郵箱:398678489@qq.com
固 話:0592-6212048
手 機:13950192521
Q Q:398678489
地址:廈門市集美區杏北二路146-148號
工業機器人
工業機器人產業構成分為上游、中游、下游。上游包括一些關鍵的核心部件,中游主要是指本體以及集成技術,下游包括二次開發以及周邊設備的開發。
現在的工業機器人技術可以說基本集中在了日本和歐洲。在日本,它的關鍵性部件——減速器是遙遙領先的,并且已經形成了很強的技術壁壘;德國的工業機器人原材料、本體零部件具有很大的優勢;在中國,我們現在的機器人產業是處在產業鏈的下游,主要是系統集成、二次開發、定制性部件和售后服務。也就是說,我們的技術還處在低端。
由于發達國家的勞動力出現地比較早,環境的因素也促使他們很早就開始發展工業機器人,從而形成了先發的優勢。比如美國,從上世紀50年代已經提出了“工業機器人”的概念;而日本在70年代就已經形成了工業機器人產業化的發展。他們有深厚的技術積累,包括一些關鍵部件的核心技術。從現在的產能和保有量來看,日本的產能達到66%,它的保有量大概每萬人300多臺;而中國的保有量還是比較低的,可正因為低,所以在中國有更大的市場。
近年來,從全球工業機器人的銷售數據來看,中國是年年遞增,2016年達到29萬臺,到2019年可能將會突破40萬臺。工業機器人的社會需求還是非常旺盛的,并且它保持了比較高的增長速度,未來十年,全球工業機器人的銷量平均增長將會保持在12%左右。
現在的工業機器人的應用也非常集中,集中在這樣五個國家:中國、韓國、日本、美國、德國。這些國家工業機器人的銷量占到了75%。而從2013年以后,中國就成了全球最大的工業機器人市場。
在應用行業上來說,最大的應用行業在汽車制造領域,它占了38.7%,其實在國內這個數量還要大的多,接近50%都是用在汽車制造領域。電力/電子行業這幾年的應用量增長非???,現在已經達到了21%左右,并且這個比例還會進一步提高。尤其是在我們國家,我們國家的電子產品的生產能力占全球的大概百分之六七十。在中國,電力/電子行業,工業機器人的應用將會有更大的市場。
從品牌來講,現在的工業機器人市場份額被四大品牌所占有:KUKA20%,FANUC15%,YASKAWA15%,ABB10%,他們加起來超過了60%。
四大品牌基本上可以分為兩系:歐系和日系。ABB、庫卡是歐系的代表,他們的主要應用領域是汽車制造,在3C、汽車加工等方面也有一些新的應用;對日系來說,它的主要應用領域也是汽車工業,而且日系在電子行業當中的應用技術做得也比較好。這兩年的用量增加地也非???,因為他們的工業機器人和視覺系統相結合,形成比較精密的裝備。
2 我國工業機器人發展現狀
從2013年以來,我國的工業機器人的技術發展也非???,主要得益于國家政策保障、宏觀經濟促進、社會環境推動、技術發展支撐這四個方面。
勞動力的成本增加之后,也迫使人們用機器人來代替人進行生產。同時,我們的一些關鍵性的核心部件逐漸國產化,對于低端的機器人已經實現了核心部件的國產化,但是高端還不行;隨著新技術的出現,將會促進機器人技術的進一步發展。
我國工業機器人的銷售量這幾年逐年提升,2013年是3.7萬臺左右,到2016年接近9萬臺。
從技術層次度上來說,從2015年已經開始進入了市場的啟動期,我們現在正處在一個技術的快速發展期。大概在2025年左右,工業機器人技術將會在我們國內實現大發展。
截止2016年全國已建和在建的工業機器人產業園區近50家;有影響力的機器人公司預計有800多家;上市公司涉及機器人業務的公司超過50家;中國內地機器人企業2015年增長了30%?,F在,大家都充分認識到了機器人的重要性,各地都在積極發展機器人。
具有代表性的我國工業機器人企業包括新松機器人自動化有限公司、哈爾濱博實自動化股份有限公司、南京埃斯頓自動化有限公司。
我們國家非常重視減速器、伺服器、控制器這三項關鍵零部件研發,這三大關鍵零部件占工業機器人成本比重超過70%。這些在過去基本依靠國外技術,我們現在也逐漸有了自己的產品。
精密減速機,現在國內代表性企業有南通振康、蘇州綠的。
RV減速器企業:南通振康、秦川發展、山東帥克,他們也都有了自己的產品,而且產品的性能與日本的相比也差不了多少。
現在減速器性能好的可以很好,但是在很多時候我們的原材料還達不到要求,在這方面還需要進一步努力。
諧波減速機來說,蘇州綠的做得比較好,他們攻克了核心技術,有別于其他國家的產品,它的性能指標也基本上達到了國外的性能指標,但是產品的一致性和量化方面還有待于提升。
