國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人走高精度，硬件和軟件達(dá)不到要求，只得依賴進(jìn)口，而進(jìn)口零部件成本高！然而用國(guó)產(chǎn)的，雖價(jià)格便宜，但穩(wěn)定性對(duì)比國(guó)外還存在一定差距。
隨著中國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善，國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人也開始逐步登上市場(chǎng)舞臺(tái)，希望能分得一杯羹。然而，最近有消息顯示，一臺(tái)165kg焊接機(jī)器人成本國(guó)內(nèi)約為29.9萬(wàn)元，國(guó)外大約為16.86萬(wàn)元，如此大的成本差距，如何競(jìng)爭(zhēng)？
機(jī)器人成本差距超10萬(wàn)
我國(guó)工業(yè)機(jī)器人主要集中在本體和集成端，原因在于核心零部件缺失嚴(yán)重抬高國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人成本，制約行業(yè)發(fā)展。從成本上來(lái)看，核心零部件占工業(yè)機(jī)器人成本大頭，約72%左右。多軸工業(yè)機(jī)器人的成本構(gòu)成中，機(jī)械本體約占22%；伺服系統(tǒng)約占24%；減速器系統(tǒng)約占36%；控制系統(tǒng)約占12%；其他外設(shè)約占6%。
關(guān)鍵基礎(chǔ)部件中，減速器控制器在國(guó)內(nèi)大部分知名機(jī)器人本體制造企業(yè)均已實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)，但和國(guó)際水平仍有差距；而另兩個(gè)關(guān)鍵基礎(chǔ)部件伺服電機(jī)和減速器，仍大量依賴進(jìn)口。全球減速器行業(yè)集中度很高，兩家日本公司納博特斯（Nabtesco）和哈默納科（HarmonicDrive）控制的全球機(jī)器人減速器市場(chǎng)超過(guò)75%，包括ABB、FANUC、KUKA、MOTOMAN在內(nèi)的國(guó)際主流機(jī)器人廠商的減速器均由以上兩家公司提供。國(guó)內(nèi)機(jī)器人市場(chǎng)主要采購(gòu)以上兩家企業(yè)的減速器，但采購(gòu)成本往往較高，這成為了制約國(guó)產(chǎn)機(jī)器人發(fā)展的主要瓶頸之一。
國(guó)產(chǎn)機(jī)器人比進(jìn)口機(jī)器人貴，原因在零部件上。根據(jù)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)發(fā)布的《2014-2019年中國(guó)釹鐵硼永磁材料產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)分析及投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告》，目前一臺(tái)165kg焊接機(jī)器人成本國(guó)內(nèi)約為29.9萬(wàn)元，而國(guó)外大約為16.86萬(wàn)元。零部件成本差異是造成國(guó)內(nèi)外機(jī)器人成本差距的最大因素，其中減速器是成本差異最大部分，國(guó)內(nèi)和國(guó)外成本比達(dá)到4.4，控制器的國(guó)內(nèi)外成本比,達(dá)2.6，伺服電機(jī)（驅(qū)動(dòng)）的國(guó)內(nèi)外成本比為1.68（1.95）。國(guó)內(nèi)的材料消耗也更大，如在永磁同步伺服電機(jī)中釹鐵硼材料成本，國(guó)內(nèi)單體用量比國(guó)外高接近1倍。工業(yè)機(jī)器人零部件亟需國(guó)產(chǎn)化突破，并且是規(guī)模化量產(chǎn)的突破，否則沒(méi)有意義。
精密減速器：機(jī)器人不能缺失之痛
減速器對(duì)機(jī)器人意味著什么？精密減速器，是一種精密的動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，它利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機(jī)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的裝置，從而降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。精密減速器是工業(yè)機(jī)器人最重要的零部件工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的核心部件關(guān)節(jié)就是由它構(gòu)成，每個(gè)關(guān)節(jié)都要用到不同的減速機(jī)產(chǎn)品。
按結(jié)構(gòu)不同，工業(yè)機(jī)器人用精密減速器可以分為五類，RV減速器和諧波減速器是工業(yè)機(jī)器人最主流的精密減速器。精密減速器按照結(jié)構(gòu)的不同，可以分為諧波齒輪減速器、擺線針輪行星減速器、RV減速器、精密行星減速器和濾波齒輪減速器五類。在精度、扭矩、剛度、傳送效率等衡量減速器的各個(gè)性能指標(biāo)上，它們各有不同。其中，RV減速器和諧波減速器是工業(yè)機(jī)器人最主流的精密減速器
RV減速器和諧波減速器是工業(yè)機(jī)器人中使用最主要的減速器，RV減速器在先進(jìn)機(jī)器人傳動(dòng)中有逐漸取代諧波減速器的趨勢(shì)。世界75%的精密減速器市場(chǎng)被日本的HarmonicaDrive和Nabtesco占領(lǐng)，其中Nabtesco生產(chǎn)RV減速器，約占60%的份額，HamonicaDrive生產(chǎn)諧波減速器，約占15%的份額。RV減速機(jī)主要用于20公斤以上的機(jī)器人關(guān)節(jié)，諧波用在20公斤以下機(jī)器人關(guān)節(jié)。RV減速器不像諧波減速器那樣隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)精度會(huì)顯著降低，在先進(jìn)機(jī)器人傳動(dòng)中有逐漸取代諧波減速器的趨勢(shì)。但由于RV減速機(jī)組成零件更復(fù)雜，承載強(qiáng)度更高，不光制造難度要比諧波減速機(jī)大，其生產(chǎn)線投資規(guī)模遠(yuǎn)大于諧波減速機(jī)。
