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        2016年中國工業機器人控制器市場狀況分析

        發布時間: 2016-07-25 09:07:19 來源:安信證券

        核心提示: 機器人控制器的軟件部分是工業機器人的“心臟”,隨著科技的發展,工業機器人從下位機到上位機的應用軟件方面都有了不同程度的研究成果。

        機器人控制器是機器人控制系統的核心大腦。控制器的主要任務是對機器人的正向運動學、逆向運動學求解,以實現機器人的操作空間坐標和關節空間坐標的相互轉換,完成機器人的軌跡規劃任務,實現高速伺服插補運算、伺服運動控制。機器人控制器由機器人控制器硬件和機器人控制器軟件組成。機器人控制器的軟件部分是工業機器人的“心臟”,隨著科技的發展,工業機器人從下位機到上位機的應用軟件方面都有了不同程度的研究成果。

        控制器的市場份額基本和機器人保持一致,國內企業控制器尚未形成較大市場份額??刂破?、軟件與本體一樣,一般由機器人廠家自主設計研發。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上進行自主研發,各品牌機器人均有自己的控制系統與之匹配。因此控制器的市場份額基本和機器人保持一致,國內企業控制器尚未形成市場競爭優勢。


        機器人控制器硬件部分


        機器人控制器軟件結構

        國內企業機器人控制器產品已經交為成熟,是機器人產品中與國外產品差距最小的關鍵零部件,國內控制器與國外產品存在的差距主要在控制算法和二次開發平臺的易用性方面??刂葡到y的開發涉及較多的核心技術,包括硬件設計,底層軟件技術,上層功能應用軟件等,隨著技術和應用經驗的積累,國內機器人控制器所采用的硬件平臺和國外產品相比并沒有太大差距,差距主要體現在控制算法和二次開發平臺的易用性方面。

        未來幾年中國國產機器人將得到快速發展,國產機器人控制器應用市場面臨較好的發展契機,尤其是在運動控制領域深耕多年的企業。機器人軸數越多,對控制器性能要求也越高:機器人自由度的高低取決于其可移動的關節數目,關節數愈多,自由度越高,位移精準度也越高,其所使用的伺服電機數量就相對較多,即越精密的工業型機器人所用的伺服電機數量愈多。

        一般每臺多軸機器人由一套控制系統控制,也意味著控制器性能要求越高。隨著中國工業機器人的快速發展,具有較強研發能力的公司會具備更強的競爭優勢。

        主要控制器生產企業及代表產品

        本體:打通上下游產業鏈,體現于入口價值機器人本體是什么?機器人本體屬于設備集成的范疇。按照機械結構分,機器人本體可分為直角坐標機器人、SCARA機器人、關節型機器人、并聯機器人及其他。不同種類或行業的機器人,對技術指標有不同的側重要求。如汽車行業的焊接機器人對關節型機器人本體有較高精度和速度和要求,而碼垛類機器人、搬運機器人則對負載能力要求比較高,應用于電子行業較多的SCARA機器人則對精度和速度要求比較高。全球工業機器人市場主要為關節型全球工業機器人。


        機器人本體按結構分類圖

        機器人本體企業可以有效整合上游零部件企業和下游系統集成商。機器人本體制造商負責工業機器人支柱、手臂、底座等部件與精密減速器等零部件生產加工組裝及銷售,應用和集成可以本體企業自己實施,也可以給集成商來完成,本體企業具有有效整合上游零部件和下游系統集成商的入口能力。國際上的工業機器人本體制造商包括庫卡、ABB、發那科、安川電機等。國內包括新松機器人、廣州數控、銳奇股份、埃斯頓、埃夫特、佳士科技、亞威股仹等。國內大多數機器人本體公司以采購集成為主。




        工業機器人四大家族在本體上游的核心技術

        2014年我國工業機器人本體市場規模84億,預計2018年機器人本體市場規模為300億,還有2.7倍的空間。根據世界機器人協會的最新數據和《中國制造2025》工業機器人技術路線圖,預計我國機器人市場未來4年復合增速約為30%,若以20萬元/臺的測算,則2018年我國機器人本體市場規模為300億,是2014年的2.67倍。

        經濟型本體是國產機器人本體的發展方向。國外機器人行業伴隨汽車行業的成長,而且汽車行業對機器人精度、效率和穩定性要求都非常高。在汽車領域,國內機器人企業短期不能和國外企業競爭。開發應用于汽車產業以外一般制造業的經濟型機器人是國產機器人本體現階段的發展方向。經濟型本體包括低成本的六軸通用機器人和三、四軸專用機器人。經濟型本體分為兩類:1)國產核心零部件可以突破,國內機器人企業可以批量化生產降低成本的通用六軸關節機器人;2)應用于某一領域的專用機器人,如用于電子行業的SCARA機器人、桌面機器人就屬于經濟型本體中的專機,這類專用機器人通常三、四軸(國外通常稱為機械手)。在電子、家電制造、金屬制造、塑料化工、食品等行業,外資機器人企業行業經驗和客戶基礎優勢并不明顯,客戶更加注重機器人產品的性價比,這是國產機器人的超車機會。


        2015年我國機器人安裝數量按行業分布
          長期看好能研制出適合中國市場需求的,具備成功五要素的機器人企業?!八欧到y”、“控制器”、“核心算法”、“精密減速器”,以及“應用和集成技術”這五大核心技術被稱為機器人本體的“成功五要素”。國內機器人本體要發展的好,在這五大領域至少要有2個是擅長的。
          首先伺服系統和控制器這兩塊要吃透,然后在核心算法方面需要做到比較好。高精度機械傳動(即減速機)可以采用外購。應用和集成可以本體企業自己實施,也可以給集成商來完成。

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