國內工業(yè)機器人走高精度，硬件和軟件達不到要求，只得依賴進口，而進口零部件成本高！然而用國產的，雖價格便宜，但穩(wěn)定性對比國外還存在一定差距。

隨著中國工業(yè)機器人產業(yè)鏈逐步完善，國產工業(yè)機器人也開始逐步登上市場舞臺，希望能分得一杯羹。然而，最近有消息顯示，一臺165kg焊接機器人成本國內約為29.9萬元，國外大約為16.86萬元，如此大的成本差距，如何競爭？

機器人成本差距超10萬

我國工業(yè)機器人主要集中在本體和集成端，原因在于核心零部件缺失嚴重抬高國內工業(yè)機器人成本，制約行業(yè)發(fā)展。從成本上來看，核心零部件占工業(yè)機器人成本大頭，約72%左右。多軸工業(yè)機器人的成本構成中，機械本體約占22%；伺服系統(tǒng)約占24%；減速器系統(tǒng)約占36%；控制系統(tǒng)約占12%；其他外設約占6%。

關鍵基礎部件中，減速器控制器在國內大部分知名機器人本體制造企業(yè)均已實現(xiàn)自主生產，但和國際水平仍有差距；而另兩個關鍵基礎部件——伺服電機和減速器，仍大量依賴進口。全球減速器行業(yè)集中度很高，兩家日本公司納博特斯（Nabtesco）和哈默納科（HarmonicDrive）控制的全球機器人減速器市場超過75%，包括ABB、FANUC、KUKA、MOTOMAN在內的國際主流機器人廠商的減速器均由以上兩家公司提供。國內機器人市場主要采購以上兩家企業(yè)的減速器，但采購成本往往較高，這成為了制約國產機器人發(fā)展的主要瓶頸之一。

國產機器人比進口機器人貴，原因在零部件上。根據(jù)產業(yè)信息網發(fā)布的《2014-2019年中國釹鐵硼永磁材料產業(yè)市場分析及投資前景預測報告》，目前一臺165kg焊接機器人成本國內約為29.9萬元，而國外大約為16.86萬元。零部件成本差異是造成國內外機器人成本差距的最大因素，其中減速器是成本差異最大部分，國內和國外成本比達到4.4，控制器的國內外成本比,達2.6，伺服電機（驅動）的國內外成本比為1.68（1.95）。國內的材料消耗也更大，如在永磁同步伺服電機中釹鐵硼材料成本，國內單體用量比國外高接近1倍。工業(yè)機器人零部件亟需國產化突破，并且是規(guī)?；慨a的突破，否則沒有意義。

精密減速器：機器人不能缺失之痛

減速器對機器人意味著什么？精密減速器，是一種精密的動力傳達機構，它利用齒輪的速度轉換器，將電機的回轉數(shù)減速到所要的回轉數(shù)，并得到較大轉矩的裝置，從而降低轉速，增加轉矩。精密減速器是工業(yè)機器人最重要的零部件工業(yè)機器人運動的核心部件“關節(jié)”就是由它構成，每個關節(jié)都要用到不同的減速機產品。

按結構不同，工業(yè)機器人用精密減速器可以分為五類，RV減速器和諧波減速器是工業(yè)機器人最主流的精密減速器。精密減速器按照結構的不同，可以分為諧波齒輪減速器、擺線針輪行星減速器、RV減速器、精密行星減速器和濾波齒輪減速器五類。在精度、扭矩、剛度、傳送效率等衡量減速器的各個性能指標上，它們各有不同。其中，RV減速器和諧波減速器是工業(yè)機器人最主流的精密減速器

