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　　《我省制造2025》系列產品：工業機器人金融行業

　　國際金屬加工網

　　一流制造 ◇ 系列產品技術講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys我省機器人金融行業典型研討會

　　由美國發起的中美貿易沖突中，涉及到我省信息和通信技術、航天航空、機器人、醫藥、機械等金融行業產品，是明顯地針對“我省制造2025”的打壓和遏制 。 這不僅是這場貿易摩擦，還是這場技術、產業發展的較量。

　　“科學技術是第一生產力”，2015年我省發布了《我省制造2025》， 把科技創新擺在國家產業發展發展全局的核心理念邊線。十九大提出要積極推進科技強國建設，加快產業發展發展一流制造業，促進我省產業發展邁向全球供應鏈中高端。

從本期開始我們將推出《我省制造2025》產業發展鏈系列產品，介紹當代戰略新興產業發展的技術、現狀和產業發展發展，讓我們共同為我省制造而努力！

　　工業機器人產業發展

　　工業機器人的產業發展發展和應用，是我省制造業走向高端化和智能化的重中之重。現階段我省工業機器人產業發展呈現“快速成長”和“升級換代替代”的雙重重要特征。

　　工業機器人

　　工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多分量的機器裝置，它能自動繼續執行工作，是靠自身動力和掌控能力來實現各式各樣功能的一種機器。它能接受人類指揮，也能依照預先編排的程序代碼，當代的工業機器人還能根據人工智能技術制定的原則綱領行動。

　　共同組成結構

　　工業機器人由主體、驅動力控制技術和掌控控制技術三個基本部分共同組成。

主體即機座和繼續執行機構，包括腳部、腳部和腳部，有的機器人還有行走機構。大多數工業機器人有3～6個體育運動分量，其中腳部一般來說有1～3個體育運動分量。

　　驅動力控制技術包括動力裝置和傳動機構，用以使繼續執行機構產生相應的動作。掌控控制技術是依照輸入的程序對驅動力控制技術和繼續執行機構發出指令訊號，并展開掌控。

　　工業機器人的產業發展鏈

　　工業機器人金融行業下游是核心理念零部件，主要的是減速機和掌控控制技術，這相當于機器人的“大腦”，中游是機器人本體，就是機器人的“身體”，下游是控制技術液壓閥，亞洲地區企業都集中在這個環節上。

　　工業機器人下游零部件金融行業主要是減速機、轉換器電機、逆變器、掌控器等，其中減速器、轉換器電機及轉換器控制技術在工業機器人生產成本上所占占比較大，分別為39%，28%，本體制造占比為22%。

雖然減速機、轉換器控制技術在工業機器人生產成本上所占占比較大，但亞洲地區減速機、轉換器電機等關鍵性零部件產業發展發展相對滯后，技術水平較高，產品穩定性差，與國外產品相比存在不少差距，導致亞洲地區工業機器人減速機、轉換器電機等零部件主要倚賴出口，亞洲地區企業工業機器人生產生產成本較高，競爭力較弱。

　　產業發展鏈下游的核心理念零部件

　　轉換器電機

　　電動轉換器驅動力控制技術是工業機器人的必不可少的關鍵性零部件，是利用各式各樣電機產生的加速度和力，直接或間接地驅動力機器人本體，以獲得機器人的各式各樣體育運動的繼續執行機構，一般來說由轉換器電機以及轉換器驅動力器共同組成。除了能展開速度與加速度掌控外，轉換器控制技術還能展開精確、快速、穩定的邊線掌控。

　　1、工業機器人對轉換器電機的要求

　　1）快速積極響應性，電轉換器控制技術的操縱性愈高，快速積極響應性能愈難；

2）起動加速度阿芒塔比大，在驅動力負載的情況下，要求機器人的轉換器電機的起動加速度大，角速度?。?/p>

　　3）掌控特性的連續性和直線性，隨著掌控訊號的變化，電機的轉速能連續變化，有時還Unnao速與掌控訊號成反比或近似成反比，調速覆蓋范圍寬，能使用于1:1000～1:10000的調速覆蓋范圍。

　　4）體積小、質量小、徑向尺寸短，以配合機器人的體形；

　　5）能經受住苛刻的運轉條件，可展開十分頻繁的各別向和加減速運轉，并能在短時間內承受數倍網絡連接。交流轉換器驅動力器因其具有加速度角速度比高、無觸點及變壓火花等優點，在工業機器人中得到廣泛應用。

