智能製造專題之工業機器人(一):減速器技術努力突破

前瞻產業研究院 發佈 2020-01-07T04:17:43+00:00

工業機器人指應用於生產過程與環境的機器人,例如多關節機械手或多自由度機器人,它是智能製造的重要組成部分,也是最具代表性的裝備。近年來,我國工業機器人發展迅速,技術不斷取得突破。但從全產業鏈來看,我國工業機器人仍需努力。

工業機器人指應用於生產過程與環境的機器人,例如多關節機械手或多自由度機器人,它是智能製造的重要組成部分,也是最具代表性的裝備。近年來,我國工業機器人發展迅速,技術不斷取得突破。但從全產業鏈來看,我國工業機器人仍需努力。

產業鏈分析

從產業鏈來看,工業機器人分為上游、中游、下游以及下游應用(客戶端)。上游主要包括工業機器人的原材料如鑄鐵、鋁合金、不鏽鋼等以及核心零部件如減速器、伺服系統、控制器;中游主要是本體製造商,如機械手臂、底座等,包括工業機器人本體以及系統集成商,包括單項系統集成商和綜合系統集成商;下游則主要是應用領域如汽車工業、紡織工業、食品工業等。

減速器占據最大成本份額

減速器、伺服電機與控制器被認為是機器人三大核心零部件,也是制約我國機器人產業發展的主要瓶頸。整體來看,工業機器人的總體成本中,核心零部件的比例接近於70%,其中減速器占據最大的比重,為32%;其餘伺服電機和控制器占比分別為22%和12%。

減速器被外國廠商壟斷

聚焦到減速器來看,減速器主要用於傳導伺服電機的動力,調整速度和扭矩,以便更精確地控制機器人動作。目前世界上最大的減速器生產廠家是日本納博特斯克精密機械公司,該公司是世界上處於優勢地位的專業的機器人用精密擺線針輪減速機製造商,其核心產品為精密減速機RV系列。早在二十世紀八十年代早期,應世界主要機器人製造商要求,納博特斯克就將已經在挖掘機行業成功使用的RV減速機的精準可靠設計,調整到要求嚴格的機器人製造行業中使用。目前中國減速器市場中,納博特斯克占比達60%之多。

技術差距較大

從具體技術來看,減速器屬於純機械精密部件,材料、熱處理工藝和高精度加工工具機缺一不可,核心難點在於背後龐大的配套工業體系。目前,我國減速器研究起步較晚,技術落後於日本,嚴重依賴進口。與日本諧波減速器產品相比,國內諧波減速器廠商蘇州綠的、來福諧波所產生的諧波減速器產品價格要低50%左右。例如:來福諧波的產品單價在2000元左右,日本產品價格約在4000元左右。

此外,那國內綠的諧波和南通振康的減速器產品與國外產品相比,國內企業目前生產的諧波減速器傳動精度、扭矩剛度、精度等與國外企業仍有差距。

不斷努力突破

不過值得注意的是,雖然目前技術與國外仍有差距,但國內企業在不斷地尋求突破。國產企業經過多年積累和技術沉澱,已經逐步獲得國際市場認可,產品競爭力及銷售量持續提升。在減速器方面,目前國內能夠量產並規模出貨的有上海機電、中大力德、雙環傳動、秦川工具機(均是2018年規模出貨)等。

此外,在國內龍頭企業和政府的共同努力下,我國減速器在標準化建設上取得了一定的突破。2014年5月,國家質量監督檢驗檢疫總局、國家標準化管理委員會便發布並實施了《機器人用諧波齒輪減速器》國家標準。該標準基本涵蓋了機器人用諧波齒輪減速器分類原則、技術要求、性能指標、試驗方法、檢驗規則和包裝、運輸、儲存等方面的內容,對諧波減速器的技術指標以及相應的技術內容進行詳細規範。同時在2018年中國機器人產業大會上,由秦川集團負責起草的《機器人用精密擺線行星齒輪減速器》標準也正式發布,並於2019年1月1日起實施。

最後,要想突破工業機器人減速器壁壘,技術創新是關鍵。此外,應當拋棄價格戰、低端化的錯誤思維,集合政府、行業和企業三者之力,共同推進工業機器人減速器的發展。

以上數據來源於前瞻產業研究院中國工業機器人行業產銷需求預測與轉型升級分析報告》,同時前瞻產業研究院還提供產業大數據、產業規劃、產業申報、產業園區規劃、產業招商引資等解決方案。

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