RV減速器和諧波減速器是工業(yè)機器人中使用最主要的減速器，RV減速器在先進機器人傳動中有逐漸取代諧波減速器的趨勢。世界75%的精密減速器市場被日本的HarmonicaDrive和Nabtesco占領，其中Nabtesco生產RV減速器，約占60%的份額，HamonicaDrive生產諧波減速器，約占15%的份額。RV減速機主要用于20公斤以上的機器人關節(jié)，諧波用在20公斤以下機器人關節(jié)。RV減速器不像諧波減速器那樣隨著使用時間的增長，運動精度會顯著降低，在先進機器人傳動中有逐漸取代諧波減速器的趨勢。但由于RV減速機組成零件更復雜，承載強度更高，不光制造難度要比諧波減速機大，其生產線投資規(guī)模遠大于諧波減速機。

我國精密減速器為起步晚，逆襲挑戰(zhàn)重重。相比日本巨頭幾十年的積淀，中國的工業(yè)機器人用精密減速器研究開始較晚，技術不成熟，形成了精密減速器不能自給自足的局面，嚴重依賴進口。RV減速器需要傳遞很大的扭矩，承受很大的過載沖擊，保證預期的工作壽命，因而在設計上使用了過定位結構，加工十分困難?？此坪唵蔚腞V減速器，實則是對我國工業(yè)基礎系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。昂貴進口的通用機床不一定能生產出精密零部件，不是僅僅引進幾臺進口設備就可以生產制造出來的，沒有吃透相關材料、熱處理、工藝等是不可能生產出精密減速器的。國內有部分公司在技術水平上取得了重大突破，目前也未形成較大的銷售規(guī)模。

國內涉足RV精密減速器的公司有上市公司秦川機床、上海機電、巨輪股份，新三板公司有唯一標的恒華股份，非上市公司有南通振康、恒豐泰、武漢精華、上海精華、山東帥克等，涉足諧波減速器的有非上市公司蘇州綠的諧波傳動科技有限公司、北京中技美克諧波傳動有限公司等。

伺服電機：國產替代空間最大

機器人電動伺服驅動系統(tǒng)是利用各種電機產生的力矩和力，直接或間接地驅動機器人本體以獲得機器人的各種運動的執(zhí)行機構，通常由伺服電機以及伺服驅動器組成。除了可以進行速度與轉矩控制外，伺服系統(tǒng)還可以進行精確、快速、穩(wěn)定的位置控制。伺服電機是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉的發(fā)動機，是一種補充馬達間接變速裝置，它將電壓信號轉化為轉矩和轉速，以驅動控制對象，可使控制速度、位置精度非常準確。

機器人對關節(jié)驅動電機的要求非常嚴格，交流伺服電機在工業(yè)機器人中得到廣泛應用。機器人對伺服電機的嚴格要求：

1）快速響應性，電伺服系統(tǒng)的靈敏性愈高，快速響應性能愈好。

2）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矩大，轉動慣量小。

3）控制特性的連續(xù)性和直線性，隨著控制信號的變化，電機的轉速能連續(xù)變化，有時還需轉速與控制信號成正比或近似成正比，調速范圍寬，能使用于1：1000～10000的調速范圍。

4）體積小、質量小、軸向尺寸短，以配合機器人的體形。

5）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，并能在短時間內承受數(shù)倍過載。交流伺服驅動器因其具有轉矩轉動慣量比高、無電刷及換向火花等優(yōu)點，在工業(yè)機器人中得到廣泛應用。

目前國內高端市場主要被國外名企占據(jù)，主要來自日本和歐美，未來國產替代空間大。目前國外品牌占據(jù)了中國交流伺服市場近80%的市場份額，主要來自日本和歐美。其中，日系產品以約50%的市場份額居首，其著名品牌包括松下、三菱電機、安川、三洋、富士等，其產品特點是技術和性能水平比較符合中國用戶的需求，以良好的性價比和較高的可靠性獲得了穩(wěn)定且持續(xù)的客戶源，在中小型OEM市場上尤其具有壟斷優(yōu)勢。未來五年，我國伺服系統(tǒng)行業(yè)受益于產業(yè)升級的影響，將保持較快增長，國產替代空間還很大。

