道阻且長，來日可期”—從減速器看工業(yè)機(jī)器人國產(chǎn)化
近年來，工業(yè)機(jī)器人的核心零部件國產(chǎn)化率持續(xù)走高，已有不少廠商取得不同程度上的突破。減速器方面，諧波減速器國產(chǎn)進(jìn)程較快；RV減速器精密性更高，技術(shù)難度更大，國內(nèi)也有雙環(huán)傳動，南通振康等廠商實(shí)現(xiàn)大批量出貨。在控制器領(lǐng)域，華中數(shù)控、新松等國產(chǎn)廠商硬件上也達(dá)到了國際先進(jìn)水平；伺服電機(jī)領(lǐng)域擁有自主專利和較大生產(chǎn)規(guī)模的國產(chǎn)廠商也不在少數(shù)。
諧波減速器和RV減速器各有所長，以工業(yè)機(jī)器人常用的減速器包括RV減速器和諧波減速器為例。工業(yè)機(jī)器人需要長時間進(jìn)行大量重復(fù)性作業(yè)，因此對于定位精度和重復(fù)定位精度要求高。除伺服電機(jī)自身的調(diào)速功能外，需要精密減速器保證各關(guān)節(jié)的運(yùn)動精度。
另外，減速器可以通過降低轉(zhuǎn)速而提高扭矩，以傳遞較大的負(fù)荷，克服伺服電機(jī)功率有限導(dǎo)致輸出扭矩較小的缺陷。與通用減速器比，機(jī)器人關(guān)節(jié)減速器要求具有傳動鏈短、體積小、功率大、質(zhì)量輕和易于控制等特點(diǎn)。諧波減速器主要用于小臂、腕部等輕負(fù)載部位。RV減速器傳動比范圍大、精度較為穩(wěn)定、疲勞強(qiáng)度較高，并具有更高的剛性和扭矩承載能力。
RV減速器的特點(diǎn)在于承受大負(fù)荷的同時保證高精度，減速齒輪需要具有耐磨性和高剛性，因此要求較高的材料成型技術(shù)，尤其是材料化學(xué)元素控制和表面熱處理方面。同時，保證高精度需要較高的減速比，需要具備無側(cè)隙、微進(jìn)給的特點(diǎn)，因此對精密加工及裝配技術(shù)要求很高。諧波減速器的優(yōu)勢則在于零部件數(shù)目少，但動態(tài)特性抗沖擊能力會相對較差。
減速器行業(yè)門檻高，整體市場呈寡頭格局。工業(yè)機(jī)器人成本中核心零部件成本占比，僅減速器一項(xiàng)便占到總體成本的31%。此外，工業(yè)機(jī)器人的壽命一般為 8-10年，而減速器的使用壽命通常在兩年左右，且一套機(jī)器人通常需要4-6個減速器?？深A(yù)估，國內(nèi)減速器市場龐大。
減速器產(chǎn)品開發(fā)周期長、資金投入大、技術(shù)復(fù)雜度高。全球減速器行業(yè)集中度高，由國外少數(shù)廠商壟斷。工業(yè)機(jī)器人減速器市場主要被日本兩大企業(yè)占據(jù)。全球范圍內(nèi)，從事精密減速器研發(fā)、生產(chǎn)的廠商主要包括納博特斯克、哈默納科、日本新寶、住友、綠的諧波、大族諧波、南通振康、中大力德等。其中，哈默納科是諧波減速器行業(yè)龍頭，納博特斯克是 RV 減速器行業(yè)龍頭，兩家公司占據(jù)了全球工業(yè)機(jī)器人減速器約70%的市場份額。同時隨著國內(nèi)廠商在材料成型技術(shù)的突破以及工藝的積累，憑借高性價(jià)比，國內(nèi)廠商已逐步搶占更多國內(nèi)市場份額。
隨著國內(nèi)機(jī)器人本體廠商對上游國產(chǎn)零部件的接受度越來越高，且隨著機(jī)器人行業(yè)發(fā)展，減速器還可以應(yīng)用于太陽能光伏跟蹤系統(tǒng)、無人叉車、AMR無人搬運(yùn)車、自動分揀系統(tǒng)、服務(wù)機(jī)器人等高端領(lǐng)域，國產(chǎn)零部件取代國外零部件的空間非常大。在工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈上下游的配合之下，國產(chǎn)機(jī)器人零部件與機(jī)器人本體都將在各自的賽道上大展身手。
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