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在本年度的4月，工信部、發(fā)改委、財(cái)政部聯(lián)合印發(fā)，并于近日公開發(fā)布《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016－2020年）》，“十三五”期間，機(jī)器人產(chǎn)品性能和 質(zhì)量達(dá)到國(guó)際同類水平，關(guān)鍵零部件取得重大突破。中國(guó)龐大的機(jī)器人產(chǎn)銷量規(guī)模下，被視為產(chǎn)業(yè)“短板”的核心技術(shù)也將迎來突破。規(guī)劃提出，到2020年，機(jī) 器人主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平。以人工智能為代表的新一代機(jī)器人技術(shù)取得突破，智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用。包括伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器、控制器在內(nèi)的關(guān)鍵 零部件取得重大突破。
眾所周知，機(jī)器人的核心技術(shù)包括程序技術(shù)、控制技術(shù)、應(yīng)用作業(yè)技術(shù)等，關(guān)鍵部件有驅(qū)動(dòng)器、伺服系統(tǒng)、高精度 的減速器等。然而多年以來，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人對(duì)于進(jìn)口核心硬件的依賴使我們失去了很大比例的市場(chǎng)利潤(rùn)，對(duì)于關(guān)鍵零部件的技術(shù)突破在“十三五”規(guī)劃期間更顯急迫。 在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)放量期的到來之際，讓我們?cè)俅伪P點(diǎn)一下機(jī)器人關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與未來。
機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì) （ifr）近日發(fā)布最新報(bào)告稱，未來工業(yè)機(jī)器人需求仍將加速增長(zhǎng)。2015年全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)銷量進(jìn)一步增長(zhǎng)，比2014年至少增長(zhǎng)15%，2015年 —2017年年平均增長(zhǎng)率將達(dá)12%。其中，汽車產(chǎn)業(yè)和電氣、電子產(chǎn)業(yè)是其增長(zhǎng)主要驅(qū)動(dòng)力。
該機(jī)構(gòu)此前發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2010 年到2014年，工業(yè)機(jī)器人年均復(fù)合增長(zhǎng)率為17%。在此之前，工業(yè)機(jī)器人安裝量的增速從未如此迅速。2005年至2008年，工業(yè)機(jī)器人年均銷售量約為 11.5萬臺(tái)。從2010年到2014年，這一數(shù)字增長(zhǎng)至17.1萬臺(tái)，增長(zhǎng)量約48%。
2013年，中國(guó)以3.7萬臺(tái)的銷售量，首超日本全球排名第一。2014年，全球工業(yè)機(jī)器人銷量增長(zhǎng)了29%，共計(jì)229261臺(tái)。其中，來自中國(guó)的銷量就達(dá)到5.7萬臺(tái)，站穩(wěn)全球最大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)的領(lǐng)先地位。
2014年，我國(guó)自主品牌工業(yè)機(jī)器人銷量達(dá)到1.7萬臺(tái)，較上年增長(zhǎng)78%。2015年，自主品牌工業(yè)機(jī)器人銷量為22257臺(tái)，同比增長(zhǎng)31.3%。 然而，在高速成長(zhǎng)的同時(shí)，我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)核心部件空心化、應(yīng)用低端化、主流市場(chǎng)邊緣化“三化”風(fēng)險(xiǎn)卻引起了行業(yè)的高度重視。賽迪智庫1月底發(fā)布的機(jī)器人專 題報(bào)告指出，核心部件長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的局面依然難以改變，企業(yè)成本壓力大。2015年，約75%的精密減速器從日本進(jìn)口，伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)超過80%依賴進(jìn) 口。根據(jù)《規(guī)劃》，“十三五”期間，我國(guó)將大力發(fā)展機(jī)器人關(guān)鍵零部件。全面突破高精密減速器、高性能伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器、高性能控制器、傳感器和末端執(zhí)行器 五大關(guān)鍵零部件。
機(jī)器人核心零部件現(xiàn)狀國(guó)家工信部副部長(zhǎng)辛國(guó)斌認(rèn)為，我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的新問題:
