協(xié)作機器人產(chǎn)品模塊化態(tài)勢已趨于明顯，部分零部件實現(xiàn)國產(chǎn)化替代

一、產(chǎn)品模塊化的態(tài)勢已經(jīng)趨于明顯

協(xié)作機器人發(fā)展到現(xiàn)在，產(chǎn)品模塊化的態(tài)勢已經(jīng)趨于明顯，標準的協(xié)作機器人關節(jié)模組由角度編碼器、直驅(qū)電機（DD馬達）、驅(qū)動器、諧波減速機、剎車、扭矩傳感器等元器件組成。

按照關節(jié)模組價格1.5萬元/個計算，再結合各零部件采購價格情況，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院估算，在一個協(xié)作機器人關節(jié)模組里，控制器占關節(jié)模組成本的57%;減速器占19%;驅(qū)動器占8%;電機和傳感器均占7%;剎車占2%。

二、核心零部件依賴進口，部分零部件實現(xiàn)國產(chǎn)化替代

協(xié)作機器人三大核心零部件是電機、控制器和減速器，在人機協(xié)作機器人產(chǎn)業(yè)鏈中，上游核心零部件的受限于進口嚴重限制了我國人機協(xié)作機器人的發(fā)展，我國大部分機器人企業(yè)都集中在下游的系統(tǒng)集成領域。

（一）電機

和一般工業(yè)機器人不同，協(xié)作機器人一般采用中空的力矩電機而不是普通的交流伺服電機。進口無框力矩電機的價格是同樣功率伺服電機的2-3倍，之所以協(xié)作機器人關節(jié)都采用這種無框力矩電機是因為它有下列優(yōu)點：

國內(nèi)協(xié)作機器人電機供應商包括：科爾摩根、大族電機，以下是這兩家企業(yè)協(xié)作機器人用電機產(chǎn)品介紹：

企業(yè)簡稱協(xié)作機器人用電機產(chǎn)品產(chǎn)品特點產(chǎn)品展示

科爾摩根TBM系列無刷力矩電機通過使用機械設備本身的軸承支承轉(zhuǎn)子，TBM系列無刷力矩電機可以直接嵌入設備中。該系列產(chǎn)品適用于要求電機體積小巧緊湊、輕重量、低慣性，但高功率的應用?？茽柲Ω鶕碛幸幌盗袠藴孰姍C，結合其高效和高性價比的聯(lián)合研發(fā)能力，對機器人關節(jié)、醫(yī)療機器人、傳感器萬向節(jié)和制導系統(tǒng)等關鍵的運動控制應用，都能提供最合適且性能卓越的電機。

大族電機DD力矩電機系列產(chǎn)品公司具備DDR電機及驅(qū)動系統(tǒng)的理論研究水平和綜合設計能力，已形成連續(xù)扭矩從2Nm至3300Nm全新系列DDR電機標準產(chǎn)品，備案了國內(nèi)首個力矩電機企業(yè)標準。

（二）控制器

目前國外主流協(xié)作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)，各品牌協(xié)作機器人均有自己的控制系統(tǒng)與之匹配。

（三）減速器

協(xié)作機器人減速器用的減速器一般為諧波減速器，具有體積小、重量輕、傳動比高、精密度高，多用于3C、半導體、食品、注塑、模具、醫(yī)療等行業(yè)的負載30Kg以下的輕載機器人，主要應用于多關節(jié)機器人的小臂、腕部或手部。

綠的諧波減速器國產(chǎn)化的先行者，較早實現(xiàn)了技術突破和規(guī)?；a(chǎn)，降低了客戶的采購成本和采購周期，打破了進口產(chǎn)品在細分行業(yè)的壟斷。公司在工業(yè)機器人、數(shù)控機床等高端裝備行業(yè)獲得了眾多知名客戶的認可。2019年綠的諧波總計銷售8.8萬臺諧波減速器，其中約七成應用于工業(yè)機器人領域。該公司客戶名單中，包括了全球最大協(xié)作機器人生產(chǎn)商優(yōu)傲。2017-2019年綠的諧波主營業(yè)務收入分別為17394.65萬元、21778.37萬元及18396.74萬元。其中，諧波減速器及精密零部件為主營業(yè)務收入的主要來源。

三、廣州精谷關節(jié)模組精度突破國際最高水平

傳感器也是協(xié)作機器人關節(jié)模組的重要零部件，協(xié)作機器人傳感器分為位置傳感器和力扭矩傳感器兩大類，其中位置傳感器又分為增量式傳感器和絕對式傳感器兩大類。目前國內(nèi)方面大部分廠商生產(chǎn)的協(xié)作機器人都不帶關節(jié)力矩傳感器。

位置傳感器（尤其是絕對式傳感器）對協(xié)作機器人的系統(tǒng)精度和重復定位精度起著至關重要的作用。當前國內(nèi)外協(xié)作機器人廠商提供系統(tǒng)精度及重復定位精度都沒有跳出UR協(xié)作機器人公司先前就已公布的技術指標，幾乎都是重復定位精度為0.01-0.03mm，系統(tǒng)精度為0.1mm。由此可以看出這些世界級的機器人制造公司都沒將關節(jié)元器件有機的融合在一起。

經(jīng)調(diào)研，在2019年東京國際機器人展會上有五家公司展出機器人關節(jié)模組。其中三家是諧波減速機制造商，即日本哈默納科、日本住友、中國蘇州綠地;兩家是傳感器制造商，即日本尼康和中國廣州精谷。這五家公司生產(chǎn)的關節(jié)模組的尺寸及重量基本都在相同的尺寸范圍內(nèi)，但各個公司公布的關節(jié)模組精度指標卻由很大差別。五家企業(yè)具體關節(jié)模組精度指標如下：

從各家公司公布的關節(jié)模組精度來看，廣州精谷已經(jīng)達到了超越了國外最高水平（尼康15“）。高精度關節(jié)模組是高精度協(xié)作機器人的制造基礎。據(jù)悉，使用廣州精谷關節(jié)模組制造的協(xié)作機器人輔以后期的標定處理絕對有機會制造出系統(tǒng)精度0.01mm，重復定位精度0.003mm或系統(tǒng)精度0.05mm，重復定位精度0.005mm的協(xié)作機器人，將來有望成為世界上精度最高的協(xié)作機器人。

責任編輯：Gt