在本年度的4月，工信部、發(fā)改委、財政部聯(lián)合印發(fā)，并于近日公開發(fā)布《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016－2020年）》，“十三五”期間，機器人產(chǎn)品性能和 質(zhì)量達到國際同類水平，關(guān)鍵零部件取得重大突破。中國龐大的機器人產(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 器人主要技術(shù)指標(biāo)達到國外同類產(chǎn)品水平。以人工智能為代表的新一代機器人技術(shù)取得突破，智能機器人實現(xiàn)創(chuàng)新應(yīng)用。包括伺服電機及驅(qū)動器、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)動器、伺服系統(tǒng)、高精度 的減速器等。然而多年以來，國產(chǎn)機器人對于進口核心硬件的依賴使我們失去了很大比例的市場利潤，對于關(guān)鍵零部件的技術(shù)突破在“十三五”規(guī)劃期間更顯急迫。 在機器人產(chǎn)業(yè)增長放量期的到來之際，讓我們再次盤點一下機器人關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與未來。

    機器人市場規(guī)模國際機器人聯(lián)合會 （ifr）近日發(fā)布最新報告稱，未來工業(yè)機器人需求仍將加速增長。2015年全球工業(yè)機器人市場銷量進一步增長，比2014年至少增長15%，2015年 —2017年年平均增長率將達12%。其中，汽車產(chǎn)業(yè)和電氣、電子產(chǎn)業(yè)是其增長主要驅(qū)動力。

    該機構(gòu)此前發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2010 年到2014年，工業(yè)機器人年均復(fù)合增長率為17%。在此之前，工業(yè)機器人安裝量的增速從未如此迅速。2005年至2008年，工業(yè)機器人年均銷售量約為 11.5萬臺。從2010年到2014年，這一數(shù)字增長至17.1萬臺，增長量約48%。

    2013年，中國以3.7萬臺的銷售量，首超日本全球排名第一。2014年，全球工業(yè)機器人銷量增長了29%，共計229261臺。其中，來自中國的銷量就達到5.7萬臺，站穩(wěn)全球最大工業(yè)機器人市場的領(lǐng)先地位。

    2014年，我國自主品牌工業(yè)機器人銷量達到1.7萬臺，較上年增長78%。2015年，自主品牌工業(yè)機器人銷量為22257臺，同比增長31.3%。 然而，在高速成長的同時，我國機器人產(chǎn)業(yè)核心部件空心化、應(yīng)用低端化、主流市場邊緣化“三化”風(fēng)險卻引起了行業(yè)的高度重視。賽迪智庫1月底發(fā)布的機器人專 題報告指出，核心部件長期依賴進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口，伺服電機和驅(qū)動超過80%依賴進 口。根據(jù)《規(guī)劃》，“十三五”期間，我國將大力發(fā)展機器人關(guān)鍵零部件。全面突破高精密減速器、高性能伺服電機和驅(qū)動器、高性能控制器、傳感器和末端執(zhí)行器 五大關(guān)鍵零部件。

    機器人核心零部件現(xiàn)狀國家工信部副部長辛國斌認為，我國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的新問題:

    一是機器人關(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、伺服電機和控制器等價值量約占工業(yè)機器人70%的關(guān)鍵部件，仍然依賴跨國公司。

    二是部分產(chǎn)品接近世界先進水平，但是創(chuàng)新能力亟待加強。

    三是各地機器人產(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。

    五是第三方檢測機構(gòu)雖然已經(jīng)建立，但是機器人的標(biāo)準(zhǔn)、檢測認證體系還需要進一步健全。

    機器人《機器人產(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。對于國外眾多機器人關(guān)鍵零部件技術(shù)成熟、市場穩(wěn)定的 品牌來說，國產(chǎn)關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與競爭都面臨著強大的生存發(fā)展困境。但是無論如何，中國關(guān)鍵零部件產(chǎn)業(yè)在近年來市場需求的催生與發(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。