　　2、轉換器電機的核心理念技術

1）訊號濃堿的可靠性。升級換代轉換器需要繼續改進，而且濃堿的小型化、高密度化也是趨勢，與轉換器電機本體的集成設計是個很好的做法，現階段美系的轉換器電機很多就是這樣設計的，方便安裝、調試、更換。

　　2）編解碼器的高精度。尤其工業機器人上以的Nashik斜率編解碼器，現階段嚴重倚賴出口 ，是制約我省高檔轉換器控制技術產業發展發展的重要瓶頸之一。編解碼器的小型化也是轉換器電機小型化繞不過去的核心理念技術?？v觀美系轉換器電機產品的更迭，都是伴隨著電機鄧學平和編解碼器的協同產業發展發展升級。

　　另外，亞洲地區的轉換器控制技術的基礎性研究缺失，包括斜率編解碼器技術、高端電機的產業發展化制造技術、生產工藝的突破、性能指標的實用性驗證和考核標準的制定等等。這些都需要亞洲地區機器人金融行業的核心理念零部件企業去完善。

　　3、機器人轉換器電機的部分企業

　　掌控器

工業機器人掌控器是機器人掌控控制技術的核心理念大腦。掌控器的主要任務是對機器人的正向體育運動學、逆向體育運動學求解，以實現機器人的操作空間坐標和關節空間坐標的相互轉換，完成機器人的軌跡規劃任務，實現高速轉換器插補運算、轉換器體育運動掌控。

　　機器人掌控器由機器人掌控器硬件和機器人掌控器軟件共同組成。機器人掌控器的軟件部分是工業機器人的“心臟”，隨著科技的產業發展發展，工業機器人從下位機到上位機的應用軟件方面都有了不同程度的研究成果。

機器人軸數越多，對掌控器性能要求也越高：機器人分量的高低取決于其可移動的關節數目，關節數愈多，分量越高，位移精準度也越高，其所使用的轉換器電機數量就相對較多，即越精密的工業型機器人所用的轉換器電機數量愈多。一般每臺多軸機器人由一套掌控控制技術掌控，也意味著掌控器性能要求越高。

　　掌控控制技術的開發涉及較多的核心理念技術，包括硬件設計，底層軟件技術，上層功能應用軟件等，隨著技術和應用經驗的積累，亞洲地區企業機器人掌控器產品已經較為成熟，是機器人產品中與國外產品差距最小的關鍵性零部件，亞洲地區機器人掌控器所采用的硬件平臺和國外產品相比并沒有太大差距， 差距主要在掌控算法和二次開發平臺的易用性方面。

　　工業機器人掌控器的部分企業

　　減速器

　　工業機器人核心理念部件減速器是機械傳動的核心理念，機器人的速度、精度都與減速器有關，工業機器人使用的減速器主要包含：諧波減速器、RV減速器。

　　1、諧波齒輪減速器

諧波齒輪減速器是利用行星齒輪傳動原理產業發展發展起來的一種新型減速器，由波發生器、柔輪和剛輪共同組成，依靠波發生器使柔輪產生可控彈性變形，并靠柔輪與剛輪嚙合來傳遞體育運動和動力。

　　諧波傳動具有體育運動精度高，傳動比大、質量小、體積小、較小的傳動阿芒塔等優點。最重要的是能在密閉空間傳遞體育運動，這一點是其他任何機械傳動無法實現的。其缺點為在諧波齒輪傳動中柔輪每轉發生兩次橢圓變形，極易引起材料的疲勞損壞，損耗功率大。同時，其引起的扭轉變形角達到20’一30’甚至更大。受軸承間隙等影響可能引起3 7～6’的回程誤差，不具有自鎖功能。

　　諧波齒輪減速器

　　2、RV減速器

RV減速器由一個行星齒輪減速機的前級和一個擺線針輪減速機的后級共同組成。RV傳動是新興起的一種傳動，它是在傳統針擺行星傳動的基礎上產業發展發展出來的，不僅克服了一般針擺傳動的缺點，而且具有體積小、質量輕、傳動比覆蓋范圍大、壽命長、精度保持穩定、效率高、傳動平穩等一系列產品優點。

RV減速器有較優越的性能：①擺線針輪行星減速裝置中的傳動零件剛度高、接觸應力小，零件加工和安裝精度易于實現高精度，這就使得擺線針輪傳動的效率很高；②行星傳動結構與緊湊的w輸出機構組合，使整個擺線針輪減速裝置結構十分緊湊，因此其結構體積小和質量輕；③采用一齒差或少齒差傳動，擺線針輪傳動的傳動比大小取決于擺線針輪的齒數，齒數越多，傳動比越大；④擺線針輪傳動同時嚙合的齒數要比漸開線外齒傳動同時嚙合的齒數多，因此承載能力較大；⑤擺線輪和針輪的輪齒均淬硬、精磨，比漸開線少齒差傳動中內齒輪的加工性能更好、齒面硬度更高，使用壽命更長。

