一篇读懂工业机器人的核心零部件控制器、伺服电机、减速器

国际金属加工网 2018年06月12日

工业机器人行业按产业链分为上游、中游和下游。

上游生产核心零部件:包括减速器、伺服系统、控制器;

中游是本体生产商,包括工业机器人本体。

下游是系统集成商,包括单项系统集成商、综合系统集成商。

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 核心零部件

控制器

机器人控制器的软件部分是工业机器人的“心脏”,随着科技的发展,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。

控制器、软件与本体一样,一般由机器人厂家自主设计研发。目前国外主流机器人厂商的控制器均为在通用的多轴运动控制器平台基础上进行自主研发,各品牌机器人均有自己的控制系统与之匹配。

国内企业机器人控制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零部件,国内控制器与国外产品存在的差距主要在控制算法和二次开发平台的易用性方面。

未来几年中国国产机器人将得到快速发展,国产机器人控制器应用市场面临较好的发展契机,尤其是在运动控制领域深耕多年的企业。机器人轴数越多,对控制器性能要求也越高:机器人自由度的高低取决于其可移动的关节数目,关节数愈多,自由度越高,位移精准度也越高,其所使用的伺服电机数量就相对较多,即越精密的工业型机器人所用的伺服电机数量愈多。

一般每台多轴机器人由一套控制系统控制,也意味着控制器性能要求越高。

伺服电机

机器人对关节驱动电机的要求非常严格,交流伺服电机在工业机器人中得到广泛应用。

目前国内高端市场主要被国外名企占据,主要来自日本和欧美,未来国产替代空间大。目前国外品牌占据了中国交流伺服市场近80%的市场份额,主要来自日本和欧美。

其中,日系产品以约50%的市场份额居首,其著名品牌包括松下、三菱电机、安川、三洋、富士等,其产品特点是技术和性能水平比较符合中国用户的需求,以良好的性价比和较高的可靠性获得了稳定且持续的客户源,在中小型OEM市场上尤其具有垄断优势。

未来五年,我国伺服系统行业受益于产业升级的影响,将保持较快增长,国产替代空间还很大。

减速器

按结构不同,工业机器人用精密减速器可以分为五类,RV减速器和谐波减速器是工业机器人最主流的精密减速器。精密减速器按照结构的不同,可以分为谐波齿轮减速器、摆线针轮行星减速器、RV减速器、精密行星减速器和滤波齿轮减速器五类。

在精度、扭矩、刚度、传送效率等衡量减速器的各个性能指标上,它们各有不同。其中,RV减速器和谐波减速器是工业机器人最主流的精密减速器。

工业机器人本体

从1958年第一台工业机器人诞生之后,机器人发展经历了一个小高潮,到上世纪80年代后期,由于传统机器人用户应用工业机器人已经饱和,从而造成工业机器人产品的积压,不少机器人厂家倒闭或被兼并,国际机器人学研究和机器人产业出现不景气。

到90年代初,机器人产业出现复苏和继续发展迹象。1995年后,世界机器人数量逐年增加,增长率也较高。

自全球金融风暴过后,市场复苏使得机器人行业恢复好转,全球机器人行业增长态势延续,市场规模不断扩大,各国政府和跨国企业在机器人行业投资活跃。2016年全球工业机器人订单量258900台,存货1779000台,中国85000台,存货332300台。

尽管我们已连续多年成为全球最大的机器人销售市场,但不可否认的是的,国外品牌占据了中国工业机器人市场60%以上的份额;至于六轴以上的多关节机器人,国外品牌占据的市场份额甚至更大,超过了80%。

系统集成商

只有机器人裸机是不能完成任何工作的,需要通过系统集成之后才能为终端客户所用。系统集成方案解决商处于机器人产业链的下游应用端,为终端客户提供应用解决方案,其负责工业机器人软件系统开发和集成,是工业机器人自动作业的重要构成。

在我国,系统集成商多是从国外购机器人整机,根据不同行业或客户的需求,制定符合生产需求的解决方案。


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