    減速機的市場現(xiàn)狀

    目前應(yīng)用于機器人領(lǐng)域的減速機主要有兩 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減速器放置在機座、大臂、肩部等重負 載的位置，而將諧波減速器放置在小臂、腕部或手部。對于高精度機器人減速器，日本具備絕對領(lǐng)先優(yōu)勢，目前全球機器人行業(yè)75%的精密減速機被日本的 nabtesco和harmonicdrive兩家壟斷(業(yè)界俗稱rv減速機和諧波減速機)，包括abb、fanuc、kuka等國際主流機器人廠商的減 速器均由上述兩家公司提供。其中harmonicdrive在工業(yè)機器人關(guān)節(jié)領(lǐng)域擁有15%的市場占有率。

    據(jù)行業(yè)人士介紹，一臺精密減速器四大國際巨頭采購價為3萬元~5萬元，賣給國內(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)采購精密減速機的成本比國際巨頭貴一倍還多，可見其間的利潤差別有多大。

    2013年全球工業(yè)關(guān)節(jié)類機器人減速器的出貨量為73萬臺，同比增長6%。目前全球精密減速器市場基本上被日本的納博特斯克和德國的harmonicadrive所壟斷。據(jù)上海機電的公告，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)計到1986年rv減速器研究獲得實質(zhì)性突破，花了6-7年時間；而國內(nèi)率先出結(jié)果的南 通振康和恒豐泰花費時間也為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、庫卡等國際主流機器人整機廠商均由以上兩家日本公司提供減速機，并且與兩家公司有著非常苛刻的合作條件，即在使用這兩家公司產(chǎn)品時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，產(chǎn)品已被多家機器人廠商試用，包括國外的abb、kuka、發(fā)那科以及國內(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，因此早日實現(xiàn)加速器的國產(chǎn)化至關(guān)重要。秦川發(fā)展機器人減速器，減 速器項目總規(guī)劃18萬套，將分期實施，一期2015年達產(chǎn)，爭取實現(xiàn)替代進口，在一定程度上改變我國機器人關(guān)鍵部件受制于國外的局面。

    公司國家863項目-機器人用250aii減速器于1999年通過鑒定。工業(yè)機器人項目將從關(guān)鍵零件關(guān)節(jié)減速器做起，逐步介入伺服機、驅(qū)動器以及機器人整機。

    上海機電攜手工業(yè)機器人核心部件-精密減速機的全球領(lǐng)先者日本納博，發(fā)展精密減速機在中國業(yè)務(wù)并探索和開拓具有中國特色的工業(yè)機器人市場，為精密減速機及相關(guān)產(chǎn)品在中國研發(fā)、組裝生產(chǎn)、制造及服務(wù)打下基礎(chǔ)。

    伺服系統(tǒng)市場

    工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的快速增長，在一定程度上刺激了伺服電機市場發(fā)展，按工業(yè)機器人中90%使用伺服電機及單位工業(yè)機器人配置伺服電機平均臺數(shù)推算，2014年中國工業(yè)機器人伺服電機新增需求在23.1萬臺左右，預(yù)計到2019年將達到73.7萬臺。

    目前，中國85%的工業(yè)機器人伺服電機市場被外資品牌占據(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，其中日系品牌市場份額最 高，2015年約50.0%。而中國本土企業(yè)大部分仍處于研發(fā)測試階段，基本沒有能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的工業(yè)機器人伺服電機產(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)化項目的建設(shè)。

    匯川技術(shù)：2010年開始工業(yè)機器人伺服產(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)動器以及帶絕對值編碼器的伺服電機等產(chǎn)品。

    埃斯頓：截至目前，公司已推出可用于工業(yè)機器人的em型交流伺服電機，同時公司擬建機器人專用伺服系統(tǒng)項目，計劃2017年達產(chǎn)。

    華中數(shù)控：2012年通過收購華大電機和登奇機電開始生產(chǎn)交流伺服電機產(chǎn)品，2015年5月，設(shè)立佛山登奇機電技術(shù)有限公司布局工業(yè)機器人伺服電機相關(guān)產(chǎn)品。

    機器人控制器市場

    控制器作為工業(yè)機器人最為核心的零部件之一，必將受惠工業(yè)機器人的快速增長，但作為關(guān)鍵核心零部件的控制器市場，也同樣被外企所占據(jù)。

