國(guó)產(chǎn)機(jī)器人核心零部件廠商發(fā)展情況概述

中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)被國(guó)際巨頭占據(jù)，其中很重要的原因就是減速機(jī)、 伺服電機(jī)、 控制器等核心零部件大多依靠進(jìn)口，從而使得國(guó)產(chǎn)品牌機(jī)器人成本相比國(guó)外品牌機(jī)器人并無(wú)多大優(yōu)勢(shì)。

國(guó)產(chǎn)機(jī)器人游走中低端

自2013年以來(lái)，我國(guó)已成為全球最大的機(jī)器人消費(fèi)國(guó)，連續(xù)3年穩(wěn)居世界工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)頭把交椅；與此同時(shí)，國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量也呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長(zhǎng)的趨勢(shì)。各地推動(dòng)機(jī)器換人和自動(dòng)化技術(shù)改造給工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了巨大市場(chǎng)，但是國(guó)產(chǎn)機(jī)器人關(guān)鍵零部件一直“受制于人”的現(xiàn)象卻始終沒(méi)有太大的突破。

業(yè)內(nèi)將機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈分成上中下三個(gè)層次：上游是核心零部件，主要是減速機(jī)和控制系統(tǒng)，這相當(dāng)于機(jī)器人的“大腦”；中游是機(jī)器人本體，即機(jī)器人的“身體”；下游則是系統(tǒng)集成商，依賴上游和中游的核心設(shè)備做集成品。

不僅高中端核心零部件依賴進(jìn)口，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)全球重要專利申請(qǐng)人中也不見(jiàn)中國(guó)本土企業(yè)的身影。據(jù)了解，日本的安川電機(jī)公司和發(fā)那科公司分別以5823項(xiàng)4512項(xiàng)專利申請(qǐng)位居全球前兩位，ABB有2231項(xiàng)、三星2016項(xiàng)、日立1907項(xiàng)。這也進(jìn)一步驗(yàn)證了中國(guó)工業(yè)機(jī)器人目前產(chǎn)能相對(duì)偏中低端。對(duì)中國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)而言，還需在技術(shù)和產(chǎn)品上優(yōu)化升級(jí)。若想要在核心零部件方面要想從本質(zhì)上獲得突破，都需要付出更多的耐心和投入。

可喜的是，隨著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的蓬勃興起，我國(guó)的機(jī)器廠商逐漸意識(shí)到工業(yè)機(jī)器人核心零部件在機(jī)器人主機(jī)里的重要性和必要性，期望打破國(guó)外在此領(lǐng)域的壟斷，降低機(jī)器人主機(jī)成本，找到國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的出路。

對(duì)于我國(guó)機(jī)器人核心零部件生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，還有一大利好消息。工業(yè)和信息化部副部長(zhǎng)辛國(guó)斌表示，將進(jìn)一步整合產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新資源，推動(dòng)建立機(jī)器人創(chuàng)新中心，重點(diǎn)支持核心零部件質(zhì)量及可靠性能的提升，同時(shí)開(kāi)展機(jī)器人試點(diǎn)示范、推廣應(yīng)用和人才培育。另外，不少地方政府對(duì)實(shí)施機(jī)器換人和智能裝備升級(jí)都給予財(cái)政資金補(bǔ)貼。此舉可在一定程度上降低企業(yè)升級(jí)的高成本，推動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐。

三大核心零部件：控制器、伺服電機(jī)和減速機(jī)

我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人三大核心零部件控制器、伺服電機(jī)、減速機(jī)是制約中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的主要瓶頸，占到機(jī)器人成本的70%。

控制器

控制器國(guó)內(nèi)外差距最小。控制器是機(jī)器人的大腦，發(fā)布和傳遞動(dòng)作指令。包括硬件和軟件兩部分：硬件就是工業(yè)控制板卡，包括一些主控單元、信號(hào)處理部分等電路，國(guó)產(chǎn)品牌已經(jīng)掌握；軟件部分主要是控制算法、二次開(kāi)發(fā)等，國(guó)產(chǎn)品牌在穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、易用性等還有差距。

