e-works数字化企业网  »  文章频道  »  其他栏目  »  Eworks视点

2017,奋进中的国产工业机器人产业

2017/12/22        作者:e-works熊东旭      
关键字:工业机器人  国产工业机器人  
截止今年前10个月国产工业机器人产量首次突破10万台,同比增长70%,预计2017年全年销售量在12万台左右。毫无疑问,2017年是国产工业机器人奋进的一年。
    近日,中国机器人产业联盟发布的数据显示,2017年上半年国产工业机器人累计销售18519台,销量同比提高19.1%,市场价值同比增长超两成。与此同时,工信部的统计数据也显示,截止今年前10个月国产工业机器人产量首次突破10万台,同比增长70%,预计2017年全年销售量在12万台左右。考虑目前国外工业机器人份额占比仍然高达70%,由此估算,2017年国产工业机器人全年的销量大概在3.6万台左右。毫无疑问,2017年是国产工业机器人奋进的一年。
 
    国内厂商奋起直追
 
    当前,中国即是全球最大的工业机器人生产国,也是工业机器人需求增长最快的市场。但长期以来,由于工业机器人产业的关键技术和核心零部件均被国外厂商垄断,使得国产工业机器人的应用比例并不高。国产工业机器人主要以三轴、四轴、直角坐标等技术含量较低的产品为主,如SCARA机器人、AGV小车、并联机器人和圆柱坐标机器人等,但这些产品与多关节机器人这种高复杂度的工业机器人产业相比有着较大的技术差距,但经过这么多年的技术攻关和政策激励,如今这种局面正在逐步发生改变。
 
    来自中国机器人产业联盟的统计数据显示,从机械结构看,2017年多关节机器人首次成为国产工业机器人销量第一的机型,市场价值约11.8亿元,同比增长18.9%,而近几年销售占比超三成的坐标机器人在经过高速增长后首次出现下滑,降幅为14.4%。销量的一增一减,充分说明当前国产工业机器人市场需求及产业结构正在发生调整。据业内人士介绍,一直以来,国内具有自主研发和生产控制器、伺服电机、减速器等机器人核心零部件的厂商并不多,但在国家大力扶持和市场需求激增的刺激下,国产工业机器人厂商正在异军突起。目前,中国的企业已将突破机器人关键核心技术作为重要战略,国内厂商已攻克减速器、伺服电机等关键核心零部件加工制造的部分难题。
 
    以埃斯顿为例,埃斯顿是目前国内为数不多的具有控制器、交流伺服、减速器等机器人核心零部件自主知识产权的国产厂商,生产的各类核心部件产品广泛应用在自动化控制领域,市占率在国产品牌中均名列前茅。2016年埃斯顿通过定增融资9.5亿元,用于机器人智能制造系统研发和产业化、机器人智能化工厂升级改造等项目。目前正在建设中的180亩工业机器人和智能制造产业园产能规划为15000套机器人。在提升产能的同时,埃斯顿今年完成了全资收购英国TRIO、控股德国M.A.i.、参股美国BARRETT公司等多项海外投资并购,提前布局行业前沿技术,并开发了基于TRIO控制器+ESTUN伺服系统的运动控制完整解决方案。
 
    此外,作为国内工业机器人领域最具代表的厂商之一,新时达在机器人本体的控制与驱动技术上具有自主知识产权,自主研发了六自由度工业机器人、SCARA、网络型伺服系统等创新产品。今年6月,新时达以4.05亿元收购了以研发、制造及销售伺服驱动器及其他运动控制系统产品起家的之山智控,贯通了智能制造装备领域控制层、驱动层、执行层、设备层、工程应用等各个物理层,打造“核心部件—本体—应用—信息化”的完整产业链发展格局。
 
    除此之外,在今年的上海工博会上,新松展出了SIRC 2.0智能机器人控制器,该款高度集成的机器人控制器是可直接应用于4轴码垛机器人、6/7轴串联机器人、复合机器人等产品的核心部件,满足多样的软硬件模块集成方案,适用于不同的机器人控制需求。格力电器也展示了一系列工业机器人产品,目前格力电器自主研发产品涵盖伺服机械手、工业机器人以及数控机床等10多个领域,超过百种规格产品。在格力的工业机器人体系中,既有机器人本体加工、机器人组装工厂,也有机器人减速机加工等核心零部件的制造。
 
    奋进中的产业困局
 
    工业机器人主要由减速器、伺服电机、控制器、本体四大部件构成,其中减速机、伺服电机和控制器是工业机器人的核心。从成本来看,四大部件占据了产业总成本90%以上的份额。从产业结构看,上游是生产减速机、控制器、伺服电机等核心零部件和系统的企业;中游是生产手臂、底座、转座、手腕、支柱等本体零部件的企业;下游是做系统集成、软件二次开发的企业。
 
    目前,中国的工业机器人产业主要集中在下游,大多承担系统二次开发、定制部件和售后服务等附加值低的工作。上游主要由日本、德国、美国等国家掌控,其中日本在减速器、伺服电机等领域技术研发实力较强,而德国在原材料、本体零部件和系统集成方面有一定优势。美国在人工智能、人机对话和消费型机器人服务等领域优势非常明显,在工业机器人领域综合能力也较强。
1
 
