中国工业机器人制造趋势未来至2025年发展预测报告概览
中美贸易冲突之下,中国信息和通信技术、航天航空、机器人、医药、机械等行业的产品受到波及,这一打压明显针对中国的《中国制造2025》战略。这不仅是一场经济摩擦,更是一场技术与产业的较量。在这场较量中,工业机器人产业作为制造业的高端化和智能化核心,显得尤为关键。
《中国制造2025》战略发布以来,科技创新被置于国家发展的核心地位。随着十九大的召开,科技强国的建设步伐加快,先进制造业的发展被大力推动,旨在使我国产业迈向全球价值链中高端。工业机器人作为这一战略的重要组成部分,其发展与应用无疑是我国制造业走向高端化和智能化的重要推动力。
工业机器人是一种面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器装置,具备自动执行工作的能力。它们不仅可以接受人类的指挥,按照预先编排的程序运行,更可以根据人工智能技术的原则行动。工业机器人的主体包括臂部、腕部和手部,驱动系统负责提供动力,而控制系统则是指挥中心。
在工业机器人产业链中,上游是核心零部件,如减速机和控制系统,相当于机器人的“大脑”。中游是机器人本体,即“身体”。而下游则是系统集成商的主要活动领域。特别值得一提的是,伺服电机作为电动伺服驱动系统的关键部分,对工业机器人的运动控制起着至关重要的作用。
工业机器人对伺服电机的要求极高,需要其具备快速响应性、高起动转矩惯量比、控制特性的连续性和直线性,以及体积小、质量小、轴向尺寸短等特性。伺服电机还需要能够承受苛刻的运行条件,包括频繁的正反向和加减速运行,以及短时间内承受数倍过载。交流伺服驱动器因其高转矩转动惯量比、无电刷及换向火花等优点,在工业机器人中得到广泛应用。
伺服电机的核心技术包括信号接插件的可靠性等。国内企业在工业机器人核心零部件领域的发展相对滞后,技术水平、产品稳定性等方面与国外企业存在差距。这导致了国内工业机器人企业依赖进口零部件,生产成本较高,竞争力相对较弱。随着技术的不断进步和研发的深入,我们有望在未来看到国内工业机器人在核心零部件领域的突破和发展。
国产伺服电机在追求更高性能的道路上仍需不断精进。与此接插件的小型化、高密度化趋势日益显著,集成设计已成为日系伺服电机的常见做法,为安装、调试、更换带来便捷。
编码器的高精度,特别是多圈绝对值编码器在工业机器人领域的应用,是我们面临的重要挑战。目前,我们严重依赖进口编码器,这是制约我国高档伺服系统发展的关键因素之一。而编码器的小型化也是伺服电机小型化的核心技术,伴随着电机磁路和编码器的协同发展升级,日系伺服电机产品的更迭见证了这一过程。
国内伺服系统的基础性研究存在缺失,包括绝对值编码器技术、高端电机的产业化制造技术、生产工艺的突破、性能指标的实用性验证和考核标准的制定等,这些都需要国内机器人行业的核心零部件企业去加强和完善。
让我们进一步关注机器人伺服电机的核心部件——控制器。工业机器人控制器是机器人控制系统的“大脑”,负责实现机器人的运动学求解、轨迹规划、高速伺服插补运算及伺服运动控制。它由硬件和软件两部分组成,其中软件部分是工业机器人的“心脏”。随着科技的进步,从下位机到上位机的应用软件方面都有显著的研究成果。
机器人的轴数越多,对控制器性能的要求也越高。机器人的自由度与其可移动的关节数目密切相关,关节数越多,自由度越高,位移精准度也越高。一般每台多轴机器人都由一套控制系统控制,因此控制器性能的要求也随之提高。
控制系统的开发涉及众多核心技术,包括硬件设计、底层软件技术、上层功能应用软件等。国内企业机器人控制器产品已经较为成熟,与国外的差距主要在于控制算法和二次开发平台的易用性方面。
工业机器人的核心部件——减速器也是机械传动的核心。谐波齿轮减速器和RV减速器是工业机器人常用的两种减速器。谐波齿轮减速器利用行星齿轮传动原理,具有高精度、大传动比、小体积、轻质量等优点。RV减速器则是由一个行星齿轮减速机的前级和一个摆线针轮减速机的后级组成,具有一系列优点,如体积小、质量轻、传动比范围大、寿命长等。这些减速器的性能优劣直接影响到工业机器人的速度、精度和使用寿命。
在工业机器人领域,这些核心部件的技术进步和创新是推动整个行业发展的关键力量。希望国内企业能够加强研发,不断提高技术水平和产品质量,为我国的工业机器人产业做出更大的贡献。RV减速器与工业机器人产业链中游厂商
工业机器人领域正逐渐成为科技和工业领域的璀璨明珠,其背后的产业链正迅速崭露头角。在这其中,RV减速器是工业机器人关键的核心组件之一。在工业机器人领域中,有一些专注于减速器的企业逐渐崭露头角。这些企业不仅生产高质量的RV减速器,还为机器人提供了稳定、高效的性能保障。
作为产业链中游的本体厂商,机器人本体厂商主要负责生产机器人本体,涵盖了机器人关键零部件的生产、控制算法的开发以及机器人环境的整体设计。这些厂商的技术水平和创新能力直接关系到机器人的性能和质量。
在国际舞台上,工业机器人的竞争尤为激烈。我国的工业机器人在与欧美日等先进国家的竞争中仍存在一定的差距。目前,“四大家族”——ABB、库卡、发那科和安川,占据了全球近一半的市场份额,且在中国市场上占据了超过60%的份额。相比之下,国内自主品牌的份额仅占少数。世界知名的工业机器人企业还包括川崎重工业公司、爱普生机器人公司等。
中国现已连续四年成为全球最大的工业机器人市场。据国际机器人联合会的数据显示,中国工业机器人销量逐年增长,且增速显著。目前,中国的机器人制造商正在积极扩大市场份额,预计未来几年内将继续保持高速增长态势。
从产业链角度看,工业机器人的产业链涵盖了多个环节,包括机器人单元产品制造商、系统集成商等。欧美和日本的国际工业机器人公司通常采用将机器人单体销售给系统集成商的方式,再由系统集成商为终端用户提供集成服务。在国内,大多数机器人企业扮演的是系统集成商的角色,通过提供交钥匙工程等方式为客户提供服务。
随着工业机器人的大规模普及,国内的相关系统集成商将迎来巨大的发展机遇。中国机器人产业化模式正在逐步成熟,从集成起步到分工模式的发展趋势与美国模式类似。现阶段国内的系统集成商普遍规模较小,面临着巨大的竞争压力。未来能够在行业中胜出的企业,将是有强大技术研发实力和丰富项目经验的企业以及在特定行业有推广工业机器人经验的企业。
随着资本的助力,一些在伺服技术方面表现突出的企业如汇川技术、埃斯顿等正在快速发展壮大。涉足减速机的企业如中大力德、双环传动等也在行业内树立了典范作用。这些企业的成功也预示着国内工业机器人产业正在向中高端发起冲锋的大趋势。国产替代的趋势已经明朗,随着技术的不断突破和国内制造企业的快速成长,中国工业机器人产业正在迎来蓬勃发展的新时代。
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