1什么是工業(yè)機(jī)器人編輯
根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同,目前我國的機(jī)器人主要有三種,即工業(yè)機(jī)器人,服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人,本文所講的即是工業(yè)機(jī)器人。
工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人是自動執(zhí)行工作的機(jī)器裝置,是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類指揮,也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行,現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。
2工業(yè)機(jī)器人的組成及核心零部件編輯
[1] 工業(yè)機(jī)器人由機(jī)械本體、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。機(jī)械本體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu),包括臂部、腕部和手部,有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有3~6個運(yùn)動自由度,其中腕部通常有1~3個運(yùn)動自由度;驅(qū)動系統(tǒng)包括動力裝置和傳動機(jī)構(gòu),用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動作;控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號,并進(jìn)行控制。
工業(yè)機(jī)器人的核心零部件是組成機(jī)器人最重要的裝置。核心零部件的品質(zhì)好壞直接影響了機(jī)器人的工作精度及穩(wěn)定性。另一方面,核心零部件占機(jī)器人總成本75%左右,直接影響了機(jī)器人的定價及競爭力。
工業(yè)機(jī)器人的核心零部件為:
l 控制器 – 機(jī)器人的大腦
l 伺服系統(tǒng) – 機(jī)器人的驅(qū)動設(shè)備
l 減速機(jī) – 高精密機(jī)械部件,直接影響機(jī)器人重復(fù)定位精度
世界各大機(jī)器人制造商都擁有自己的核心零部件技術(shù)。事實上,許多機(jī)器人制造商就是以核心零部件起家,然后再向下游發(fā)展進(jìn)入機(jī)器人行業(yè)的。在所有核心零部件里,減速機(jī)是個例外,由于加工制造精度要求高,世界主流機(jī)器人廠家基本都選擇外購。
3我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀編輯
根據(jù)IFR最新數(shù)據(jù),2013年中國機(jī)器人新增量為 36,500臺,首次超越其它發(fā)達(dá)國家躍居世界第一。然而,中國機(jī)器人存量還是比較少的。世界工業(yè)機(jī)器人總量已達(dá)到一百多萬臺,主要分布在日本、美國、德國等發(fā)達(dá)國家,而中國的存量僅為9萬多臺。以汽車制造業(yè)為例,每萬名生產(chǎn)工人占有機(jī)器人的數(shù)量,日本為1710臺,意大利為1600臺,法國為1120臺,西班牙為950臺,美國為770臺,中國還不到90臺。如果考慮到制造業(yè)整體對機(jī)器人的需求,中國工業(yè)機(jī)器人市場潛力極為巨大。
隨著中國勞動力成本上升、安全生產(chǎn)意識增強(qiáng),特別是中國工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的需要,中國的工業(yè)機(jī)器人在未來的5-10年還將會有大的發(fā)展。在“十二五”期間,國家863項目、國家支撐計劃重大項目、國際合作重大項目等多個項目都有涉及機(jī)器人項目。國內(nèi)各個地區(qū)、省市也在大力投資機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)建設(shè)。
雖然我國機(jī)器人市場已成為世界第一,但是這個市場卻被國外產(chǎn)品把持著.從中國市場的銷售情況來看,跨國公司的品牌尚為絕對優(yōu)勢。中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟數(shù)據(jù)表明,2013年外資品牌的機(jī)器人銷售量為2.7萬臺,占總銷售量的74%。號稱國際機(jī)器人“四大家族”的發(fā)那科、ABB、庫卡、安川這四大集團(tuán)已全部進(jìn)駐中國,不斷在中國
投資建廠、擴(kuò)大規(guī)模,在中國市場的覆蓋率很高。相比之下,國產(chǎn)品牌尚處于成長階段,數(shù)據(jù)表明,2013年中國機(jī)器人銷售9700臺,占比僅為26%,這其中絕大多數(shù)還是技術(shù)相對簡單的直角坐標(biāo)系機(jī)器人。
國外巨頭把持七成以上市場份額的情況并不是毫無來由的。它們在工業(yè)機(jī)器人行業(yè)擁有40年以上的豐富經(jīng)驗,與此同時,作為典型的資金技術(shù)密集行業(yè),國外企業(yè)的規(guī)模效應(yīng)也必然帶來效率。并且,國內(nèi)企業(yè)在主機(jī)成本和可靠性品質(zhì)上也不如國外品牌。以MTBF(平均無故障時間)為例,國內(nèi)產(chǎn)品平均在8000小時,而國外同類產(chǎn)品可達(dá)數(shù)萬小時,國外機(jī)器人巨頭在零部件、集成商及工藝上的努力是長期的,必然相對國內(nèi)企業(yè)有巨大的優(yōu)勢。
4國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人企業(yè)介紹編輯
中國工業(yè)機(jī)器人企業(yè)目前處于發(fā)展的起步階段。其中,沈陽新松機(jī)器人、廣州數(shù)控、南京