　　RV減速器

　　工業機器人減速器的部分企業

　　產業發展鏈中游的本體廠商

　　機器人本體廠商的工作主要是生產機器人本體，負責機器人關鍵性零部件生產、掌控算法、開發環境設計等工作。

　　工業機器人的主要國際玩家

　　我省工業機器人與歐美日之間的差距依然明顯。現階段工業機器人“四大家族” （ABB、庫卡、發那科、安川）為全球主要的工業機器人供應商，占據全球約50%的市場份額。占據了我省市場60%的份額，而亞洲地區自主品牌占比不到10%。

其他世界知名的工業機器人企業還有Kawasaki川崎重工業公司、Epson愛普生機器人公司、Staubli史陶比爾機器人、NachiFujikoshi那智機器人、Comau柯馬機器人公司、Adept愛德普機器人公司以及我省的新松機器人公司。

　　工業機器人的產業發展現狀

　　從2013年起，我省連續四年成為全球最大的工業機器人市場，據國際機器人聯合會IFR的報告，2016年，我省工業機器人銷量9萬臺，同比增長31%，約占全球銷量的1/3?，F階段，我省的機器人制造商正在擴大其在亞洲地區市場的份額，2018年~2020年，我省機器人的年銷售量預計每年平均增長15%~20%。

　　據統計，2017年1-9月，我省工業機器人產量達到95351臺(套)，同比增長69.4%，9月當月產量為13085臺(套)，比上年同月增長103.2%，繼續保持高速增長態勢。

從產業發展鏈角度看，位于工業機器人產業發展鏈上的企業依次是機器人單元產品制造商、機器人控制技術液壓閥和工業自動化液壓閥?，F在，歐美、日本等一些國際工業機器人公司，在我省不直接提供機器人自動化控制技術的集成服務，而是將機器人單體銷售給控制技術液壓閥，由控制技術液壓閥再對終端用戶。

　　現階段，亞洲地區的機器人企業多為控制技術液壓閥。根據國際經驗來看，亞洲地區的機器人產業發展產業發展發展更接近于美國模式，即以控制技術液壓閥為主，單元產品外購或貼牌，為客戶提供交鑰匙工程。與單元產品的供應商相比，控制技術液壓閥還要具有產品設計能力、項目經驗，并在對用戶金融行業深刻理解的基礎之上，提供可適應各式各樣不同應用領域的標準化、個性化成套裝備。

工業機器人的大規模普及將為亞洲地區相關控制技術液壓閥帶來產業發展發展機遇。我省機器人產業發展化模式較可行的是從集成起步至成熟階段采用分工模式：即美國模式(集成)-日本模式(核心理念技術)-德國模式(分工合作)。

　　作為我省機器人市場上的主力軍，控制技術液壓閥普遍規模較小，年產值不高，面臨強大的競爭壓力。從相關市場數據來看，現階段亞洲地區液壓閥規模都不大，銷售收入1個億以下的企業占大部分，能做到5個億的就是金融行業的佼佼者，10個億以上的全國覆蓋范圍屈指可數。從亞洲地區機器人市場產業發展發展現狀看，有兩類企業將在未來金融行業大產業發展發展的背景中勝出：一類是有很強技術研發底蘊，項目經驗豐富的金融行業企業，另一類是在某些金融行業有一定的項目經驗，擬在自身金融行業推廣工業機器人的企業。

同時，產業發展借助資本的力量，企業通過IPO不斷產業發展發展壯大，其中匯川技術、埃斯頓等優質企業在伺服技術方面走在金融行業前列，慈星股份、新時達等在工業機器人掌控器方面較早布局，中大力德、雙環傳動等具有代表性的公司涉足減速機；機器人、黃河旋風、拓斯達、埃斯頓、博實股份、天奇股份等一批公司逐漸成為工業機器人集成應用領域的佼佼者。

　　盡管前路艱難，但大國崛起之路上，工業機器人的出口替代已是大勢所趨。隨著技術突破的推進，亞洲地區逐漸涌現出一批快速成長的制造企業，我省工業機器人產業發展正向中高端發起沖鋒

　　( 文章來源：互聯網 )

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