1.行業(yè)介紹

工業(yè)機器人的概念最早由喬治.德沃爾在1954年提出，發(fā)展至今已經超過65年的歷史了。何謂工業(yè)機器人？它是面向工業(yè)領域的多關節(jié)機械手或多自由度的機器裝置，它能自動執(zhí)行工作，是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現代的工業(yè)機器人還可以根據人工智能技術制定的原則綱領行動。

隨著人類社會的發(fā)展，傳統勞動力供應飽和這一狀況將會持續(xù)嚴重起來，機器人替換人類進行生產勞動與服務將是一個剛性需求，這也注定了工業(yè)機器人的發(fā)展是持續(xù)上升與發(fā)展的。

1.1 工業(yè)機器人的發(fā)展階段

工業(yè)機器人至今已經超過65年的發(fā)展歷程了，其最先大面積應用是在日本，當今全球工業(yè)機器人品牌排行榜前10家中有5家是來自日本。這一現象并不是偶然發(fā)生的，日本本國勞動力嚴重不足的剛性需求，以及上世界60-70年代日本高速的經濟發(fā)展形成了強烈的反差，因此，機器人在日本政府的大力支持下，得到了廣泛的應用與發(fā)展，從而有效地緩解了勞動力不足的狀況，為日本經濟的高速發(fā)展提供了保障。

總體來說，工業(yè)機器人的發(fā)展經歷了四個階段：

1) 初步發(fā)展：上世紀60-70年代初，主要以日本川崎重工為代表，該企業(yè)第一次引入機器人與相關技術，導入車間，并研制出第一臺川崎機器人；

2) 爆發(fā)增長：上世紀70-80年代初，仍然是日本為主要地點，日本實現機器人國產化，1970-1980年日本機器人產量復合增速30%以上。同期間德國等歐洲國家也開始大量導入機器人技術，與日本一起推動機器人的爆發(fā)增長；

3) 普及提高：上世紀80-90年代初，伴隨韓國等新興經濟體的快速發(fā)展，以及日本德國美國的機器人應用進一步普及，使得機器人應用已經在發(fā)達工業(yè)國家成為普及，以日本為例，這一時期已經成為名副其實的機器人王國，機器人保有量達到10萬臺以上；

4) 平穩(wěn)增長：上世紀90年代初至今，以中國為代表的新興經濟體為機器人發(fā)展帶來了巨大的活力，中國用10年時間幾乎走完了日本等發(fā)達國家20年的機器人推廣道路，迅速完成從上游核心零部件到中游本體，再到下游集成的布局。但是由于日本德國韓國等發(fā)達經濟體的市場飽和，整體機器人行業(yè)處于平穩(wěn)增長狀態(tài)，并未形成再次爆發(fā)的局面；

當前，中國、日本、韓國、美國、德國五個國家消費了全球73%的機器人，同時也是全球重要的機器人制造大國，特別是中國，后來居上，成為世界上第三個具備完整產業(yè)鏈的國家(另外兩個是日本與韓國，美國與德國缺乏核心減速器企業(yè)，不具備完整產業(yè)鏈)。

1.2 工業(yè)機器人應用與技術發(fā)展

工業(yè)機器人應用與其主要的產業(yè)鏈布局緊密相關，總體來說，工業(yè)機器人產業(yè)鏈為上游的核心零部件，中流的機器人本體，以及下游的系統集成應用領域。

1) 上游：核心零部件

主要是伺服系統、減速器與控制系統三大部分，其中伺服系統目前國內已經基本實現國產化，禾川股份已經成為第一品牌，在細分本體市場占比達到近30%；

2) 中游：機器人本體

本體按照其機械構造和屬性，一般分為：多關節(jié)機器人(4、6軸)、SCARA、Delta（并聯）、協作機器人、機械手與AGV；

3) 下游：系統集成應用領域

機器人應用領域已經深入到各行各業(yè)，幾乎無處不在，例如汽車電子、3C電子、金屬加工、像素等等，僅僅描述行業(yè)已經無法展現機器人應用的信息，而是要挖掘具體的機器人工作屬性區(qū)別，例如是焊接或是搬運，是裝配還是噴涂等，可總結分類如圖1；

圖1.機器人應用領域分類

基于機器人的上、中、下游的發(fā)展，可以展現出機器人的主要的技術發(fā)展歷程，主要是四個階段：

1) 替代低精度的重復勞動：主要是核心零部件與本體的組合搭配，且核心零部件的要求較低；

2) 替代高精度的重復勞動：主要是核心零部件與本體的組合搭配，且核心零部件具備高精度運動控制要求，控制器、伺服與減速機具備高要求，算法、精度、一致性均要保障；

3) 高精度機械運動+高精度感官能力：在核心零部件高要求與本體組合的基礎上，系統集成需要強勢介入，結合生產工藝實現工藝應用提升，相比人工操作有明顯的工藝提升性和不可替代性；

4) 高精度機械/感官能力+深度學習：在核心零部件高要求與本體組合的基礎上，系統集成商需要強勢切入，并運用5G技術結合AI技術，使得機器人具備深度自學習能力，積累工藝經驗，自主改善，不僅與人工相比具備不可替代性，更能體現智能性和快速學習能力；

其中第四點就是AI的技術與機器人的高度融合，也是當前機器人技術發(fā)展的趨勢，在AI部分，中國已經走到了世界的前列，中國也具備相當的機會比肩日韓，共同引領世界機器人的發(fā)展潮流：

