【视频】“关节”减速机对国产机器人的重要性

2019-07-10 11:41

  减速机,也称机器人关节,是以工业机器人为代表的高端自动化设备的核心传动部件。在国产机器人崛起道路上,减速机的产业化、自动化是非常重要的内容。

  关节减速机对国产机器人的重要性解析

  面对劳动力成本的高企和机器人独有的精确、高效,中国在2013年就成为了全球最大的机器人市场,长三角、珠三角等制造业优势地区跑步进入机器人新时代。守着最庞大的机器人市场,国产机器人并没能近水楼台先得月,国产机器人只占到国内市场份额的5%左右。

  困扰我国机器人行业健康发展的瓶颈在于减速器、交直流伺服电机和控制器这三大核心零部件无法自给自足。

  当然,国内企业在实现核心零部件自给自足的目标上斗志昂扬,也取得了不少的成绩:

  2015年4月,苏州绿的谐波历时5年,终于攻克了机器人用精密减速器的生产技术,凭借高性能、寿命久、交期短的优势打破了日本对该技术的垄断;

新华社:核心部件受制于人国产机器人如何破局

  5月,江苏南通振康机械首批RV精密减速机出产,标志着该公司已攻克RV精密减速机的设计、加工、装配等一系列工程化技术难题,成为大陆唯一批量生产RV精密减速机的企业;

  6月,江苏泰隆集团自主研发的摆线包络精密减速器、谐波减速器、摆线钢球减速器、轮边马达减速器4款高精密减速器。这4款高精密减速器突破了日本、捷克等国外技术垄断,攻克RV机器人用减速器国际技术壁垒,实现了国产机器人用精密减速机国产化的重大突破。

  关于机器人与减速机的那些事

  机器人由三大系统组成,分别为控制系统、伺服系统、传动系统,其中传动系统中的RV减速机是机器人的关节,如同汽车的变速箱,控制着机器人力量输出和操作精度,占一台机器人成本的33%。机器人关节减速器要求具有传动链短、体积小、功率大、质量轻和易于控制等特点。一般情况下,一台通用机器人需要的减速器个数为4-8套。

FUBAO机器人核心关节减速机

  中国机器人联盟提供数据显示,未来10年,我国工业机器人市场将达到6000亿元,而一台工业机器人需要4-8个关节减速机,仅机器人减速机的市场就将超过千亿元。一位业内人士表示,倘若按照一台通用机器人配置4.5套减速器推算,那么2014-2018年,我国工业机器人对减速器的新增需求量分别将达到18.9万套、23.6万套、29.6万套、36.9万套、46.2万套。

  尽管国内对机器人用减速器的需求潜力巨大,但是目前国内市场仍被外资品牌占领,尤其是日本的厂商,全球75%的精密减速器市场都被日本垄断,国内只有少量的产品投放市场。高工产研机器人研究所(GRII)统计数据显示,截至目前,国内机器人企业数量已超过420家,但其中研究减速器的企业只有13家,而在RV减速器取得初步进展的只有5家,目前的研发仍在艰难进行中。

  减速机自主化是重中之重

  我们来看一下机器人成本构成分析:

机器人成本构成图

  减速机占比在是最高的一个单体部件,一个关节、实现一个动作都需要一台减速机来支撑。行星减速机、RV精密摆线减速机、谐波减速器作为当前机器人主流的减速机,驱动系统要求传动系统间隙小、刚度大、输出扭矩高以及减速比大,因此采用行星排圆柱螺旋齿轮传动机构或结合行星排的摆线轮传动机构设计是必然,但国内对齿轮、摆线轮尤其内轮齿圈等关键零部件的加工精度不能完全保证,尚不能形成批量化生产,目前只能严重依赖进口,严重制约了自主化市场需求,这也直接导致了减速器是国产工业机器人成本居高不下的最重要因素。

  因此,就目前情况而言。提供规模化且性能可靠的精密减速器部件是我国机器人产业化、自主化的重中之重。

  RV减速机长期被日本等国外企业垄断,导致中国机器人行业受制于人,研发机器人的RV高精密减速机被国家863计划列为重点攻关课题。随着国家机器人关节减速器生产线等重大专项支持力度的加大,企业研发投入的持续,实现机器人部件国产化、自主化,大幅降低成本和定价,我国工业机器人规模化应用的时代已经可以预期。

  【结语】

  机器人产业链上大体分为上游关键零部件、中游整机系统集成和下游应用。从产业链的角度来说,上游关键零部件和国外差距比较大。在所有核心零部件中,减速机最为关键。因此,对中国机器人机器人产业发展而言,精密减速机国产化已经迫在眉睫,国内企业苦练内功,专心技术研发与创新,是未来发展战略中的大课题。

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