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工业机器人(核心零部件之一)控制器 市场现状及国产替代分析
2018-1-4  来源:转载  作者:-

  
   工业机器人的“三大”核心部件包括伺服电机、减速机和控制器,这三大核心部件是机器人进步与发展的关键所在,也是制约我国机器人发展的重要瓶颈。“今天,我们将重点谈谈工业机器人控制器市场现状及国产化替代。控制器作为工业机器人最为核心的零部件之一,对机器人的性能起着决定性的影响,在一定程度上影响着工业机器人的发展。
 
  数据显示,在工业机器人的总成本中,三大关键部件约占机器人总成本的80%左右。其中,减速机占比最高,约为33%~38%,驱动及伺服电机约占20%~25%,控制器约占10%~15%,机器人本体在总成本中占比只有20%左右。目前除了本体以外,我国工业机器人核心零部件大部分依赖进口。
 
  相较于工业机器人伺服系统和减速机,国产机器人控制器在某种程度上已经具备了自己的技术优势和市场基础(见表1)。
  

 表1 三大核心零部件规模、成本及品牌企业的对比
   
  
 
  工业机器人控制系统的主要任务是控制机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹,操作顺序及动作的时间等。它同时具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。
 
  机器人自由度的高低取决于其可移动的关节数目,关节数愈多,自由度则越高,位移精准度也愈出色,其所需使用的伺服电机数量就相对较多;换言之,愈精密的工业型机器人,其所需的伺服电机数量愈多。一般每台多轴机器人由一套控制系统控制,这也就意味着对控制器性能的要求越高。
 
  外资企业占据机器人控制器的主导地位
 
  控制器、软件与本体一样,一般由机器人厂家自主设计研发。目前,国外主流机器人厂商的控制器均为在通用的多轴运动控制器平台基础上进行自主研发,各品牌机器人均有自己的控制系统与之匹配。因此,控制器的市场份额基本和机器人保持一致。近年来,国产控制器虽然有了长足的进步和发展,但尚未形成真正强有力的市场竞争优势。
  
  
2017上海机器人展上,上海发那科机器人有限公司总经理钱晖介绍新品R-30iB Plus机器人控制器
  
  
表2 国内外机器人本体企业自主控制器系列

    
       国产机器人控制器产品得到了快速发展
 
  近年来,国内运动控制(包括CNC)技术有了较快的发展。经过多年的沉淀和技术积累,国内机器人控制器所采用的硬件平台和国外产品相比并没有太大差距,主要差距体现在控制算法和二次开发平台的易用性方面。随着技术和应用经验的积累,国内企业的机器人控制器产品相对较为成熟,是机器人产品中与国外产品差距最小的关键零部件。
 
  一些传统生产数控设备的厂家开始研制具有运动控制特征的产品。为了提高机械设备的生产效率和产品质量,越来越多的机械设备制造厂商开始使用并且逐渐熟悉通用运动控制系统,使得通用运动控制产品在很多原来运用不多的领域开始扩展开来。同时,部分数控设备厂家进行了机器人专用运动控制产品的开发和行业应用的推广,并逐渐走向成熟和产业化。这类企业以广州数控、华中数控、广泰数控等为代表,他们不只开发出来机器人专用的控制系统,而且还借此进入机器人行业,并成为国产机器人企业中为数不多的代表。
 
  下面就目前国内发展相对比较成熟的机器人控制器厂商进行简单列举:
 
  1. 华中数控
 
  早在1999年,华中数控就开发出了华中I型机器人的控制系统和教育机器人。经过近二十年发展,华中数控目前已掌握了多项机器人控制和伺服电机的关键核心技术,在控制器、伺服驱动器和电机这三大核心部件领域均具备了很大的技术优势。
 
  2013年为进一步拓展数控一代产业链,华中数控全资子公司深圳华中数控有限公司的名称变更为深圳华数机器人有限公司,其经营范围增加机器人的研发、生产和销售业务。
 
  2015年5月,佛山市南海区联华资产经营管理有限公司合资组建了佛山华数机器人有限公司,专业从事机器人核心部件的研发,包括控制系统的自主开发。
 
  今天,作为高端数控系统龙头企业的华中数控,拥有数控系统、伺服驱动及电机等核心技术和工业机器人控制技术。
 
  2. 新松机器人
 
  沈阳新松机器人自动化股份有限公司(新松机器人)隶属于中国科学院,是一家以机器人技术为核心,致力于全产业智能产品及服务的高科技上市企业,是全球机器人产品线最全的厂商之一,国内最大的机器人产业化基地。
 