一是機(jī)器人關(guān)鍵零部件雖然有所突破，但是高端產(chǎn)品還較缺乏，目前，高精度減速器、伺服電機(jī)和控制器等價(jià)值量約占工業(yè)機(jī)器人70%的關(guān)鍵部件，仍然依賴跨國(guó)公司。
二是部分產(chǎn)品接近世界先進(jìn)水平，但是創(chuàng)新能力亟待加強(qiáng)。
三是各地機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但是低水平重復(fù)建設(shè)的隱患逐步顯現(xiàn)。
四是龍頭企業(yè)正在崛起，但是小、散、弱等問題仍然還沒有得到根本改變。
五是第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)雖然已經(jīng)建立，但是機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)認(rèn)證體系還需要進(jìn)一步健全。
機(jī)器人《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016－2020年）》也給我們指明了發(fā)展的未來，然而仍任重道遠(yuǎn)。對(duì)于國(guó)外眾多機(jī)器人關(guān)鍵零部件技術(shù)成熟、市場(chǎng)穩(wěn)定的 品牌來說，國(guó)產(chǎn)關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與競(jìng)爭(zhēng)都面臨著強(qiáng)大的生存發(fā)展困境。但是無論如何，中國(guó)關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)在近年來市場(chǎng)需求的催生與發(fā)展的需求下，也在突 破技術(shù)品牌的壁壘之路上，一路風(fēng)雨，一路晴。
減速機(jī)的市場(chǎng)現(xiàn)狀
目前應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域的減速機(jī)主要有兩 種，一種是rv減速器，另一種是諧波減速器。在關(guān)節(jié)型機(jī)器人中，由于rv減速器具有更高的剛度和回轉(zhuǎn)精度，一般將rv減速器放置在機(jī)座、大臂、肩部等重負(fù) 載的位置，而將諧波減速器放置在小臂、腕部或手部。對(duì)于高精度機(jī)器人減速器，日本具備絕對(duì)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，目前全球機(jī)器人行業(yè)75%的精密減速機(jī)被日本的 nabtesco和harmonicdrive兩家壟斷(業(yè)界俗稱rv減速機(jī)和諧波減速機(jī))，包括abb、fanuc、kuka等國(guó)際主流機(jī)器人廠商的減 速器均由上述兩家公司提供。其中harmonicdrive在工業(yè)機(jī)器人關(guān)節(jié)領(lǐng)域擁有15%的市場(chǎng)占有率。
據(jù)行業(yè)人士介紹，一臺(tái)精密減速器四大國(guó)際巨頭采購價(jià)為3萬元~5萬元，賣給國(guó)內(nèi)關(guān)系好的客戶約7萬元，關(guān)系一般的普通客戶約12萬元，內(nèi)資企業(yè)采購精密減速機(jī)的成本比國(guó)際巨頭貴一倍還多，可見其間的利潤(rùn)差別有多大。
2013年全球工業(yè)關(guān)節(jié)類機(jī)器人減速器的出貨量為73萬臺(tái)，同比增長(zhǎng)6%。目前全球精密減速器市場(chǎng)基本上被日本的納博特斯克和德國(guó)的harmonicadrive所壟斷。據(jù)上海機(jī)電的公告，日本的納博特斯克2012年銷售收入約30億、全球市場(chǎng)份額穩(wěn)居60%。
值得一提的是，日本納博特斯克公司從1980年代初提出rv型設(shè)計(jì)到1986年rv減速器研究獲得實(shí)質(zhì)性突破，花了6-7年時(shí)間；而國(guó)內(nèi)率先出結(jié)果的南 通振康和恒豐泰花費(fèi)時(shí)間也為6-8年；可以看出，技術(shù)是沒有捷徑可走的。換句話說，國(guó)內(nèi)rv減速器現(xiàn)在的發(fā)展水平還停留在日本八十年代后期。
據(jù)行業(yè)內(nèi)不具名人士透露，abb、發(fā)那科、安川、庫卡等國(guó)際主流機(jī)器人整機(jī)廠商均由以上兩家日本公司提供減速機(jī)，并且與兩家公司有著非?？量痰暮献鳁l件，即在使用這兩家公司產(chǎn)品時(shí)不能再使用別家的產(chǎn)品，否則將解除合作關(guān)系。
南通振康2013年的年產(chǎn)量是200多臺(tái)，產(chǎn)品已被多家機(jī)器人廠商試用，包括國(guó)外的abb、kuka、發(fā)那科以及國(guó)內(nèi)的埃夫特、埃斯頓等企業(yè)等。其中， 埃夫特已經(jīng)通過試用后購買了幾百臺(tái)rv減速器產(chǎn)品。核心零部件一直限制這器人的快速發(fā)展，因此早日實(shí)現(xiàn)加速器的國(guó)產(chǎn)化至關(guān)重要。秦川發(fā)展機(jī)器人減速器，減 速器項(xiàng)目總規(guī)劃18萬套，將分期實(shí)施，一期2015年達(dá)產(chǎn)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)替代進(jìn)口，在一定程度上改變我國(guó)機(jī)器人關(guān)鍵部件受制于國(guó)外的局面。