    工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是控制機器人在工作空間中的運動位置、姿態(tài)和軌跡，操作順序及動作的時間等。它同時具有編程簡單、軟件菜單操作、友好的人機交互界面、在線操作提示和使用方便等特點。

    機器人自由度的高低取決于其可移動的關(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數(shù)量就相對較多；換言之，愈精密的工業(yè)型機器人，其內(nèi)的伺服電機數(shù)量愈多，一般每臺多軸機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，一般由機器人廠家自主設(shè)計研發(fā)。目前國外主流機器人廠商的控制器均為在通用的多軸運動控制器平臺基礎(chǔ)上進行自主研發(fā)，各品牌機 器人均有自己的控制系統(tǒng)與之匹配。因此，控制器的市場份額基本和機器人保持一致，國內(nèi)企業(yè)控制器尚未形成市場競爭優(yōu)勢。

    近年來，國內(nèi)運動控制(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動控制特征的產(chǎn)品。為了提高機械設(shè)備的生產(chǎn)效率和產(chǎn) 品質(zhì)量，越來越多的機械設(shè)備制造廠商開始使用并且逐漸熟悉通用運動控制系統(tǒng)，使得通用運動控制產(chǎn)品在很多原來運用不多的領(lǐng)域開始擴展開來。

    同時，部分數(shù)控設(shè)備廠家進行了機器人專用運動控制產(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)出來機器人專用的控制系統(tǒng)，而且還借此進入機器人行業(yè)，并成為國產(chǎn)機器人企業(yè)中的代表。

    隨著我國制造業(yè)市場的全球化，對制造業(yè)的技術(shù)和裝備提出了更高的要求，這給運動控制技術(shù)的推廣和高水平應(yīng)用帶來了契機。在此背景下，國內(nèi)逐步成長了一批 專業(yè)的運動控制企業(yè)，他們開始逐步向市場提供機器人專用控制器。這類企業(yè)以固高科技、卡諾普、眾為興等為代表，固高科技是國內(nèi)較早實現(xiàn)六軸機器人控制系統(tǒng) 產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)之一，目前主要向機器人集成商提供控制系統(tǒng)平臺，而卡諾普和眾為興的控制系統(tǒng)則在自己的機器人上獲得了較好的應(yīng)用經(jīng)驗。于此同時，不少國內(nèi)機 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，國內(nèi)機器人控制器所采用的硬件平臺和國外產(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)平臺的易用性方面。隨著技術(shù)和應(yīng)用經(jīng)驗的積累，國內(nèi)企業(yè)機器人控制器產(chǎn)品已經(jīng)交為成熟，是機器人產(chǎn)品中與國外產(chǎn)品差距最小的關(guān)鍵 零部件。未來幾年中國國產(chǎn)機器人將得到快速發(fā)展，國產(chǎn)機器人控制器應(yīng)用市場面臨較好的發(fā)展契機，尤其是在運動控制領(lǐng)域深耕多年的企業(yè)。

    面對中國這樣一個未來龐大的機器人消費市場，國外的機器人零部件廠商以及國內(nèi)制造廠商都已開始摩拳擦掌，要占領(lǐng)技術(shù)市場至高點，然則關(guān)鍵零部件為全球機 器人四大品牌abb、安川、發(fā)那科和德國庫卡已經(jīng)占市場份額超過50%。對核心零部件的研發(fā)作為國內(nèi)十三五規(guī)劃高端裝備重點之一，也通過《機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展 規(guī)劃（2016－2020年）》的實施，必將給核心零部件技術(shù)的研發(fā)進行重點培育。通過一些組合拳的方式會讓我們的核心技術(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擺脫嚴(yán)重依賴進口的很重要途徑。同時，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 的機制和體制來促進科研，將會使其更好的轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。

    有專家預(yù)計，到2020年，我國將擁有30萬臺機器人，機器人及系統(tǒng)產(chǎn)值約1000億元，有望帶動3000億元零部件市場。未來國產(chǎn)機器人在核心部件領(lǐng)域有望迎來發(fā)展機遇。