當前機械人(臂)行業應用正朝著高速、高精度方向迅速邁進,市場對關節式機器人(手)的需求量上升,關節式系統要協調工作,就需要具備較好的同步性,要求控制系統支持高速、高精運動以及運用高速網線,即在百微秒級的同步控制周期內,指令能夠被發送到系統內的各個軸上,且保證每個軸都有一致的、精確的實時性和同步性,這樣的要求對于以往的現場總線技術來說確實有一定的難度,而基于以太網架構的技術方案則能夠很好地滿足這類對同步性要求嚴苛的應用場合。除此之外,采用以太網總線技術,對于端用戶來說,最明顯的優勢還在于可以極大地減輕安裝布線的強度,只需要一根標準網線,就可以代替原先的布線安裝工作,節省了現場布線連接焊接的人力、物力和工時,從運營成本、生產效率和制造品質等方面全面打造企業高端的品牌形象。正基于此,以太網基礎架構的運動控制技術方案受到了更多開發廠商和終端用戶的青睞。
另外,機器人本體與外部視覺系統的整合也是目前市場需求的一個熱點,機器視覺在機器人上的應用主要用于引導、定位、高精度檢測、識別,并且機器人視覺引導系統正由單目視覺向基于多個鏡頭的多目3D視覺引導系統發展,視覺產品本身的微型化和高度集成化,機器人自主導航的實現,以及與大數據和智能控制系統的融合是未來的重要方向。
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