機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈圖
零部件：核心在于控制
機(jī)器人本體的核心零部件包括伺服、減速器和控制器。以六軸關(guān)節(jié)型機(jī)器人為例，每臺(tái)機(jī)器人標(biāo)配六臺(tái)伺服，六臺(tái)減速器和一個(gè)控制器。電機(jī)與減速器在機(jī)器人內(nèi)部，控制器也就是控制柜，通過電纜與機(jī)器人本體相連。
機(jī)器人的控制過程是由控制器發(fā)指令給伺服驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過減速機(jī)執(zhí)行動(dòng)作。其中，技術(shù)門檻最高的是減速機(jī)，其次是伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)，再次是控制器。但這里說(shuō)的門檻是指功能性的門檻，也就是做出來(lái)的門檻。
三大核心零部件的減速器、伺服和控制柜成本分別占機(jī)器人成本的30%～50%，20%～30%，10%～20%。
（1）減速器
減速器工作原理，是把電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，從而得到大的轉(zhuǎn)矩?？梢缘韧谄囋谏掀聲r(shí)需要減速的道理。
減速器成本，平均占機(jī)器人本體成本的30%。由于減速器供應(yīng)商較少，近乎壟斷，故國(guó)內(nèi)機(jī)器人本體的減速機(jī)采購(gòu)價(jià)格更高，減速機(jī)占本體比例可達(dá)40%～50%。
減速器分為諧波減速器和RV減速器。
諧波減速器用于小型機(jī)器人或大型機(jī)器人末端幾個(gè)軸，特點(diǎn)是體積小、重量輕、承載能力大、運(yùn)動(dòng)精度高，單級(jí)傳動(dòng)比大。國(guó)際上HarmonicDrive公司幾乎壟斷了整個(gè)工業(yè)機(jī)器人諧波減速器領(lǐng)域，目前全球市場(chǎng)占有率高達(dá)80%。國(guó)內(nèi)諧波減速器的產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，以綠的發(fā)展最快，已經(jīng)與部分國(guó)產(chǎn)機(jī)器人甚至外資機(jī)器人廠家供貨試用，發(fā)展到今年有望突破三萬(wàn)臺(tái)，在國(guó)內(nèi)諧波減速器市場(chǎng)占有率超過50%。
RV減速器適用于在重載機(jī)器人。一般應(yīng)用于重載機(jī)器人的腿部腰部和肘部三個(gè)關(guān)節(jié)。相比諧波減速器，RV減速器具有更高的疲勞強(qiáng)度、剛度和壽命，不像諧波傳動(dòng)那樣隨著使用時(shí)間增長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)精度會(huì)顯著降低，其缺點(diǎn)是重量重，外形尺寸較大。RV減速器的關(guān)鍵在于加工工藝和裝配工藝。
日本的納博特斯克（帝人）在RV減速器市場(chǎng)占有全球60%的市場(chǎng)份額。國(guó)內(nèi)廠家南通振康和恒豐泰花費(fèi)了6～8年時(shí)間，目前在RV減速器國(guó)內(nèi)品牌中位于前列。
（2）伺服
所謂“伺服”，源于希臘語(yǔ)“奴隸”的意思。“伺服機(jī)構(gòu)”就是一個(gè)得心應(yīng)手的馴服工具，服從控制信號(hào)的要求而動(dòng)作。在信號(hào)來(lái)到之前，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)；信號(hào)來(lái)到之后，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng)；信號(hào)消失，轉(zhuǎn)子能即時(shí)自行停轉(zhuǎn)。
機(jī)器人用伺服電機(jī)要求控制器與伺服之間的總線通訊速度快；伺服的精度高；另外對(duì)基礎(chǔ)材料有加工要求。特別是像機(jī)器人末端執(zhí)行器（手爪）應(yīng)采用體積、質(zhì)量盡可能小的電機(jī)，尤其是要求快速響應(yīng)時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)必須具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，能經(jīng)受得起苛刻的運(yùn)行條件，可進(jìn)行十分頻繁的正反向和加減速運(yùn)行，并能在短時(shí)間內(nèi)承受過載。
伺服中主要的三大零部件為：馬達(dá)、驅(qū)動(dòng)器、編碼器。目前國(guó)內(nèi)在馬達(dá)和驅(qū)動(dòng)器制造方面都有所突破，而編碼器的生產(chǎn)制造水平與國(guó)際水平還有差距。伺服有可能實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代的零部件。
?。?）控制器
機(jī)器人控制系統(tǒng)是機(jī)器人的重要組成部分，用于對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制，以完成特定的工作任務(wù)。它是機(jī)器人大腦，它以算法為核心。其主要基本功能如下：
位置伺服——機(jī)器人多軸聯(lián)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)控制、速度和加速度控制、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)取?/p>