  作为工业4.0的践行者与推动者,新松机器人现已形成以自主核心技术、核心部件、领先产品及行业系统解决方案为一体的完整全产业价值链,致力于打造数字化物联新模式。
 
  SIASUN-GRC机器人控制器是沈阳新松机器人自动化股份有限公司具有自主版权、自主开发的实用化、商品化的机器人控制器,该机器人控制器设计合理、技术先进、性能优越、系统可靠、使用方便。采用交流伺服驱动,绝对码盘检测和大屏幕汉字示教编程盒等多项最新技术,形成了先进的高性能机器人控制系统。该系统的整体性能已达到国际先进水平,是国内第一个可商品化的机器人控制器,具有小批量生产能力。
 
  3. 新时达
 
  上海新时达于1995年在上海成立。基于自身在运动控制和驱动领域的研究成果,新时达确定了运动控制和工业机器人的业务发展方向。机器人是工业自动化控制的最高端产品之一,是最具有代表性的控制、驱动、执行一体化产品,新时达研发成功基于以太网总线技术的高性能嵌入式运动控制器和伺服系统等为机器人产品的市场迅速推广提供了技术实现平台。
 
  自成立以来,新时达始终致力于工业自动化控制产品的研发、制造和销售。公司主营业务分三大类,一类是电梯控制产品以及电梯物联网;第二类是节能与工业传动类产品,主要包括高、低压各类工业控制变频器、电梯专用变频器、电梯一体化驱动控制器等;第三类是机器人与运动控制类产品,主要包括六自由度工业机器人系列产品、机器人控制器、机器人专用伺服系统、总线及脉冲型各类通用交流伺服系统等,应用于电梯、食品加工、包装、电子加工、数控机床等各类设备,以及搬运、焊接、打磨、切割等各个制造环节。
 
  2010年,新时达开始切入工业机器人领域。2014年3月,新时达以6亿元购买众为兴100%股份。随后,新时达又牵手外资运动控制巨头贝加莱。
 
  新时达在机器人领域正谋求快速发展。该公司自主研发了基于工业以太网的机器人控制器,并已成功运用。
 
  4. 埃斯顿自动化
 
  1993年埃斯顿自动化在南京注册设立,专注、诚信的企业经营理念和改革开放的良好市场环境,使埃斯顿自动化一步一步成长和壮大,今天已经成为国内高端智能机械装备及其核心控制和功能部件制造业领军企业之一。
 
  目前,埃斯顿自动化已经形成包括金属成形机床数控系统、电液伺服系统、交流伺服系统及运动控制系统和工业机器人及成套设备等四大类产品,目前除了在数控金属成形机床行业拥有较大市场份额和埃斯顿工业机器人全部配备外,还广泛用于各种智能专用装备制造行业,如纺织机械、包装机械、印刷机械和电子机械等,是行业内的技术领军企业。
 
  工业机器人及成套设备作为公司控制系统和交流伺服系统产品的延伸,符合市场需求发展的大势,具有较强的技术和成本优势,将成为在智能装备核心领域挑战国际巨头的主力军。
 
  工业机器人产品具备六轴通用机器人、四轴码垛机器人、scara机器人、DELTA机器人、伺服机械手等系列。及其自动化工程完整解决方案;上述产品现已应用到机床、纺织机械、包装机械、印刷机械、电子机械等机械装备的自动化控制,以及焊接、机械加工、搬运、装配、分拣、喷涂等领域的智能化生产。
 
  资料显示,埃斯顿自动化在机器人关键零部件方面,除减速机外已基本全部实现国产化。
 
  5. 汇川技术
 
  作为国内工业自动化控制产品的一流制造商,汇川技术凭借自身在伺服电机的技术优势和行业积累,在布局机器人产业链时,选择了自己最为擅长的伺服系统和控制器发起进攻。2013年,汇川技术将业务扩大到控制器领域,于2014年成功推出基于EtherCAT总线的IMC100机器人控制器和IS620N总线型绝对值的机器人专用伺服系统,目前主要针对的市场包括小型六关节、小型SCARA和并联机器人等新兴应用领域。机器人专用控制器的生产说明公司开始向高端的机器人产品发展。
 