2.禾川股份工業(yè)機器人自動化方案介紹

工業(yè)機器人行業(yè)設備整體對自動化方案的要求主要體現在機電一體化的融合上，必須保證運動平穩(wěn)、可靠，同時，能夠節(jié)約空間、能耗與工時，畢竟機器人就是用來替換人的勞動，必須在經濟面、效率面和保環(huán)節(jié)能面有顯著的提升，否則，將會遲緩機器人替換人工操作的進程。

可大致將工業(yè)機器人對自動化方案要求總結如下：

1) 完整的電機體系：慣量體系、法蘭面與尺寸等均可靈活滿足需求；

2) 一體式設計架構：實現高緊湊節(jié)省空間，積極推廣一體機式驅動器架構或驅控一體架構；

3) 工業(yè)以太網導向：EtherCAT或CANopen為主要通訊，節(jié)省配線節(jié)省工時保證同步周期與高響應；

4) 高速高精：具備相當的高速高精需求，必須基于高頻寬處理與高精度編碼器需求；

禾川股份具備完整的伺服產品系列，可滿足

EtherCAT,CANopen以及普通脈沖型的需求，具備高響應頻寬，同時具備多軸一體機，在工業(yè)機器人行業(yè)具備廣泛的應用性。當前，禾川伺服產品已經成為工業(yè)機器人領域的國產第一品牌，2019年禾川伺服在機器人和機械手行業(yè)用量已經超過1億元，特別是在多節(jié)關節(jié)機器人領域，禾川伺服在國產伺服中占比23%，遠超其他國產品牌。

圖2.2019國產多關節(jié)機器人伺服占比分布

2.1 禾川股份X3E一體機介紹

如圖4所示，禾川股份X3E一體機是專注機器人行業(yè)應用的高精產品，其具備如下特性：

1) 更輕?。后w積節(jié)省明顯(4合1節(jié)省40%，6合1節(jié)省50%)

2) 更節(jié)能：共直流母線設計，降低制動頻次，能好節(jié)省明顯(4合1節(jié)省20%，6合1節(jié)省30%)

3) 更高效：模塊化設計，積木式組裝，機柜布線明顯節(jié)省，降低工時，便于維護(4合1節(jié)省30%，6合1節(jié)省50%)

4) 更穩(wěn)定：通訊線傳導干擾降低，改善EMC

5) 更經濟：內置動態(tài)制動及抱閘繼電器

6) 更高速：背板通訊設計架構，大幅度提高通訊同步周期

7) 豐富的通訊協議：支持標準EtherCAT，CANopen，ModbusRTU

8) 調試便捷：陷波調整與共振抑制功能，自整定PI

9) 最短伺服電機：實現機構電機安裝最大空間節(jié)省

圖3.禾川股份X3E一體機與伺服電機

禾川推出X3E一體機將會在機器人應用領域持續(xù)行業(yè)深耕步伐，為廣大機器人廠家提供更為專用、專精的產品方案。

2.2禾川股份X3E一體機應用

禾川股份X3E一體機憑借自身高度貼合工業(yè)

機器人行業(yè)需求，已經得到了廣泛的應用，例如多關節(jié)機器人、注塑機械手與沖壓機械手等領域。

圖4.禾川股份X3E一體機工業(yè)機器人應用

基于禾川股份X3E一體機應用下的工業(yè)機器人設備，具備如下通用特性：

1) 更高響應：高速同步通訊，多軸協同，提升空間插補響應，軌跡更平順

2) 更高精度：干擾降低，內部多軸協同控制，提升控制精度

3) 更穩(wěn)定運行：24小時不停生產，品質更穩(wěn)定

3.結論

工業(yè)機器人是滿足勞動力剛性需求的產業(yè)，隨著勞動力的持續(xù)吃緊，工業(yè)機器人的需求仍然是持續(xù)增強的，特別是對于中國這樣的潛在超級工業(yè)大國，工業(yè)機器人的需求還遠遠未達到飽和值，將會隨著中國自動化程度的提升而持續(xù)進行機器人應用升級與替換。

但是由于資源的過度投入，使得在短暫時期內，中國機器人市場出現供大于求的不合理局面，從而使得機器人行業(yè)生態(tài)鏈出現非健康非持續(xù)發(fā)展，無論是上、中、下游都出現惡心競爭的局面，使得行業(yè)內出現短暫的蕭條，但是這不可逆轉中國工業(yè)自動化持續(xù)提升，工業(yè)機器人持續(xù)需求的大局。隨著對工業(yè)機器人技術平臺的不斷提升，資源重疊現象將有效消除，真正專注專精的企業(yè)將最終脫穎而出，而淘汰資源重疊，毫無競爭力的企業(yè)，從而營造出一個合理健康的產業(yè)生態(tài)。

浙江禾川科技股份有限公司，憑借多年在伺服系統領域的沉淀，持續(xù)專注于機器人市場，不斷研發(fā)與升級自身產品線，從而推出適合機器人市場需求的高精產品，成為中國機器人伺服系統第一國產品牌。隨著中國制造2025與工業(yè)強國戰(zhàn)略的不斷深入，禾川股份將進一步提升自身技術底蘊，為中國工業(yè)機器人的發(fā)展貢獻力量。