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从全球三巨头看国产机器人本体未来发展路径

来源: 未知 作者:BC 发布日期:18-05-29

目前,中国已超越韩国和日本,成为全球第一大机器人市场,但相对美、日、韩等国而言,国内机器人技术还是不成熟,本土企业发展还是比较困难,73%的中国市场都是被国外企业占领。日前,东莞市机器人技术协会副会长罗百辉应邀到企业讲解机器人技术,重点介绍了几个全球性机器人本体公司,包括德国的库卡,日本的安川和美国的ADEPT。

1.库卡:“最纯粹”的机器人企业

库卡是德国机器人公司,世界领先的机器人制造商之一。2012年,库卡总营收为145亿元,其中,机器人本体业务营收为60亿元,机器人系统集成营收为85亿元。

库卡在2007年进行了业务重组,重组后库卡的业务部分为机器人部和系统集成部,是“最纯粹”的机器人企业。

库卡的经营理念是“专注于高增长与高利润的业务,以达到世界领先水平”。因此在2007年完成其业务重组,专注于其优势领域--机器人业务。库卡的机器人本体业务和集成业务水平均为全球领先。

近年来库卡本体业务增速高于集成业务,本体业务营业利润近年来也高于集成业务,主要原因是中国等新兴市场集成业务外包比较多。这点也反应为库卡机器人本体利润好于系统集成利润。

2.日本机器人企业的经典案例安川电机

安川电机是日本着名的电子机械工程公司,主要业务包括:机器人(Robotics)、运动控制(MotionControl)、系统工程(SystemEngineering)与信息技术(InformationTechnology)。

安川电机的业务特点是各个业务部门之间可以相互配合。安川电机是典型的综合型机器人企业,拥有包括上游零部件生产的运动控制部门在内的机器人产业链上的各主要部门。

安川电机的MOTOMAN工业机器人是世界上使用最广泛的工业机器人之一;运动控制部提供各式运动控制、驱动装置等,以实现高效率与高生产力的生产系统;系统工程为不同类型的工厂提供合适的机器人外围设备构建,使得安川电机各个业务相互配合紧密。

2012年安川电机机器人本体部门收入占总收入的36%,仅次于运动控制部的47%。

与库卡类似,安川各业务变化趋势显示公司在不断整合资源投入主要的运动控制和机器人部,其他业务比例不断缩小。

3.Adept:硕果仅存的美国工业机器人本体企业

Adept成立于1983年,产品主要包括AGV小车、SCARA机器人和DELTA并联机器人。

前文将美国机器人行业发展历程时提到,美国工业机器人本体企业发展的并不好。ADEPT是美国硕果仅存的机器人本体企业,其主要产品AGV小车和DELTA并联机器人技术非常先进,但是六轴关节机器人很少。

Adept的SCARA机器人是日本企业帮忙贴牌生产的,但是Adept的AGV技术非常先进,可以不需要任何巡线;另外,Adept的并联机器人有个专利,四根连杆(一般并联机器人三个连杆)加四个电机,加速度大,非常快,但是价格很贵,一般要30万,发那科和ABB的并联机器人27万以内,国内的AGV大概是Adept价格的一半。

Adept收入主要来源于本体业务销售。2012年,超过80%的收入来自于本体业务。这与其产品主要为自动化移动设备或小型机器人有关。

国产机器人本体未来发展路径

罗百辉指出,现阶段国内机器人厂商在高端领域不能直接与国外企业竞争,国内机器人的成功之道在于打通上下游产业链,生产经济型机器人本体,尤其要突破减速机等关键零部件。

1.国产机器人本体成功路径--打通上下游产业链

国产机器人本体的“成功五要素”:国内机器人本体要发展的好,在“伺服系统”、“控制器”、“核心算法”、“精密减速器”,以及“应用和集成技术”这五大领域至少要有2-3个是擅长的。

这五大核心技术被称为机器人本体的“成功五要素”。国产机器人本体要发展的好,在这五大领域至少要有2-3个是擅长的。首先伺服系统和控制器这两块要吃透,然后在核心算法方面需要做到比较好。高精度机械传动(即减速机)可以采用外购。应用和集成可以本体企业自己实施,也可以给集成商来完成。

2.打通上下游产业链--“核心零部件”

(1)国内机器人各核心零部件现状

现阶段虽然核心零部件国内有企业研制出来,但是技术方面与国外有差距,还需要突破,特别是减速机。

伺服电机欧美品牌最高端,日本企业的质量也很好,整体来讲国外供应商可选择比较多,议价能力相对弱一些。国内伺服电机进步最大的是埃斯顿、广数和汇川技术。

控制器是国内企业比较拿手的,目前国内做得比较好的企业有固高、众为兴、埃斯顿、广数等企业,也有哈工大、北航等科研院所。

国外机器人企业和纳博、Harmonic两家主要减速机企业,有长期战略合作伙伴关系,而且它们需要的采购量也大,可以以较低的成本采购减速机。国内企业议价能力弱,采购成本比国外通常贵3-5倍。三大关键零部件当中,减速机利润空间最大,因此实现减速机国产化是国内机器人企业降低本体成本,实现国产机器人本体销售放量增长的关键。