示教——所謂示教，就是當(dāng)用機(jī)器人代替人進(jìn)行作業(yè)時(shí)，必須預(yù)先對(duì)機(jī)器人發(fā)出指示，規(guī)定機(jī)器人應(yīng)該完成的動(dòng)作和作業(yè)的具體內(nèi)容。這個(gè)過程就稱為對(duì)機(jī)器人的示教或?qū)C(jī)器人的編程?！?/p>
各種接口——如與外圍設(shè)備聯(lián)系（輸入和輸出接口、通信接口、網(wǎng)絡(luò)接口、同步接口）。人機(jī)接口（示教盒、操作面板、顯示屏）。傳感器接口（位置檢測(cè)、視覺、觸覺、力覺等）。
坐標(biāo)設(shè)置——為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)設(shè)置坐標(biāo)系。
存儲(chǔ)——存儲(chǔ)作業(yè)順序、運(yùn)動(dòng)路徑、運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)速度和與生產(chǎn)工藝有關(guān)的信息。
故障診斷安全保護(hù)——運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視、故障狀態(tài)下的安全保護(hù)和故障自診斷?！?/p>
控制器硬件部分占機(jī)器人本體成本10%～20%，但軟件部分卻承擔(dān)著機(jī)器人大腦的職責(zé)。可以說(shuō)，外資機(jī)器人使用的硬件零部件類似，采購(gòu)成本也相似。而不同品牌的機(jī)器人精度速度各有優(yōu)勢(shì)，究其根本原因是不同品牌的機(jī)器人對(duì)零部件的駕馭設(shè)計(jì)與控制算法的不同。這才是不同品牌的機(jī)器人在技術(shù)層面的核心競(jìng)爭(zhēng)力?！?/p>
對(duì)國(guó)產(chǎn)機(jī)器人廠家而言，減速器與伺服目前難以突破的核心在于基礎(chǔ)工業(yè)，如材料、熱處理工藝、精加工工藝等。而這些，并不是自動(dòng)化廠商想要做好就能夠做好的，需要整個(gè)基礎(chǔ)工業(yè)和加工水平的提升。而這需要時(shí)間與經(jīng)驗(yàn)的雙重積累。
機(jī)器人本體
機(jī)器人本體按照機(jī)械結(jié)構(gòu)分，可分為直角坐標(biāo)機(jī)器人，SCARA機(jī)器人，關(guān)節(jié)型機(jī)器人，并聯(lián)機(jī)器人及其他。全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)主要為關(guān)節(jié)型全球工業(yè)機(jī)器人。
機(jī)器人集成
機(jī)器人集成是指在機(jī)器人本體上加裝夾具及其他配套系統(tǒng)完成特定功能。機(jī)器人本體是標(biāo)準(zhǔn)品，可理解為一只手臂?！ ?/p>
系統(tǒng)集成就是給這只手臂安裝上手（夾具），復(fù)雜的系統(tǒng)集成還需要安裝眼睛（視覺控制）、觸覺（力控）等完成相應(yīng)動(dòng)作及功能。甚至提供工作站或配套生產(chǎn)線?！?/p>
2013年，機(jī)器人與其相關(guān)軟件及系統(tǒng)的全球總交易為290億美元，其中中國(guó)交易量為95億美元，為全球最大機(jī)器人市場(chǎng)。預(yù)計(jì)到2020年中國(guó)機(jī)器人系統(tǒng)集成市場(chǎng)將達(dá)2000億元?！?/p>
國(guó)產(chǎn)品牌在搬運(yùn)、噴涂等對(duì)精度要求不高的領(lǐng)域已經(jīng)有所滲透。焊接應(yīng)用由于外資品牌的強(qiáng)勢(shì)地位滲透較慢。而裝配、打磨等則由于對(duì)工藝要求較高而滲透較慢。對(duì)比國(guó)產(chǎn)機(jī)器人及外資機(jī)器人在不同應(yīng)用中的機(jī)器人銷量，可以看到國(guó)產(chǎn)機(jī)器人在搬運(yùn)應(yīng)用中的占比奇高。這主要是由于國(guó)產(chǎn)機(jī)器人以中低端機(jī)器人為主，而中低端機(jī)器人又以搬運(yùn)應(yīng)用為主。
機(jī)器人下游最終用戶可以按照行業(yè)分為：汽車工業(yè)，一般工業(yè)。一般工業(yè)中又可以分為食品飲料，石化，金屬加工，醫(yī)藥，3C，塑料，白家電等等。按照IFR的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，汽車及零部件在機(jī)器人的銷售中占比最高。其次是電子、金屬、塑料石化等。
當(dāng)前，我國(guó)3C行業(yè)機(jī)器人有望出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。中國(guó)是全球最大的3C制造基地，據(jù)統(tǒng)計(jì)集中了全球70%的3C產(chǎn)品產(chǎn)能。以手機(jī)為例，2000年到2013年，中國(guó)手機(jī)產(chǎn)量增長(zhǎng)了66倍，快速增長(zhǎng)的手機(jī)行業(yè)一直在推動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化升級(jí)。
機(jī)器人在3C行業(yè)應(yīng)用廣泛。生產(chǎn)線的各個(gè)環(huán)節(jié)都可以用到，如跟CNC加工中心配合做殼蓋類零部件的上下料，手機(jī)、電腦等外殼的噴涂，玻璃基板和顯示屏的搬運(yùn)，各種精密零部件的裝配等。與汽車產(chǎn)業(yè)主要使用大型六軸串聯(lián)機(jī)器人不同，3C行業(yè)使用的機(jī)器人偏小型，類型更多樣，直角坐標(biāo)機(jī)器人做點(diǎn)膠、涂膠、錫焊等，小型六軸機(jī)器人做分揀、裝配、檢測(cè)等，中型機(jī)器人配合力覺和視覺做拋光打磨等精加工。