    从全球来看,日本和欧洲企业仍然是高端工业机器人的主要供货商。2016年,ABB、发那科、库卡和安川电机四大家族工业机器人收入合计超过60亿美元。在中国,由于工业机器人市场的集中度非常高,高端工业机器人基本被四大家族所垄断。伺服电机、控制系统、减速机等核心零部件的技术壁垒,以及高昂的生产成本和技术专利垄断都是制约当前国产工业机器人产业发展的主要障碍。
 
    整体来讲,中国工业机器人产业发展仍然存在四个主要瓶颈:
 
    第一,要面对国际厂商先发优势。国外厂商在工业机器人领域已经发展了超过50年,而中国只有5到8年的时间。这使得国外厂商在技术积累和市场运作方面都要比中国企业更具优势。国外对高端市场的垄断是中国企业必须面临的发展瓶颈。
 
    第二,减速器、伺服电机、控制器等核心零部件性能仍有待提高。尽管目前已经有国内企业宣布已经具备自主研发减速机、伺服电机和控制器等核心部件,但在性能方面仍然与国外领先厂商存在较大差距。比如在精密减速机领域,国内产品在额定扭矩和传统效率方面还有待进一步提升。在伺服系统领域,电机动态响应、过载能力、效率等方面仍存在差距;在控制器硬件及软件控制算法、二次开发等方面还存在差距等。
 
    第三,原材料缺失会导致企业生产成本上升。为进一步提升工业机器人的性能,日本和欧美国家已经投入大笔资金对新兴材料的研究,比如使用碳纤维、尼龙等复合材料降低产品重量并提升强度,以提升扭矩和传动效率等参数。
 
    第四,缺少高端技术人才,与国际发达国家存在一定差距。目前,在工业机器人领域,国内还缺乏大量专业性的研究人才,很多从事机器人研究的企业核心骨干大多有留学或外资背景,国内仍缺少培养高端专业工业机器人人才的研究平台和环境。
 
    专家谈破局之道
 
    那么,如何突破当前中国工业机器人产业发展面临的困局?就此问题,国家863专家李贻斌教授给出了自己的观点。李贻斌教授认为,当前的工业机器人只能称为残疾机器人,在很多功能方面还需进一步完善,而这恰好给国产工业机器人产业破局提供了机会。
 
    李教授谈到,当前工业机器人的机械手和机械臂主要的指标是速度、精度和重载,但灵活度还不够。当初,富士康准备以百万台工业机器人替代人,但最后却放弃了,主要原因是当前的工业机器人达不到富士康的生产要求,因为它的很多工作需要手部的灵活操作,而不是臂力的问题。因此,现有的工业机器人需要扩展它的功能、提高它的性能,让它变成一个智能设备。现在的工业机器人只是一个“机器”人,做的都是一些简单的、低级的任务,对环境适应能力较差。未来的工业机器人应该是使它能够完成复杂、高级的任务,适应环境的变化。新一代机器人要可以实现与人的替代关系,可以满足市场对新制造模式的需求,减人力、降成本、提高产品竞争力。
 
    李教授认为,要实现以上要求,未来的工业机器人应该从环境、任务、行为方式、自然交互四个方面着手进行研发和布局,国产工业机器人未来产业发展应该重点围绕以下四个方面推进:
 
    (1)环境理解问题:研究机器人在自然、不可预知、动态环境中的感知。随着传感器和机器可视化技术的深入发展,让工业机器人具备对环境的感知能力是未来工业机器人的发展方向之一。
 
    (2)行为方式及安全问题:研究机器人和人在紧密接触、密切配合行为过程中确保人-机-物安全的技术。在未来的工业生产中,有大量的生产过程需要人与机器的密切配合来完成,在人机协作过程中机器需要保证人的安全。目前国外厂商已经实现机器生产过程中对物体靠近的自动感知。
 
    (3)交互问题:研究机器人作为“人类助手”、乃至进入普通人生活相适应的友好、智能、自然的人机交互技术。未来的机器人需要能听懂各种语言,实现与人的友好互动。比如人通过语音控制机器人的行为。目前在智能家居领域,这类应用已经取得了初步进展。
 
    (4)学习与进化问题:研究基于反馈思想的在线学习方法,通过不断的在线学习和吸收他人的观点,提高自身能力,实现进化,使其能够适应外界不断变化环境和复杂多变的作业任务。在这个问题中,要研究自主学习、协同进化、机器思维、成长发育等内容。
 
    总结
 
    对于国产工业机器人产业的发展,笔者引用新松机器人总裁曲道奎在接受采访中讲过的一段话。他谈到,当前国内外在工业机器人技术与产品功能上还存在较大差距,特别在核心部件如伺服电机、减速器、控制器等领域。国外在这个领域已经发展了50年,而中国目前仅仅发展了5到8年,发展的时间太短,所以积累还不够。但中国作为全球最大的工业机器人应用市场,通过这几年的政策激励和产业布局,中国在工业机器人的关键零部件方面正在取得一些长足发展。可能再经过5到10年,中国就可以补齐工业机器人产业发展过程中的短板。勤劳的中国人是不甘落后的,更不想受制于人。因为,工业机器人未来终究会是中国人自己的天下。
责任编辑:吴丽萍
e-works
官方微信
掌上
信息化
编辑推荐
新闻推荐
博客推荐
视频推荐