我國(guó)精密減速器為起步晚，逆襲挑戰(zhàn)重重。相比日本巨頭幾十年的積淀，中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人用精密減速器研究開始較晚，技術(shù)不成熟，形成了精密減速器不能自給自足的局面，嚴(yán)重依賴進(jìn)口。RV減速器需要傳遞很大的扭矩，承受很大的過(guò)載沖擊，保證預(yù)期的工作壽命，因而在設(shè)計(jì)上使用了過(guò)定位結(jié)構(gòu)，加工十分困難。看似簡(jiǎn)單的RV減速器，實(shí)則是對(duì)我國(guó)工業(yè)基礎(chǔ)系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。昂貴進(jìn)口的通用機(jī)床不一定能生產(chǎn)出精密零部件，不是僅僅引進(jìn)幾臺(tái)進(jìn)口設(shè)備就可以生產(chǎn)制造出來(lái)的，沒(méi)有吃透相關(guān)材料、熱處理、工藝等是不可能生產(chǎn)出精密減速器的。國(guó)內(nèi)有部分公司在技術(shù)水平上取得了重大突破，目前也未形成較大的銷售規(guī)模。
國(guó)內(nèi)涉足RV精密減速器的公司有上市公司秦川機(jī)床、上海機(jī)電、巨輪股份，新三板公司有唯一標(biāo)的恒華股份，庫(kù)卡機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器維修，非上市公司有南通振康、恒豐泰、武漢精華、上海精華、山東帥克等，涉足諧波減速器的有非上市公司蘇州綠的諧波傳動(dòng)科技有限公司、北京中技美克諧波傳動(dòng)有限公司等。
伺服電機(jī)：國(guó)產(chǎn)替代空間最大
機(jī)器人電動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是利用各種電機(jī)產(chǎn)生的力矩和力，直接或間接地驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體以獲得機(jī)器人的各種運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通常由伺服電機(jī)以及伺服驅(qū)動(dòng)器組成。除了可以進(jìn)行速度與轉(zhuǎn)矩控制外，伺服系統(tǒng)還可以進(jìn)行精確、快速、穩(wěn)定的位置控制。伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)充馬達(dá)間接變速裝置，它將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象，可使控制速度、位置精度非常準(zhǔn)確。
機(jī)器人對(duì)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求非常嚴(yán)格，交流伺服電機(jī)在工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用。機(jī)器人對(duì)伺服電機(jī)的嚴(yán)格要求：
1）快速響應(yīng)性，電伺服系統(tǒng)的靈敏性愈高，快速響應(yīng)性能愈好。
2）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩慣量比大，在驅(qū)動(dòng)負(fù)載的情況下，要求機(jī)器人的伺服電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小。
3）控制特性的連續(xù)性和直線性，隨著控制信號(hào)的變化，電機(jī)的轉(zhuǎn)速能連續(xù)變化，有時(shí)還需轉(zhuǎn)速與控制信號(hào)成正比或近似成正比，調(diào)速范圍寬，能使用于1：1000～10000的調(diào)速范圍。
4）體積小、質(zhì)量小、軸向尺寸短，以配合機(jī)器人的體形。
5）能經(jīng)受得起苛刻的運(yùn)行條件，可進(jìn)行十分頻繁的正反向和加減速運(yùn)行，并能在短時(shí)間內(nèi)承受數(shù)倍過(guò)載。交流伺服驅(qū)動(dòng)器因其具有轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量比高、無(wú)電刷及換向火花等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用。
目前國(guó)內(nèi)高端市場(chǎng)主要被國(guó)外名企占據(jù)，主要來(lái)自日本和歐美，未來(lái)國(guó)產(chǎn)替代空間大。目前國(guó)外品牌占據(jù)了中國(guó)交流伺服市場(chǎng)近80%的市場(chǎng)份額，KUKA機(jī)器人示教器維修，主要來(lái)自日本和歐美。其中，日系產(chǎn)品以約50%的市場(chǎng)份額居首，其著名品牌包括松下、三菱電機(jī)、安川、三洋、富士等，其產(chǎn)品特點(diǎn)是技術(shù)和性能水平比較符合中國(guó)用戶的需求，以良好的性價(jià)比和較高的可靠性獲得了穩(wěn)定且持續(xù)的客戶源，在中小型OEM市場(chǎng)上尤其具有壟斷優(yōu)勢(shì)。未來(lái)五年，我國(guó)伺服系統(tǒng)行業(yè)受益于產(chǎn)業(yè)升級(jí)的影響，將保持較快增長(zhǎng)，國(guó)產(chǎn)替代空間還很大。