中國製造業工業機器人上遊產業鏈分析 -機器（qì）人-數控機床市場網

您現在的位置：機器人> 行（háng）業資訊>中國製造業工業機器人上遊（yóu）產業鏈分析

中國製造業（yè）工業機器人上遊產業鏈分析

2019-4-12 來源：- 作（zuò）者：-

　　當前，我（wǒ）國製造業正迎（yíng）來高（gāo）端製造的關鍵轉型期，工業機器人對中國製（zhì）造業轉型升級、推動其他產業高速（sù）發展有著重要意義。

　　工業機器人產業鏈分為上中下遊，上遊是機器人核心零部件，如減（jiǎn）速器、伺服係統、控製器（qì），技術壁壘較高，在（zài）機器（qì）人的成本中占比最大，約為（wéi）65%～75%；中遊是機（jī）器人本體製造，是機（jī）器人的支撐基礎和執行機構，屬於重資產環節；下遊是機器人（rén）應用環節（jiē），主（zhǔ）要是係統（tǒng）集成商根據機器人不（bú）同應用場景進（jìn）行（háng）係統集成和（hé）軟件（jiàn）二（èr）次開發，雖然收益率（lǜ）較高，但是技術含量較低，競爭激烈（liè）。

　　機器人三大核心（xīn）零部件中，減速器係統占比約為30%～40%，伺（sì）服係統約為20%～30%，控（kòng）製器係統約為10%～15%。核心零部件一直是限製機器人產業發展的桎（zhì）梏，從（cóng）目前的（de）情況來看，國產企業開始向該領域進軍，近些年來誕生了一批真正擁有（yǒu）自主產業的企業。

　　一、減速機

　　減速機（jī）安裝在（zài）機器人的關節，用來精確控製機器人動作（zuò），傳輸更大的力矩。減速機主要分為（wéi）RV減速機和諧（xié）波減（jiǎn）速機。RV減速機（jī）主要應用於負載（zǎi）較大的關節上（shàng），諧波減速機主要配置與負載較低的關節。一台工業機器人一般會配（pèi）置多個減速器。減速器在工業機器人三大零部件中技術難度最大，行業高度壟斷。

　　RV減速器需要承受大負載且需保證高精度，因此其技術難點主要集中在工業和裝配方麵：一是精密加工及裝配技術。RV減速器的（de）減速比（bǐ）較高，對（duì）特殊部件和緊密裝配技（jì）術有（yǒu）很高要求。二是材料成型技術。RV減速齒輪需具有耐磨性和高剛性，對於（yú）材料化學元（yuán）素控製、表麵熱（rè）處理方麵難（nán）度較大。

　　諧波減速器主要由（yóu）波發生器、柔輪、剛輪組（zǔ）成。工作原理在於依靠波發（fā）生器使柔輪產生可控彈性變形，而柔輪比鋼輪少N個齒（chǐ）輪位。因此，當波發生器轉一圈（quān），柔（róu）輪移動N個（gè）齒輪位，產生所謂的錯齒運（yùn）動，從而實現了主動波發生器與柔輪的運（yùn）動傳遞。諧波減速器是通過柔輪的彈性變形來實現傳動，其優勢是傳動比大、零部件數目少；其缺點是彈性變（biàn）形回差大（dà），這就不可避（bì）免地（dì）會影響機器人的動態特性（xìng）抗衝擊能力等。

　　目（mù）前減速器的主要供應商是日（rì）本的納博（bó）（Nabtesco）和哈默納科（HarmonicDrive），占全球市場75%市場份（fèn）額。日本納博具備全係列產品，應用廣泛。abb、發那科（kē）（fanuc）、庫卡（kuka）、安川等國際主流（liú）機器人廠商的減速器均由納博和哈默（mò）納科提供。

　　諧波減速器對技（jì）術要求較（jiào）低，我國蘇州綠的和中技克美已經實現量產且（qiě）應用於國產機器人，國（guó）產（chǎn）諧波減速器減速比範圍與日本哈默納科相當，但在（zài）輸出扭矩、平均壽命上仍與國外產品有一（yī）定差（chà）距。RV減速器（qì）要（yào）求精度較高，要求承載的負載較大。目前我國南通振康、中大力德、雙環傳動已實現量產（chǎn），與國外RV減速器輸出扭矩範圍相當，但傳動精度、扭轉剛度方麵不足，工藝水平仍與國外產品有差距。