控制器的問(wèn)題在于，由于其“神經(jīng)中樞”的地位和門(mén)檻相對(duì)較低，成熟機(jī)器人廠商一般自行開(kāi)發(fā)控制器，以保證穩(wěn)定性和維護(hù)技術(shù)體系。因此控制器的市場(chǎng)份額基本跟機(jī)器人本體一致。國(guó)際上也有KEBA、倍福、貝加萊這樣提供控制器底層平臺(tái)的廠商。因此在當(dāng)前環(huán)境下國(guó)內(nèi)專業(yè)研發(fā)控制器的企業(yè)會(huì)比較艱難。

控制器的機(jī)會(huì)在于標(biāo)準(zhǔn)化和開(kāi)放性。現(xiàn)有的機(jī)器人控制器封閉構(gòu)造，帶來(lái)開(kāi)放性差、軟件獨(dú)立性差、容錯(cuò)性差、擴(kuò)展性差、缺乏網(wǎng)絡(luò)功能等缺點(diǎn)，已不能適應(yīng)智能化和柔性化要求。開(kāi)發(fā)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)器人控制器，各個(gè)層次對(duì)用戶開(kāi)放是機(jī)器人控制器的一個(gè)發(fā)展方向。我國(guó)863計(jì)劃也已經(jīng)立項(xiàng)。機(jī)器人接口統(tǒng)一是大趨勢(shì)，未來(lái)可能會(huì)出現(xiàn)提供控制器模塊的平臺(tái)型企業(yè)。

伺服電機(jī)

伺服電機(jī)競(jìng)爭(zhēng)激烈，外資掌握話語(yǔ)權(quán)。伺服電機(jī)在機(jī)器人中用作執(zhí)行單元，是影響機(jī)器人工作性能的主要因素。伺服電機(jī)主要分為步進(jìn)、交流和直流，機(jī)器人行業(yè)應(yīng)用最多的是交流伺服，約占65%伺服電機(jī)與控制器關(guān)聯(lián)緊密。

我國(guó)伺服系統(tǒng)自主配套能力已現(xiàn)雛形，較大規(guī)模的伺服品牌有20余家。國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品功率范圍多在22KW以內(nèi)，技術(shù)路線上與日系產(chǎn)品接近。從市場(chǎng)規(guī)模來(lái)看，2016年我國(guó)伺服電機(jī)企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)量約374萬(wàn)臺(tái)，需求量約747萬(wàn)臺(tái)，國(guó)內(nèi)伺服電機(jī)銷售規(guī)模達(dá)到102.6億元。目前國(guó)內(nèi)伺服市場(chǎng)仍然是以國(guó)外品牌為主，主要是來(lái)自日本、德國(guó)和美國(guó)品牌，占據(jù)2014年中國(guó)伺服產(chǎn)品約56%的市場(chǎng)份額，而其余44%的市場(chǎng)份額為新發(fā)展起來(lái)的臺(tái)灣和本土伺服品牌。其中，日本品牌在中小型OEM市場(chǎng)上尤其具有壟斷優(yōu)勢(shì)；歐美品牌在高端設(shè)備和生產(chǎn)線比較有競(jìng)爭(zhēng)力。相比之下，國(guó)產(chǎn)伺服品牌起步較晚，多是以原步進(jìn)產(chǎn)品的供應(yīng)商及數(shù)控產(chǎn)品提供商發(fā)展而來(lái)，以低端市場(chǎng)為主要競(jìng)爭(zhēng)格局，近幾年國(guó)產(chǎn)伺服產(chǎn)品銷售業(yè)績(jī)也是處在逐步上升的態(tài)勢(shì)，2016年國(guó)產(chǎn)伺服品牌市場(chǎng)占有率已經(jīng)達(dá)到46.8%。