伺服系統分為歐美系和日系,歐系有西門子、Lust、博世力士樂、倍福等;日系主要有安川、松下、三菱等。
控制器:國外的四大家族都有自己的控制器,而我們國內的固高驅控一般用在低端產品上。
他們在關鍵部件上的研發為工業機器人的國產化作出了巨大貢獻。
3我國工業機器人發展瓶頸
發展瓶頸1:國際廠商先發優勢,國產機器人市場份額低。
要進行市場份額的突破,就得占領高端市場,我們現在基本上是走低端市場,我們要想辦法走高端市場。
發展瓶頸2:減速器、伺服機等核心零部件性能有待提高。
比如精密減速機在額定扭矩和傳動效率等方面需要進一步提升。
伺服系統的電機動態響應、過載能力、效率等方面存在差距;工業機器人需要15個系列,而我們現在還達不到這樣一個水平。
控制器硬件方面差距較??;軟件實現的構建、控制算法、二次開發方面存在差距;動力學性能有待完善;工藝軟件包、工藝應用上尚有差距。
工業機器人系統:核心技術缺失、產業空心化,國產機器人產業面臨性能與成本的雙重壓力;產品低端化、低水平重復,國產機器人產業需求與現有產品性能之間的矛盾突出;前沿技術研究零散,系統性支持缺失,占領機器人技術及產業國際制高點形勢嚴峻。
發展瓶頸3:原材料缺失,導致企業生產成本上升。
今后的工業機器人會使用碳纖維、尼龍等復合材料。
發展瓶頸4:缺少高端技術人才,與國際發達國家存在一定差距。
現在國家已經意識到了這個問題,目前全球一共有28家高校建立了機器人工程的專業,有一些學校像湖南大學、東南大學、東北大學甚至都成立了機器人學院來培養機器人的專業人才。
4 工業機器人未來發展趨勢
工業機械手、工業機械臂,它所做的工作是要求有速度、精度、重載的,但是靈活性還不夠。
人類工作分工比例:胳膊為主20%,雙手為主80%。富士康有百萬臺工業機器人的應用計劃,但最后并沒有達到它的目標,因為它的很多工作需要手部的操作,而不是臂的問題。
現在的工業機器人可以講還是殘疾的機器人,還需要進一步完善。
對于現有的工業機器人要擴展它的功能、提高它的性能,使它變成一個智能設備。新型機器人研發上,我們希望研發靈巧性的機器人,包括雙臂機器人、柔性機器人、靈巧手、智能傳感機器人等。
以前的機器人只是一個“機器”人,能做的都是一些簡單的、低級的任務,相對來說對環境適應能力比較差。我們希望通過技術的進步,提升機器人的性能,真正讓“機器”變成人,使它能夠完成復雜、高級的任務,適應環境的變化。
機器人現在正在進行著由“機器”向人進化的過程中。
現在的機器人只是一個傳統的特殊設備,它在一些關鍵性的環節上進行應用,與人之間是互補的關系,但可以滿足市場對質量和效率的要求。新一代機器人才可以叫“機器人”,它的應用更加普遍,可以實現與人的替代關系,可以滿足市場對新制造模式的需求,減人力、降成本、提高產品競爭力。
除此之外,還需要考慮機器人的應用場景,我們不要只是盯著高端應用,也要注意低端應用。比如衛浴五金(打磨拋光),看似簡單的工作,如果要讓機器人來做,它要有一些力的感知等要求,它的應用要求甚至要比用在汽車生產線上的還要高,比如它要防水、防塵、防爆;力控制、離線編程、曲面規劃、打磨工藝。這個行業對價格也非常敏感,如何做低成本的系統,這是大家要考慮的。
對于工業機器人來講,一定要和傳感相結合,尤其是與視覺相結合,來擴展工業機器人新的應用,同時也使得工業機器人更加適應于環境的變化、任務的變化。
工業機器人今后也不再只是做一些單元性的機器人單元,要走向“數字化工廠”。
這是現有的機器人,我們希望做到下一代工業機器人,包括柔性臂、雙臂人機協同,要具有安全性、交互性。
要做到這一點必須挑戰四個任務:環境挑戰、任務挑戰、行為方式挑戰、自然交互挑戰。
針對上面的這幾個挑戰,我們要重點研究的問題包括:
(1)環境理解問題:研究機器人在自然、不可預知、動態環境中的感知。
(2)行為方式及安全問題:研究機器人和人在緊密接觸、密切配合行為過程中確保人-機-物安全的技術。
(3)交互問題:研究機器人作為“人類助手”、乃至進入普通人生活相適應的友好、智能、自然的人機交互技術。
過去都是以機器為中心,人推動搖控器、手把手教機器人怎么干活;今后應該以人為中心。機器人來適應人,比如人打個手勢,機器人就知道干什么;人說一句話,機器人就能理解這句話從而做出行動;這是一個根本的改變。
(4)學習與進化問題:研究基于反饋思想的在線學習方法,通過不斷的在線學習和吸收他人的觀點,提高自身能力,實現進化,使其能夠適應外界不斷變化環境和復雜多變的作業任務。在這個問題中,要研究自主學習、協同進化、機器思維、成長發育等內容。
這是新一代機器人的典型代表,包括庫卡、ABB。它們希望機器人能和人在同一個空間當中進行作業,而不至于損傷人或者損傷自身。