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工業機器人的“核心”85%以上是外資品牌,國產幾乎沒有!出路在哪裏?

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  需求大,但國產不能滿足,主要還是靠國外品牌。這就是“工業機器人的心臟”——伺服電機的現狀。隨著中國自動化步伐的加快,未來中國將成為超級機器人大國,工業機器人需求量大大增長,在高需求的刺激下,國產伺服電機的出路會在何方?

  工業機器人的“心臟”:伺服電機

  伺服電機是工業機器人的動力系統,控制系統和自動化主要產品,一般安裝在機器人的“關節”處,是機器人運動的“心臟”。

  “伺服”一詞源於希臘語“奴隸”的意思。“伺服電機”可以理解為絕對服從控制信號指揮的電機:在控制信號發出之前,轉子靜止不動;當控制信號發出時,轉子立即轉動;當控制信號消失時,轉子能即時停轉。伺服電機是自動控制裝置中被用作執行元件的微特電機,其功能是將電信號轉換成轉軸的角位移或角速度。

  工業機器人與伺服電機的共存關系

  為了提高工業生產的靈活性,機器人正變得越來越輕,同時為了保證機器人的動態和精度,高功率密度伺服電機至關重要。

  在精加工作業領域,機器人甚至需要人手所具備的柔順性,要求電機能以“罐頭”大小實現高性能,提高生產質量和效率並保證操作員安全;在醫用機器人領域,為了讓機器人幫助患者早日恢復健康,對電機穩定性和可靠性提出了至高要求。

  機器人對關節驅動電機的要求非常嚴格,因而對電動伺服驅動系統的要求也很嚴格。具體有以下幾個方面:

  快速響應性,電伺服系統的靈敏性愈高,快速響應性能愈好;

  起動轉矩慣量比大,在驅動負載的情況下,要求機器人的伺服電機的起動轉鉅大,轉動慣量小;

  控制特性的連續性和直線性,隨著控制信號的變化,電機的轉速能連續變化,有時還需轉速與控制信號成正比或近似成正比,調速範圍寬,能使用 1:1000~10000 的調速範圍;

  體積小、質量小、軸向尺寸短,以配合機器人的體形;

  能經受得起苛刻的運行條件,可進行十分頻繁的正反向和加減速運行。

  《 2015-2019 年全球工業機器人伺服電機行業報告》顯示,2013 年開始,中國成為世界最大的工業機器人市場。IDC 預測到 2020 年,中國機器人市場規模將達到 594 億美元,中國市場將占全球機器人市場總量的 30% 以上,市場空間巨大。

  與此同時,機器人的高速增長也帶動伺服電機的巨大需求。

  2014年,我國伺服電機銷量飆升到全球銷量的55%。2015 年,我國機器人用伺服系統市場規模約為 10.6 億元,預計到 2020 年市場規模將達 47 億元左右,未來五年復合增長率約為 35% 。

  然而,放眼國產伺服電機的現狀:85% 以上是外資品牌,國產幾乎沒有。

  差距明顯,國內廠商需加速追趕

  據統計,目前在中國工業機器人市場,85% 的伺服電機是外資品牌,其中前三名松下、三菱、安川均為日系品牌,總份額達到 45%,西門子、博世、施耐德等歐系品牌主要占據高端市場,市場份額在 30% 左右。而本土企業,大多數仍處於研制試驗階段,幾乎沒有工業化的工業機器人伺服電機。沈陽看胃病哪家醫院好

  另外,由於國產伺服電機有待升級,導致國產機器人發展困難。用一句話總結國產伺服電機目前的現狀就是,小的不小,大的不大!這個怎麽理解呢?

  小功率伺服電機,小型化不行,普遍偏長,外觀粗糙。這在一些高檔的應用上不行,尤其是在輕載 6kg 左右的桌面型機器人上,由於機器人手臂的安裝空間非常狹小,對伺服電機的長度有嚴格要求。

  其次是信號接插件的可靠性一直飽受詬病。國產伺服需要繼續改進,而且接插件的小型化、高密度化也是趨勢,與伺服電機本體的集成設計是個很好的做法,目前日系的伺服電機很多就是這樣設計的,方便安裝、調試、更換。

  伺服電機的另一個核心技術是高精度的編碼器,尤其機器人上用的多圈絕對值編碼器,嚴重依賴進口。編碼器的小型化也是伺服電機小型化繞不過去的核心技術。縱觀日系伺服電機產品的更叠,都是伴隨著電機磁路和編碼器的協同發展升級!

  目前國內的伺服電機 OEM廠 家根據市場份額,大多是仿制日系伺服電機設計,功率多在 3kw 以內,以中小功率為多。而5.5-15kw 的中大功率伺服沒有,導致有些設備上的應用,由於沒有一臺大功率的伺服電機和驅動配套,而被迫放棄掉整個系統。

  總結下來,日系伺服系統的發展模式是分層協同發展,整體性能優異,與日本的機器人發展很相似。在中國是做電機的做電機、做編碼器的做編碼器、做驅動的做驅動,沒有協同聯合,導致伺服電機和驅動系統整體性能難以做好。

  要錢途還是要前途?

  國產伺服電機的現狀就是這樣,需求大,但國產不能滿足,主要還是靠國外品牌。想要彎道超車目前來看,難度較大。不過,可以學一學芯片領域的大黑馬清華紫光,在伺服領域再造一個“紫光”,通過反向收購技術、專利,甚至拿下國外伺服品牌公司也未嘗不可。當然,有個前提——還得有錢,足夠多的錢……

  另外一種方法就是,趕緊沈下心來搞研發,而且還是不計任何成本的去搞。目前來看很少有公司會這麽幹,但肯定有!總會有人,為工業機器人安上“中國心”。

  End.

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