控制器和伺服系統(tǒng)關(guān)聯(lián)緊密，用戶選擇的排序分別是可靠穩(wěn)定性、價(jià)格、服務(wù)，從服務(wù)和性價(jià)比入手是國(guó)內(nèi)企業(yè)突破的方向。但這需要對(duì)運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域長(zhǎng)期深入的研究，大量資金投入和長(zhǎng)時(shí)間的市場(chǎng)驗(yàn)證，對(duì)技術(shù)、資金、人才要求都較高，國(guó)內(nèi)機(jī)器人公司如新松、新時(shí)達(dá)、匯川技術(shù)、廣州數(shù)控、埃斯頓等具備類似的條件。

減速機(jī)

機(jī)器人減速機(jī)市場(chǎng)高度壟斷，國(guó)產(chǎn)減速機(jī)無(wú)法實(shí)現(xiàn)全面進(jìn)口替代。減速機(jī)用來(lái)精確控制機(jī)器人動(dòng)作，傳輸更大的力矩。分為兩種，安裝在機(jī)座、大臂、肩膀等重負(fù)載位置的RV減速機(jī)和安裝在小臂、腕部或手部等輕負(fù)載位置的諧波減速機(jī)。RV減速機(jī)被日本納博特斯克壟斷，諧波減速機(jī)日本哈默納科占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

諧波減速機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，僅有三個(gè)基本零部件，加上哈默納科的專利早已到期，國(guó)產(chǎn)諧波減速機(jī)跟國(guó)外相比差距不算大。無(wú)錫綠的的諧波減速機(jī)已經(jīng)在國(guó)產(chǎn)機(jī)器人上面有廣泛應(yīng)用。

RV減速機(jī)核心難點(diǎn)在于基礎(chǔ)工業(yè)和工藝。RV減速機(jī)是純機(jī)械的精密部件，材料、熱處理工藝和高精度加工機(jī)床缺一不可。我國(guó)在這幾個(gè)方面長(zhǎng)期落后，并非單靠某個(gè)企業(yè)所能解決。要將200多個(gè)零部件組合在一起，精度要求苛刻，零部件之間的公差匹配需要多年經(jīng)驗(yàn)積累。

國(guó)內(nèi)的秦川、雙環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)、綠的、來(lái)福、諧波傳動(dòng)等，在近些年在研發(fā)技術(shù)已取得一定的自主研發(fā)的創(chuàng)新成績(jī)，但性能攻堅(jiān)依然任重道遠(yuǎn)。國(guó)際上，目前日系減速機(jī)的知名度最高，除卻排名分列一二的哈默納科和納博特斯克外，還有住友、新寶等品牌同樣頗受歡迎。在國(guó)內(nèi)，也有綠的、來(lái)福、力克精密、秦川機(jī)床、南通振康、恒豐泰、雙環(huán)傳動(dòng)等廠家。不過(guò)，目前國(guó)內(nèi)的減速機(jī)產(chǎn)品和進(jìn)口產(chǎn)品相比還有一定的差距。雖然近幾年我國(guó)制造業(yè)企業(yè)的實(shí)力普遍在上升，減速機(jī)生產(chǎn)廠家已經(jīng)可以購(gòu)買(mǎi)哈默納科、納博特斯克使用的高端加工設(shè)備，但業(yè)內(nèi)人士表示，在設(shè)計(jì)、材料、熱處理、加工工藝等方面，國(guó)內(nèi)廠家還存在不足。

南京斯瑞恩機(jī)電總經(jīng)理侯松川曾表示，諧波減速機(jī)的鋼齒輪加工工藝，哈默納科已經(jīng)做到了一分鐘(加工)兩個(gè)工件，國(guó)內(nèi)目前很多還在采用傳統(tǒng)的插齒工藝，慢絲工藝；RV減速機(jī)擺線的加工，納博特斯克使用了最新的成形磨和展成法，每分鐘可以加工兩至三件產(chǎn)品，而國(guó)內(nèi)的效率還非常低，不具備量產(chǎn)的條件。但即便如此，國(guó)產(chǎn)減速機(jī)領(lǐng)域依舊存在著一批追趕者。

綜上，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的三大核心零部件要想從本質(zhì)上獲得突破，都需要付出更多的耐心和投入，尤其是減速機(jī)，期待越大，壓力越大，同時(shí)前景也可觀。同時(shí)我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)人才也很稀缺。