　　二、伺服電機（jī）

　　工業機器人（rén）伺服係統由伺服電機、伺服驅動器、伺服編碼器組成，主要用於（yú）驅動機器人的關節，工業機器人的每個關節都（dōu）需要一個伺服電（diàn）機，用（yòng）來控製速度與轉矩控製以及（jí）進行精確、快速、穩定（dìng）的位置控製。

　　伺服驅動器是通過速度環、位置環、電流環（huán）分（fèn）別對伺服電機的轉速、位置（zhì）、轉矩進行相（xiàng）應控製，實現（xiàn）高精度（dù）的傳動係統定位。伺服編碼器（qì）是安裝在伺服電機（jī）末端用來測量轉角及轉速的一種傳感器，目前自（zì）控領域常用的是光電編碼器（qì）和磁電編碼器。作為伺服係統的信號反饋裝置，編碼器很大程度上決（jué）定了伺服（fú）係統的精度。伺服電機（jī）作為執行元件，作用是將伺服控製器的脈衝信號轉（zhuǎn）化為（wéi）電機轉動的角位移和角速度（dù），主要由定（dìng）子和轉子構成，定子上（shàng）有兩個繞組，勵磁繞組和控製繞組。其內部（bù）的轉子是（shì）永磁（cí）鐵或感應線圈，轉子在由勵磁繞組產生的（de）旋轉磁場作用下轉動。

　　伺服電機廣泛用於各類（lèi）高端機械設備，用於機器人的伺服電機僅占行業（yè）9%。因此很多機器人伺服電機生產廠商多是原先（xiān）提供其他領域的伺服電（diàn）機廠商。但由於機器（qì）人（rén）特殊性（xìng），對（duì）伺服電機的快（kuài）速響應性、高啟（qǐ）動轉矩（jǔ）、調速範圍（wéi）寬要求更高，並且為了適應機（jī）器人還要更輕量化。

　　目前，日係和歐美占據伺服（fú）電機（jī）80%市場（chǎng）份額，我國自主品牌（pái）近些年來開始逐漸（jiàn）代（dài）替進口，如匯川技術和埃斯頓。

　　三、控製（zhì）器

　　控製器主要負責發布和傳遞動作指令，控製工業機器人在工作空（kōng）間中的運動位置、姿態和軌跡，操作順序及動作時間等。

　　控製器分為硬件結構和軟件結（jié）構。硬件方麵，目前市場已經研發了基於多CPU的分級分層控製係統。以典型（xíng）的DSP控製器為例，該控（kòng）製器（qì）采（cǎi）用模塊化（huà）結構，以工業PC作為係（xì）統的硬件平台，通過DSP控製卡實（shí）現對機器人多個自由度（dù）的操控（kòng），提高了（le）機器人控製器（qì）的運動控製性能。

　　軟件方麵，又分（fèn）為上位機PC部分和下位機運動（dòng）控製部分（fèn）。其中，上位機模塊主要功能是（shì）對係統的可（kě）調參（cān）數進行設置（zhì），對機器人的正、逆運（yùn）動學建模求解（jiě），並把運動控（kòng）製卡與控製程序在（zài）邏輯上連接起來（lái）。下位機模塊由主控程（chéng）序、運動程序和通訊程序構成（chéng），實現高速伺（sì）服插補運算、伺服運動控製。

　　由（yóu）於控製器要求算法和機器人本體相匹配，因此國際較大型機器人本體廠商都自己生產控（kòng）製器（qì），工業機器人“四大家族”所生產（chǎn）控製器的市場占有率與本體（tǐ）行業相似，而國內本體（tǐ）廠商大多還不具備自己生產研發（fā）控製器的能力，大多采用外（wài）部采（cǎi）購（gòu）控製器的方式。

投稿箱：
如果您有機床行業、企業相（xiàng）關新聞（wén）稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯係本網編輯部，郵箱：skjcsc@vip.sina.com

更多相關信息

名企推薦

業界視點

| 更多

行業數據

| 更多

博文選萃

| 更多（duō）