公司國(guó)家863項(xiàng)目-機(jī)器人用250aii減速器于1999年通過鑒定。工業(yè)機(jī)器人項(xiàng)目將從關(guān)鍵零件關(guān)節(jié)減速器做起，逐步介入伺服機(jī)、驅(qū)動(dòng)器以及機(jī)器人整機(jī)。
上海機(jī)電攜手工業(yè)機(jī)器人核心部件-精密減速機(jī)的全球領(lǐng)先者日本納博，發(fā)展精密減速機(jī)在中國(guó)業(yè)務(wù)并探索和開拓具有中國(guó)特色的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)，為精密減速機(jī)及相關(guān)產(chǎn)品在中國(guó)研發(fā)、組裝生產(chǎn)、制造及服務(wù)打下基礎(chǔ)。
伺服系統(tǒng)市場(chǎng)
工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的快速增長(zhǎng)，在一定程度上刺激了伺服電機(jī)市場(chǎng)發(fā)展，按工業(yè)機(jī)器人中90%使用伺服電機(jī)及單位工業(yè)機(jī)器人配置伺服電機(jī)平均臺(tái)數(shù)推算，2014年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人伺服電機(jī)新增需求在23.1萬臺(tái)左右，預(yù)計(jì)到2019年將達(dá)到73.7萬臺(tái)。
目前，中國(guó)85%的工業(yè)機(jī)器人伺服電機(jī)市場(chǎng)被外資品牌占據(jù)，主流供應(yīng)商有日系的松下、安川、三菱和歐美系的倫茨、博世力士樂等，其中日系品牌市場(chǎng)份額最 高，2015年約50.0%。而中國(guó)本土企業(yè)大部分仍處于研發(fā)測(cè)試階段，基本沒有能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的工業(yè)機(jī)器人伺服電機(jī)產(chǎn)品。
為改變現(xiàn)狀，近年以埃斯頓、匯川技術(shù)等為代表的少數(shù)本土企業(yè)不斷攻克技術(shù)瓶頸，加大產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目的建設(shè)。
匯川技術(shù)：2010年開始工業(yè)機(jī)器人伺服產(chǎn)品研發(fā)。截至2015年底，公司已研發(fā)出is620n系列的基于ethercat總線的伺服驅(qū)動(dòng)器以及帶絕對(duì)值編碼器的伺服電機(jī)等產(chǎn)品。
埃斯頓：截至目前，公司已推出可用于工業(yè)機(jī)器人的em型交流伺服電機(jī)，同時(shí)公司擬建機(jī)器人專用伺服系統(tǒng)項(xiàng)目，計(jì)劃2017年達(dá)產(chǎn)。
華中數(shù)控：2012年通過收購華大電機(jī)和登奇機(jī)電開始生產(chǎn)交流伺服電機(jī)產(chǎn)品，2015年5月，設(shè)立佛山登奇機(jī)電技術(shù)有限公司布局工業(yè)機(jī)器人伺服電機(jī)相關(guān)產(chǎn)品。
機(jī)器人控制器市場(chǎng)
控制器作為工業(yè)機(jī)器人最為核心的零部件之一，必將受惠工業(yè)機(jī)器人的快速增長(zhǎng)，但作為關(guān)鍵核心零部件的控制器市場(chǎng)，也同樣被外企所占據(jù)。
工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是控制機(jī)器人在工作空間中的運(yùn)動(dòng)位置、姿態(tài)和軌跡，操作順序及動(dòng)作的時(shí)間等。它同時(shí)具有編程簡(jiǎn)單、軟件菜單操作、友好的人機(jī)交互界面、在線操作提示和使用方便等特點(diǎn)。
機(jī)器人自由度的高低取決于其可移動(dòng)的關(guān)節(jié)數(shù)目，關(guān)節(jié)數(shù)愈多，自由度越高，位移精準(zhǔn)度也愈出色，然所須使用的伺服電機(jī)數(shù)量就相對(duì)較多；換言之，愈精密的工業(yè)型機(jī)器人，其內(nèi)的伺服電機(jī)數(shù)量愈多，一般每臺(tái)多軸機(jī)器人由一套控制系統(tǒng)控制，也意味著控制器性能要求越高。
控制器、軟件與本體一樣，一般由機(jī)器人廠家自主設(shè)計(jì)研發(fā)。目前國(guó)外主流機(jī)器人廠商的控制器均為在通用的多軸運(yùn)動(dòng)控制器平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行自主研發(fā)，各品牌機(jī) 器人均有自己的控制系統(tǒng)與之匹配。因此，控制器的市場(chǎng)份額基本和機(jī)器人保持一致，國(guó)內(nèi)企業(yè)控制器尚未形成市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