  汇川技术的大量自动化产品,包括伺服及变频器等已经在富士康的生产线上有了大量应用。分析人士称,汇川技术研发专用机器人控制器举措,使该公司产品具有更多机器人产业应用的发展空间。
 
  6. 广州数控
 
  广州数控设备有限公司(广州数控)中国南方数控产业基地,国内技术领先的专业成套机床数控系统供应商。公司主营业务包括数控系统、伺服驱动、伺服电机的研发生产,数控机床连锁营销、机床数控化工程,工业机器人、精密数控注塑机研制和数控高技能人才培训等。
 
  广州数控以“打造百年企业、铸就金质品牌”的企业理念和“精益求精,让用户满意”的服务精神,通过持续不断的技术进步与创新为提升用户产品价值和效益,为推动数控系统产品国产化过程不懈努力。
 
  在丰富的机床数控系统技术积累的基础上,广州数控延伸到工业机器人的研发,掌握了机器人控制器、伺服驱动和伺服电机的完全知识产权,已完成系列化的全自主开发,其产品应用于搬运、弧焊、涂胶、切割、喷漆、科研及教学和机床加工上下料等领域。
 
  7. 深圳市华盛控科技有限公司
 
  深圳市华盛控科技有限公司是一家集科研、设计、制造、销售于一体,拥有自主知识产权的机器人运动控制科技企业。公司长期致力于工业机器人、机器人控制器、机器人视觉、各种非标机器人系统和复杂轨迹运动控制系统研发,制造。
 
  深圳市华盛控科技有限公司主营运动控制卡、控制器、人机界面、机器视觉、DELTA机器人控制系统、SCARA机器人控制系统、六自由度关节机器人控制系统、视觉检测系统、复杂轨迹控制系统和各种数控系统等,承接数控系统的开发,专用运动控制系统开发、专用控制器开发、图形图像软件开发等,也可以承担数控设备改造项目。
 
  华盛控产品有自主六轴关节机器人,四轴关节机器人,四轴并联(DELTA)机器人,六轴并联(DELTA)机器人,三至六轴联动机器人控制器,各种机器人控制系统和软件,华盛控科技的产品都是以运动控制技术及机器视觉技术相结合,为客户提供更精确更智能化自动设备。
 
  华盛控高速并联DELTA机器人是目前国内速度最快,系统最稳定的高速分拣机器人,主要应用于电子组装、医药制造分拣、加工设备产品分拣、食品包装分拣(诸如巧克力、饼干、面包、糖果)等各种包装行业。
 
  8. 广泰数控
 
  广州数控设备有限公司(广州数控)中国南方数控产业基地,国内技术领先的专业成套机床数控系统供应商。公司主营业务包括数控系统、伺服驱动、伺服电机的研发生产,数控机床连锁营销、机床数控化工程,工业机器人、精密数控注塑机研制和数控高技能人才培训等。
 
  广州数控以“打造百年企业、铸就金质品牌”的企业理念和“精益求精,让用户满意”的服务精神,通过持续不断的技术进步与创新为提升用户产品价值和效益,为推动数控系统产品国产化过程不懈努力。
 
  在丰富的机床数控系统技术积累的基础上,广州数控延伸到工业机器人的研发,掌握了机器人控制器、伺服驱动和伺服电机的完全知识产权,已完成系列化的全自主开发,其产品应用于搬运、弧焊、涂胶、切割、喷漆、科研及教学和机床加工上下料等领域。
 
  9. 固高科技
 
  固高科技(香港)有限公司(固高科技)成立于1999年,总部位于香港科技大学。创立者为自动化和微电子领域的国际知名专家、学者。具有多年在加利福尼亚大学(UC Berkeley)、麻省理工学院(MIT)、贝尔实验室(Bell Lab)等国际一流科研机构进行研发和管理经验,同年,固高科技(深圳)有限公司成立。
 
  作为国内技术领先的自动控制产品供应商,固高科技汇集了一批在运动控制及机电一体化领域卓有建树的科技精英,致力于运动控制、图像与视觉传感、机械优化设计、伺服驱动等工业自动化技术的研发和应用,自主研发的基于PC的开放式运动控制器、嵌入式运动控制器、网络式运动控制器、计算机可编程自动化控制器产品与系统,综合性能已达到了国际一流水平,填补了国内同行业的多项空白。固高科技的产品广泛应用于数控机床、机器人、电子加工和检测设备、激光加工设备、印刷机械、包装机械、服装加工机械、生产自动化等工业控制领域。
 
