國產(chǎn)機器人核心零部件廠商發(fā)展情況概述

中國工業(yè)機器人市場被國際巨頭占據(jù)，其中很重要的原因就是減速機、 伺服電機、 控制器等核心零部件大多依靠進口，從而使得國產(chǎn)品牌機器人成本相比國外品牌機器人并無多大優(yōu)勢。

國產(chǎn)機器人游走中低端

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

業(yè)內(nèi)將機器人產(chǎn)業(yè)鏈分成上中下三個層次：上游是核心零部件，主要是減速機和控制系統(tǒng)，這相當(dāng)于機器人的“大腦”；中游是機器人本體，即機器人的“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口，工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)全球重要專利申請人中也不見中國本土企業(yè)的身影。據(jù)了解，日本的安川電機公司和發(fā)那科公司分別以5823項4512項專利申請位居全球前兩位，ABB有2231項、三星2016項、日立1907項。這也進一步驗證了中國工業(yè)機器人目前產(chǎn)能相對偏中低端。對中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)而言，還需在技術(shù)和產(chǎn)品上優(yōu)化升級。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，我國的機器廠商逐漸意識到工業(yè)機器人核心零部件在機器人主機里的重要性和必要性，期望打破國外在此領(lǐng)域的壟斷，降低機器人主機成本，找到國產(chǎn)機器人的出路。

對于我國機器人核心零部件生產(chǎn)企業(yè)來說，還有一大利好消息。工業(yè)和信息化部副部長辛國斌表示，將進一步整合產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新資源，推動建立機器人創(chuàng)新中心，重點支持核心零部件質(zhì)量及可靠性能的提升，同時開展機器人試點示范、推廣應(yīng)用和人才培育。另外，不少地方政府對實施機器換人和智能裝備升級都給予財政資金補貼。此舉可在一定程度上降低企業(yè)升級的高成本，推動機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐。

三大核心零部件：控制器、伺服電機和減速機

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

控制器

控制器國內(nèi)外差距最小。控制器是機器人的大腦，發(fā)布和傳遞動作指令。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、信號處理部分等電路，國產(chǎn)品牌已經(jīng)掌握；軟件部分主要是控制算法、二次開發(fā)等，國產(chǎn)品牌在穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、易用性等還有差距。

控制器的問題在于，由于其“神經(jīng)中樞”的地位和門檻相對較低，成熟機器人廠商一般自行開發(fā)控制器，以保證穩(wěn)定性和維護技術(shù)體系。因此控制器的市場份額基本跟機器人本體一致。國際上也有KEBA、倍福、貝加萊這樣提供控制器底層平臺的廠商。因此在當(dāng)前環(huán)境下國內(nèi)專業(yè)研發(fā)控制器的企業(yè)會比較艱難。

控制器的機會在于標準化和開放性。現(xiàn)有的機器人控制器封閉構(gòu)造，帶來開放性差、軟件獨立性差、容錯性差、擴展性差、缺乏網(wǎng)絡(luò)功能等缺點，已不能適應(yīng)智能化和柔性化要求。開發(fā)模塊化、標準化機器人控制器，各個層次對用戶開放是機器人控制器的一個發(fā)展方向。我國863計劃也已經(jīng)立項。機器人接口統(tǒng)一是大趨勢，未來可能會出現(xiàn)提供控制器模塊的平臺型企業(yè)。

伺服電機

伺服電機競爭激烈，外資掌握話語權(quán)。伺服電機在機器人中用作執(zhí)行單元，是影響機器人工作性能的主要因素。伺服電機主要分為步進、交流和直流，機器人行業(yè)應(yīng)用最多的是交流伺服，約占65%伺服電機與控制器關(guān)聯(lián)緊密。

我國伺服系統(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。從市場規(guī)模來看，2016年我國伺服電機企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)量約374萬臺，需求量約747萬臺，國內(nèi)伺服電機銷售規(guī)模達到102.6億元。目前國內(nèi)伺服市場仍然是以國外品牌為主，主要是來自日本、德國和美國品牌，占據(jù)2014年中國伺服產(chǎn)品約56%的市場份額，而其余44%的市場份額為新發(fā)展起來的臺灣和本土伺服品牌。其中，日本品牌在中小型OEM市場上尤其具有壟斷優(yōu)勢；歐美品牌在高端設(shè)備和生產(chǎn)線比較有競爭力。相比之下，國產(chǎn)伺服品牌起步較晚，多是以原步進產(chǎn)品的供應(yīng)商及數(shù)控產(chǎn)品提供商發(fā)展而來，以低端市場為主要競爭格局，近幾年國產(chǎn)伺服產(chǎn)品銷售業(yè)績也是處在逐步上升的態(tài)勢，2016年國產(chǎn)伺服品牌市場占有率已經(jīng)達到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、價格、服務(wù)，從服務(wù)和性價比入手是國內(nèi)企業(yè)突破的方向。但這需要對運動控制領(lǐng)域長期深入的研究，大量資金投入和長時間的市場驗證，對技術(shù)、資金、人才要求都較高，國內(nèi)機器人公司如新松、新時達、匯川技術(shù)、廣州數(shù)控、埃斯頓等具備類似的條件。

減速機

機器人減速機市場高度壟斷，國產(chǎn)減速機無法實現(xiàn)全面進口替代。減速機用來精確控制機器人動作，傳輸更大的力矩。分為兩種，安裝在機座、大臂、肩膀等重負載位置的RV減速機和安裝在小臂、腕部或手部等輕負載位置的諧波減速機。RV減速機被日本納博特斯克壟斷，諧波減速機日本哈默納科占絕對優(yōu)勢。

諧波減速機結(jié)構(gòu)相對簡單，僅有三個基本零部件，加上哈默納科的專利早已到期，國產(chǎn)諧波減速機跟國外相比差距不算大。無錫綠的的諧波減速機已經(jīng)在國產(chǎn)機器人上面有廣泛應(yīng)用。

RV減速機核心難點在于基礎(chǔ)工業(yè)和工藝。RV減速機是純機械的精密部件，材料、熱處理工藝和高精度加工機床缺一不可。我國在這幾個方面長期落后，并非單靠某個企業(yè)所能解決。要將200多個零部件組合在一起，精度要求苛刻，零部件之間的公差匹配需要多年經(jīng)驗積累。

國內(nèi)的秦川、雙環(huán)轉(zhuǎn)動、綠的、來福、諧波傳動等，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，但性能攻堅依然任重道遠。國際上，目前日系減速機的知名度最高，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。在國內(nèi)，也有綠的、來福、力克精密、秦川機床、南通振康、恒豐泰、雙環(huán)傳動等廠家。不過，目前國內(nèi)的減速機產(chǎn)品和進口產(chǎn)品相比還有一定的差距。雖然近幾年我國制造業(yè)企業(yè)的實力普遍在上升，減速機生產(chǎn)廠家已經(jīng)可以購買哈默納科、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、材料、熱處理、加工工藝等方面，國內(nèi)廠家還存在不足。

南京斯瑞恩機電總經(jīng)理侯松川曾表示，諧波減速機的鋼齒輪加工工藝，哈默納科已經(jīng)做到了一分鐘(加工)兩個工件，國內(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，而國內(nèi)的效率還非常低，不具備量產(chǎn)的條件。但即便如此，國產(chǎn)減速機領(lǐng)域依舊存在著一批追趕者。

綜上，我國工業(yè)機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，期待越大，壓力越大，同時前景也可觀。同時我國的工業(yè)機器人技術(shù)人才也很稀缺。