國產伺服產品將重現(xiàn)國產發(fā)頻器癿光輝歷程，進口替代加速前行。起步相對較早的國產變頻器已經在OEM市場取得較好成績，而國產伺服產品技術正在不斷進步，我們認為本土伺服產品未來有望復制國產變頻器的發(fā)展路線，在OEM進口替代市場取得較大突破。

中國內較大的伺服品牌市場包括上市公司埃斯頓、匯川技術、華中數(shù)控、廣州數(shù)控、和利時、新時達，新三板公司北超伺服。其中，匯川技術提供的機器人解決方案中伺服電機和數(shù)控系統(tǒng)基本實現(xiàn)自給，新時達、埃斯頓部分型號機器人開始使用自行研制的控制器和伺服系統(tǒng)，北超伺服能夠為客戶提供電機與驅動器一體化產品。

控制器：與國際差距最小的機器人零部件

機器人控制器是機器人控制系統(tǒng)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(xiàn)機器人的操作空間坐標和關節(jié)空間坐標的相互轉換，完成機器人的軌跡規(guī)劃任務，實現(xiàn)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(yè)機器人的“心臟”，隨著科技的發(fā)展，工業(yè)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(yè)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(fā)。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(fā)，各品牌機器人均有自己的控制系統(tǒng)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(yè)控制器尚未形成市場競爭優(yōu)勢。

國內企業(yè)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(fā)平臺的易用性方面?？刂葡到y(tǒng)的開發(fā)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(xiàn)在控制算法和二次開發(fā)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(fā)展，國產機器人控制器應用市場面臨較好的發(fā)展契機，尤其是在運動控制領域深耕多年的企業(yè)。機器人軸數(shù)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(jié)數(shù)目，關節(jié)數(shù)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(shù)量就相對較多，即越精密的工業(yè)型機器人所用的伺服電機數(shù)量愈多。一般每臺多軸機器人由一套控制系統(tǒng)控制，也意味著控制器性能要求越高。隨著中國工業(yè)機器人的快速發(fā)展，具有較強研發(fā)能力的公司會具備更強的競爭優(yōu)勢。

經濟型本體是國產機器人本體的發(fā)展方向

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(jié)型機器人、并聯(lián)機器人及其他。不同種類或行業(yè)的機器人，對技術指標有不同的側重要求。如汽車行業(yè)的焊接機器人對關節(jié)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(yè)較多的SCARA機器人則對精度和速度要求比較高。全球工業(yè)機器人市場主要為關節(jié)型全球工業(yè)機器人。

機器人本體企業(yè)可以有效整合上游零部件企業(yè)和下游系統(tǒng)集成商。機器人本體制造商負責工業(yè)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(yè)自己實施，也可以給集成商來完成，本體企業(yè)具有有效整合上游零部件和下游系統(tǒng)集成商的入口能力。國際上的工業(yè)機器人本體制造商包括庫卡、ABB、發(fā)那科、安川電機等。國內包括新松機器人、廣州數(shù)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(shù)機器人本體公司以采購集成為主。

經濟型本體是國產機器人本體的發(fā)展方向。國外機器人行業(yè)伴隨汽車行業(yè)的成長，而且汽車行業(yè)對機器人精度、效率和穩(wěn)定性要求都非常高。在汽車領域，國內機器人企業(yè)短期不能和國外企業(yè)競爭。開發(fā)應用于汽車產業(yè)以外一般制造業(yè)的經濟型機器人是國產機器人本體現(xiàn)階段的發(fā)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(yè)可以批量化生產降低成本的通用六軸關節(jié)機器人；

2）應用于某一領域的專用機器人，如用于電子行業(yè)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(yè)，外資機器人企業(yè)行業(yè)經驗和客戶基礎優(yōu)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。

“伺服系統(tǒng)”、“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(fā)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(tǒng)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(yè)自己實施，也可以給集成商來完成。