  固高科技于2001年就开始研发四轴机器人控制器,2006年涉足六轴机器人控制器,是国内最早研究机器人控制器的企业之一。截至目前,固高科技的控制系统涵盖了从三轴到八轴的各类型号的机器人。其中,技术难度最大的八轴机器人控制系统已实现批量生产。
 
  10. 卡诺普
 
  成都卡诺普自动化控制技术有限公司(卡诺普)是一家专业从事工业机器人控制系统研发、生产、销售的技术型公司,于2005年开始研发工业机器人控制系统,其核心研发人员都有十年以上的运动控制技术、计算机技术、软件技术的从业经验,2007年研制出第一代工业机器人系统,并开始逐步在国内市场应用,并与国内知名工业机器人生产厂商和工业机器人应用厂商合作,是国内最早把国产工业机器人控制系统应用于实践的公司之一。通过市场的反馈和认识,对机器人的运动控制、机器人装配生产、工程应用有深刻的认识。
 
  卡诺普于2011年5月份完成了第一代控制器的开发工作,陆续增加了焊接、喷涂、码垛、视觉和跟踪等功能包。2015年,其推出总线型控制系统,加入动力学控制技术,是机器人拥有更好的运动性能。
 
  11. 智昌集团
 
  智昌集团由国家首批“千人计划”专家甘中学博士创立,是一家集智能控制器、伺服驱动器、智能装备生产线、机器人系统集成商于一体的机器人全产业链控股公司。
 
  2017年9月份,智昌集团锐智机器人控制器在宁波首次公开发布。据介绍,这款机器人控制器面向传统六轴和新式七轴单臂与双臂机器人的专用机器人,性能可与国际一流的机器人控制器相抗衡。
 
  智昌集团首席科学家、执行总裁迟永琳博士介绍,此款控制器与日本川崎工业机械臂相结合,支持焊接、上下料和码垛等多种应用,在重复定位精度、路径精度和工作节拍等方面均处于国际先进水平;内嵌了焊接、码垛等专用软件包、支持外轴扩展、支持多种焊机;先进的人机交互可以让用户快速创建和部署机器人应用程序;专业的控制柜设计符合IP54防护等级,内置的IO板可以满足大部分的应用需求;开放的软件接口以及可扩展的硬件设计可以满足更多高级的应用;并且该控制器支持川崎的多款机械臂。
 
  12. 英威腾智能控制
 
  深圳市英威腾智能控制有限公司(原深圳市迈科讯科技有限公司)成立于2006年,属英威腾控股的合资公司,由中国大陆及中国台湾的多名运动控制专家组成,自成立以来一直努力成为国内优秀运动控制产品及系统解决方案供应商。在运动控制产品和数控系统开发方面不断引进先进产品和技术,积累丰富的人才和技术资源,发展企业的核心技术,培养核心能力。目前,公司已逐渐形成以IMP,MTC及IMC运动控制卡及控制器为技术平台,整合优势技术资源,推出工业机器人控制系统、数控系统等相关产品。
 
  在运动控制卡及控制器方面,英威腾智能控制不断引进国内外核心技术及人员,先后开发了MTC、IMP等标准型系列运动控制卡及IMC高性能运动控制器,英威腾智能控制将相关产品整合成通用运动控制开发平台,为客户开发高性能运动控制系统提供全面的系统解决方案。
 
  在系统开发方面,英威腾智能控制集中了国内外优秀的开发人才,他们具备较强的技术实力和丰富的开发经验,根据市场需要,开发相应的系统并最终产品化,相继推出工业机器人控制系统、通用性数控系统、专用数控系统等相关产品。
 
  随着我国制造业市场的全球化,对制造业的技术和装备提出了更高的要求,这给运动控制技术的推广和高水平应用带来了契机。在此背景下,国内已逐步成长了一批专业的运动控制企业,他们开始逐步向市场提供机器人专用控制器。与此同时,不少国内机器人企业也陆续开发自己的控制系统。
 
  业内专家普遍认为,未来几年国产工业机器人产业将得到快速发展,国产工业机器人控制器在市场应用方面将面临更好的发展契机,尤其是在运动控制领域深耕多年的企业更将面临前所未有的市场机遇。



    转自:机床商务网

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