埃斯頓、安徽埃夫特,是中國機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)的第一梯隊,也被稱為國產(chǎn)四大機(jī)器人生產(chǎn)商。這四大機(jī)器人企業(yè)的營銷模式都是走系統(tǒng)集成商和OEM的銷售方式。
沈陽新松機(jī)器人,A股上市公司,規(guī)模比另外3家都要大,業(yè)務(wù)模式也和其它三家差別很大。 新松是
沈陽自動化研究所旗下的公司。由于它的國企背景,承接很多國家和軍方項目,也經(jīng)常被中央電視臺報道。新松的主要業(yè)務(wù)是系統(tǒng)集成,它也代理不少其它品牌的機(jī)器人,如ABB和KUKA等。新松也擁有自主研發(fā)的機(jī)器人,銷售最多的是AGV物流小車機(jī)器人。
廣州數(shù)控和南京埃斯頓都是機(jī)器人本體制造商。他們的背景很相似,都是以
機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)起家,然后向下游拓展,進(jìn)入了伺服電機(jī)和機(jī)器人領(lǐng)域。廣數(shù)的伺服主要應(yīng)用與切削機(jī)床,而埃斯頓的伺服屬于通用伺服,應(yīng)用于多種行業(yè)。根據(jù)2013年工控網(wǎng)的伺服行業(yè)報告,埃斯頓的通用伺服在國產(chǎn)伺服里銷量排行第一。這兩家公司還都擁有自主研發(fā)的機(jī)器人控制器,他們在發(fā)展歷程上與世界四大家族里的發(fā)那科和安川很接近。
安徽埃夫特是奇瑞汽車和蕪湖市政府聯(lián)合組建的公司。埃夫特沒有自主研發(fā)的核心零部件,所有部件全部外購,再在安徽蕪湖的工廠進(jìn)行組裝。埃夫特比較注重和集成商之間的合作,之前與上市公司慈星股份建立的戰(zhàn)略合作關(guān)系。
現(xiàn)階段國內(nèi)機(jī)器人廠商在高端領(lǐng)域不能直接與國外企業(yè)競爭。而在中低端領(lǐng)域,最終用戶對機(jī)器人的性價比要求極高,這就要求國產(chǎn)機(jī)器人在成本和性能方面有很好的把握。這時,占據(jù)機(jī)器人75%成本的核心零部件就顯得格外突出。換句話說,核心零部件的突破對國產(chǎn)機(jī)器人能否在機(jī)器人舞臺占據(jù)一席之地至關(guān)重要。
專家們認(rèn)為,短時間內(nèi)最難突破的核心零部件為減速機(jī)。減速機(jī)占機(jī)器人成本的20%-25%,是一種精密的機(jī)械傳動部件,是機(jī)器人必不可少的功能部件。但在世界機(jī)器人四大家族中,僅僅安川使用部分自制的減速機(jī)。其它三大家仍堅持使用納博等專業(yè)減速機(jī)廠家生產(chǎn)的減速機(jī)產(chǎn)品??梢?,生產(chǎn)減速機(jī)的難度之高。國內(nèi)中低端應(yīng)用,雖然在意成本,但對品質(zhì)的要求并不低。截至2014年,除了廣州數(shù)控以外,南京埃斯頓和安徽埃夫特等國產(chǎn)機(jī)器人企業(yè)均選擇外購減速機(jī)以確保機(jī)器人的精度和穩(wěn)定性。
伺服電機(jī),作為機(jī)器人的核心零部件之一,能夠使機(jī)器人跟隨外部指令進(jìn)行人們所期望的運(yùn)動。國產(chǎn)伺服電機(jī)應(yīng)用到機(jī)器人上最大的挑戰(zhàn)就是缺乏頂層設(shè)計,即做伺服的企業(yè)對機(jī)器人不了解,而做機(jī)器人的企業(yè)對伺服也不了解,導(dǎo)致機(jī)器人無法形成一套完整設(shè)計方案。截止至2014年,在國產(chǎn)機(jī)器人伺服領(lǐng)域,南京埃斯頓是國內(nèi)少有的兼具機(jī)器人知識和伺服經(jīng)驗的優(yōu)質(zhì)企業(yè)。以廣州數(shù)控,華中數(shù)控為代表的國產(chǎn)企業(yè)雖有自主伺服產(chǎn)品,但主要應(yīng)用在機(jī)床領(lǐng)域,缺乏通用伺服領(lǐng)域的知識。南京埃斯頓已經(jīng)在通用伺服領(lǐng)域有10年的積累,并獲得科技部863項目支持,成功研發(fā)出了機(jī)器人專用伺服驅(qū)動器和電機(jī),在伺服核心部件領(lǐng)域已經(jīng)先拔頭籌。
在控制器方面,廣州數(shù)控和南京埃斯頓等企業(yè)都相應(yīng)推出了自主研發(fā)的控制系統(tǒng)。經(jīng)過多年積累,國內(nèi)機(jī)器人控制器所采用的硬件平臺和國外產(chǎn)品并沒有太大差距,差距主要體現(xiàn)在控制算法,仿真與離線編程和應(yīng)用軟件包上。據(jù)埃斯頓機(jī)器人的吳蔚副總經(jīng)理介紹,埃斯頓機(jī)器人在2011年引入了一個加拿大機(jī)器人團(tuán)隊成功開發(fā)了機(jī)器人控制器及核心算法。埃斯頓公司除核心算法外,還已經(jīng)擁有了完整的焊接和碼垛軟件包和離線編程與仿真的能力,可為多種行業(yè)的客戶提供高品質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。
5結(jié)語編輯
巨大的市場需求和復(fù)雜的競爭環(huán)境給我國的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)帶來了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。要想讓“中國制造”的機(jī)器人走的更快更遠(yuǎn),核心零部件的突破是關(guān)鍵。擁有自主核心零部件的企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā),服務(wù)的及時性與成本,以及備件價格上都將具備很大的優(yōu)勢。在政策扶持和市場需求強(qiáng)勁的大背景下,中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一片光明。在機(jī)器人企業(yè),最終用戶,以及政府的共同努力下,中國機(jī)器人事業(yè)必將攀上世界之巔。