现有的机器人控制器封闭构造,带来开放性差、软件独立性差、容错性差、扩展性差、缺乏网络功能等缺点,已不能适应智能化和柔性化要求 。开发模块化、标准化机器人控制器,各个层次对用户开放是机器人控制器的一个发展方向 。我国863计划也已经立项 。机器人接口统一是大趋势,未来可能会出现提供控制器模块的平台型企业 。伺服电机伺服电机竞争激烈,外资掌握话语权 。
伺服电机在机器人中用作执行单元,是影响机器人工作性能的主要因素 。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,约占65%伺服电机与控制器关联紧密 。伺服系统外资企业占据绝对优势 。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中小型OEM(设备制造业)市场 。2014年,伺服系统市场TOP15厂商中,前三名均为日系品牌,总份额达到45% 。
西门子、博世、施耐德等欧系品牌占据高端,整体市场份额在30%左右 。国内企业整体份额低于10%左右 。我国伺服系统自主配套能力已现雏形 。较大规模的伺服品牌有20余家 。国产产品功率范围多在22KW以内,技术路线上与日系产品接近 。从市场规模来看,2014年伺服电机在所有应用行业规模68亿人民币,增速为8.3%;其中机器人增速高达50%,迅速成长为伺服系统应用中排名第六的行业,以4.2亿的业绩,占市场份额6.2% 。
控制器和伺服系统关联紧密,用户选择的排序分别是可靠稳定性、价格、服务,从服务和性价比入手是国内企业突破的方向 。但这需要对运动控制领域长期深入的研究,大量资金投入和长时间的市场验证,对技术、资金、人才要求都较高,国内上市公司如新松、新时达、汇川技术、广州数控、埃斯顿等具备类似的条件 。减速机机器人减速机市场高度垄断,普及期国产减速机无法实现全面进口替代 。
减速机用来精确控制机器人动作,传输更大的力矩 。分为两种,安装在机座、大臂、肩膀等重负载位置的RV减速机和安装在小臂、腕部或手部等轻负载位置的谐波减速机 。RV减速机被日本纳博特斯克垄断,谐波减速机日本哈默纳科占绝对优势 。谐波减速机结构相对简单,仅有三个基本零部件,加上哈默纳科的专利早已到期,国产谐波减速机跟国外相比差距不算大 。
无锡绿的的谐波减速机已经在国产机器人上面有广泛应用 。RV减速机核心难点在于基础工业和工艺 。RV减速机是纯机械的精密部件,材料、热处理工艺和高精度加工机床缺一不可 。我国在这几个方面长期落后,并非单靠某个企业所能解决 。要将200多个零部件组合在一起,精度要求苛刻,零部件之间的公差匹配需要多年经验积累 。国内的秦川、双环转动、绿的、来福、谐波传动等,在近些年在研发技术已取得一定的自主研发的创新成绩,但性能攻坚依然任重道远 。
国际上,目前日系减速器的知名度最高,除却排名分列一二的哈默纳科和纳博特斯克外,还有住友、新宝等品牌同样颇受欢迎 。在国内,也有绿的、来福、力克精密、秦川机床、南通振康、恒丰泰、双环传动等厂家 。不过,目前国内的减速器产品和进口货相比还有一定的差距 。虽然近几年我国制造业企业的实力普遍在上升,减速器生产厂家已经可以购买哈默纳科、纳博特斯克使用的高端加工设备,但业内人士表示,在设计、材料、热处理、加工工艺等方面,国内厂家还存在不足 。
南京斯瑞恩机电总经理侯松川曾表示,谐波减速器的钢齿轮加工工艺,哈默纳科已经做到了一分钟(加工)两个工件,国内目前很多还在采用传统的插齿工艺,慢丝工艺;RV减速器摆线的加工,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 。但即便如此,国产减速器领域依旧存在着一批追赶者 。
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