近年來，國(guó)內(nèi)運(yùn)動(dòng)控制(包括cnc)技術(shù)有了較快的發(fā)展。一些傳統(tǒng)生產(chǎn)數(shù)控設(shè)備的廠家開始研制具有運(yùn)動(dòng)控制特征的產(chǎn)品。為了提高機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)效率和產(chǎn) 品質(zhì)量，越來越多的機(jī)械設(shè)備制造廠商開始使用并且逐漸熟悉通用運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，使得通用運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品在很多原來運(yùn)用不多的領(lǐng)域開始擴(kuò)展開來。
同時(shí)，部分?jǐn)?shù)控設(shè)備廠家進(jìn)行了機(jī)器人專用運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的開發(fā)和行業(yè)應(yīng)用的推廣，并逐漸走向成熟和產(chǎn)業(yè)化。這類企業(yè)以廣州數(shù)控、廣泰數(shù)控、埃斯頓等為代表，他們不只開發(fā)出來機(jī)器人專用的控制系統(tǒng)，而且還借此進(jìn)入機(jī)器人行業(yè)，并成為國(guó)產(chǎn)機(jī)器人企業(yè)中的代表。
隨著我國(guó)制造業(yè)市場(chǎng)的全球化，對(duì)制造業(yè)的技術(shù)和裝備提出了更高的要求，這給運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的推廣和高水平應(yīng)用帶來了契機(jī)。在此背景下，國(guó)內(nèi)逐步成長(zhǎng)了一批 專業(yè)的運(yùn)動(dòng)控制企業(yè)，他們開始逐步向市場(chǎng)提供機(jī)器人專用控制器。這類企業(yè)以固高科技、卡諾普、眾為興等為代表，固高科技是國(guó)內(nèi)較早實(shí)現(xiàn)六軸機(jī)器人控制系統(tǒng) 產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)之一，目前主要向機(jī)器人集成商提供控制系統(tǒng)平臺(tái)，而卡諾普和眾為興的控制系統(tǒng)則在自己的機(jī)器人上獲得了較好的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。于此同時(shí)，不少國(guó)內(nèi)機(jī) 器人企業(yè)也陸續(xù)開發(fā)自己的控制系統(tǒng)。
經(jīng)過多年的沉淀，國(guó)內(nèi)機(jī)器人控制器所采用的硬件平臺(tái)和國(guó)外產(chǎn)品相比并沒有太大差距，差距主要 體現(xiàn)在控制算法和二次開發(fā)平臺(tái)的易用性方面。隨著技術(shù)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累，國(guó)內(nèi)企業(yè)機(jī)器人控制器產(chǎn)品已經(jīng)交為成熟，是機(jī)器人產(chǎn)品中與國(guó)外產(chǎn)品差距最小的關(guān)鍵 零部件。未來幾年中國(guó)國(guó)產(chǎn)機(jī)器人將得到快速發(fā)展，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人控制器應(yīng)用市場(chǎng)面臨較好的發(fā)展契機(jī)，尤其是在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域深耕多年的企業(yè)。
面對(duì)中國(guó)這樣一個(gè)未來龐大的機(jī)器人消費(fèi)市場(chǎng)，國(guó)外的機(jī)器人零部件廠商以及國(guó)內(nèi)制造廠商都已開始摩拳擦掌，要占領(lǐng)技術(shù)市場(chǎng)至高點(diǎn)，然則關(guān)鍵零部件為全球機(jī) 器人四大品牌abb、安川、發(fā)那科和德國(guó)庫卡已經(jīng)占市場(chǎng)份額超過50%。對(duì)核心零部件的研發(fā)作為國(guó)內(nèi)十三五規(guī)劃高端裝備重點(diǎn)之一，也通過《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展 規(guī)劃（2016－2020年）》的實(shí)施，必將給核心零部件技術(shù)的研發(fā)進(jìn)行重點(diǎn)培育。通過一些組合拳的方式會(huì)讓我們的核心技術(shù)得到突破，特別是一些核心的部 件也能夠得到解決，這可能是未來讓我國(guó)擺脫嚴(yán)重依賴進(jìn)口的很重要途徑。同時(shí)，之前一些核心技術(shù)和生產(chǎn)的脫節(jié)主要在于我們的創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈脫節(jié)，現(xiàn)在有更多 的機(jī)制和體制來促進(jìn)科研，將會(huì)使其更好的轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。
有專家預(yù)計(jì)，到2020年，我國(guó)將擁有30萬臺(tái)機(jī)器人，機(jī)器人及系統(tǒng)產(chǎn)值約1000億元，有望帶動(dòng)3000億元零部件市場(chǎng)。未來國(guó)產(chǎn)機(jī)器人在核心部件領(lǐng)域有望迎來發(fā)展機(jī)遇。
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