需要重点讲下贝加莱和KEBA,因为这两家企业不仅仅可以提供伺服系统和控制器,还可以提供整套机器人系统解决方案,国内很多机器人本体企业刚开始就是依靠贝加莱和KEBA。

(2)在所有关键零部件中,减速机国产化是重中之重。

全球减速机市场容量估计100多亿,RV减速机和谐波减速机按数量看,两者是6:4,RV减速机主要用于20公斤以上的机器人关节,谐波用在20公斤以下机器人关节,RV减速机由于组成零件更复杂,承载强度更高,难度要比谐波减速机大,而且RV减速机生产线投资规模远大于谐波减速机。世界范围内RV减速机企业主要包括纳博特斯克、Spinea和住友,以纳博特斯克为主;谐波主要是Harmonic

国内正在研制减速机,或者打算研制减速机的企业很多,RV减速机企业包括南通振康、秦川发展、山东帅克等,谐波减速机企业包括江苏绿的和中技克美。目前看谐波减速机可能比较快实现国产化,RV减速机实现国产可能还需要一些时间。如果谐波减速机能够较快突破,可以配合国内机器人本体企业,满足国内3C等行业对20公斤以下小型通用六轴机器人强劲需求,推动机器人本体国产化的进程。

考虑到国内工艺水平以及企业经验欠缺,估计未来减速机实现国产化之后,在使用寿命和精度方面仍然会与国际一流产品有一定差距。

(3)国内机器人本体企业突破关键零部件有两种思路。

思路一:走关键零部件自主研发路线,国内南京埃斯顿、广州数控等企业利用原来在机床数控系统和伺服系统方面的经验,自主研发机器人控制器和伺服系统。

思路二:走深度合作路线,即打通机器人产业上下游。埃夫特等企业,联合上游关键零部件厂商,如固高、南通振康等,共同突破减速机等关键零部件。

3.打通上下游产业链--“机器人本体”

与国外类似,国内许多机器人厂商起源于上下游相关产业,且大多在近5年内进入机器人行业。另外,与国外不同的是,新松机器人和博实股份起源于科研院所转型,是我国进入机器人行业较早的企业。

(1)国内外机器人企业关注点不同

中外机器人企业关注点不同:国外企业更关注前沿技术的发展,国内企业关注核心零部件的突破以及在低端产能行业中寻求规模突破。

国外机器人在国内市场也已经占据了稳固的地位,但是因为国内外对机器人的要求不一样,国内机器人企业也是有机会的。国外要求机器人可以运营10-15年,但成本很高,国内客户的可能注重要求在两年内就可以把成本收回来了。所以中国的机器人市场可能就是对寿命的要求不高,但是对成本收回期要求高。要求把人减下来的同时,回收期越短越好。

(2)经济型本体是主要发展方向

在国内外对机器人行业的关注点不同的情况下,经济型本体是国产机器人本体现阶段发展方向,包括低成本的六轴通用机器人和三、四轴专用机器人。从广义上来讲,可以自由编程的自动化设备都算机器人,可以很好地实现人工替代。

由于国外机器人行业伴随汽车行业的成长,而且汽车行业对机器人精度、效率和稳定性要求都非常高。在汽车领域,国内企业短期不能和国外企业竞争。因此,国内企业应侧重开发应用于汽车产业以外一般制造业的经济型机器人。

所谓经济型本体分为两类:一是国产核心零部件可以突破,国内机器人企业可以批量化生产降低成本的通用六轴关节机器人;二是应用于某一领域的专用机器人。比如,用于电子行业的SCARA机器人、桌面机器人就属于经济型本体中的专机。另外,用于机床上下料的桁架机器人也是专机。这类专用机器人通常三、四轴,国外通常称为机械手。

桁架机器人、桌面机器人的等专用机器人,通常可以避开关节零部件受制于国外企业的弊病。例如,桁架机器人关节是并联,每个关节的误差不会累计,不像六轴通用机器人那样关节是串联的,对每个关节精度要求都很高,每个关节误差会累计,会导致终端作业误差很大。因此,专机可以采用精度较低的传动装置。

(3)可自由编程的自动化设备

从广义上来讲,可以自由编程的自动化设备都算机器人,可以很好地实现人工替代。以AGV为例,一台普通标配的AGV可以抵三个搬运工和一个司机加一台运输车,人工替代效果明显。从2010年开始,国内AGV市场需求成倍增长,预计2014年国内AGV的需求量将达到5万台,是2010年的10倍,总装机量将达到25万台,成为全球AGV第一大消费国。目前AGV应用最多的是汽车行业,其次是3C行业。

新松机器人的优势不仅仅在系统集成比较强,而且在尝试各种类型的自动化设备,新松的AGV已经是拳头产品,未来可以把其它专用机器人和可编程的自动化设备发展起来,比如真空清洁机械手,以及自动码垛设备等。

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