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工业机器人三大核心部件分析，看性能异同
工业机器人用途众多，应用行业极其广泛，不仅在电子产品、机械制造，汽车等机电行业，也应用在医药、食品、科研等领域。行业应用不尽相同，行业对机器人品质的需求也各不相同，充分推动工业机器人设备在由高到低的行业层级中发挥最大效能，构成了凡诚智能的自身责任。
我国的工业机器人产业起步较晚，但发展迅速。在过去的三年时间里，机器人逐渐成为提升我国整体竞争力的重要领域。大量优秀的工业机器人企业涌现，以新松、埃斯顿为代表的企业为我国机器人行业的发展不断添火加薪。
在购进设备时，全新进口机器人是优选，但其高昂的价格让一部分需求企业望而却步，品质优秀的二手进口机器人和全新国产机器人就成为次优选项，但孰轻孰重，难以定夺。先看看在全球市场和中国市场中，国外品牌和国内品牌的市场份额比重：
2016年，被称为工业机器人“四大家族”的发那科、ABB、安川、KUKA在全球市场中的市占率合计达58%，；加上爱普生、欧地希、川崎、松下等其他国际品牌机器人，份额已占足了90.3%。对比之下，国内品牌机器人在全球范围内市占率合计仅9.7%。
国内竞争格局与全球情况大致相似，2016年，“四大家族”在我国的市占率合计达57.4%。18年，KUKA、安川、川崎和那智仍然计划在中国增加产能和新建工厂。
三大核心部件：起决定性作用
工业机器人是一种融汇了机械制造、电子电气、材料科学、计算机编程等学科技术的产品，控制系统发出动作指令，控制驱动器动作，驱动器带动机械系统运动，使末端操作器到达空间某一位置并实现某一姿态，进而实施一定的作业。
如果将工业机器人与人对比，机械系统相当于人类的骨骼，驱动系统相当于肌肉，控制系统相于大脑，感受系统相当于神经，交互系统相当于传播信息的嘴巴和耳朵，多个系统密切协作，才能完成各种精密、准确和复杂的动作。
工业机器人制造存在较高的技术壁垒，最核心的技术即是三大核心零部件：分别是控制系统中的控制器、驱动系统中的伺服电机和机械系统中的精密减速器。
一台工业机器人的成本构成中，减速器、伺服电机、控制器分别占总成本的35%、20%、15%，合计占总成本的70%，是工业机器人最重要的组成部分，三大核心部件之于机器人，像极了发动机之于汽车的重要位置。
一、伺服电机：技术性能存差异
目前我国工业机器人用伺服系统主要为国外品牌，其中日系品牌约占50%，欧美品牌30%，台湾品牌及大陆企业均只有10%。日系企业主要是小型功率和中型功率产品；欧美系品牌在大型伺服具有优势地位；国产品牌主要包括汇川、台达、埃斯顿等公司，主要为中小型伺服。
整体上看，我国伺服电机与日系和欧美品牌仍然存在差距，主要表现为：
大功率产品缺乏
我国伺服电机行业早期模仿日本产品，因而以中小功率为主，功率多在3KW以内，缺乏5.5-15KW的中大功率伺服，导致某些需要大功率伺服电机和驱动配套的系统无法提供。
小型化不够
小功率产品往往追求精细化，目前松下A6和安川的Σ7电机短小精致，而国内伺服电机普遍偏长，小型化不够。
信号接插件不稳定
国产信号接插件的不够稳定，随着接插件的小型化、高密度化趋势，未来需要不断提高接插件的可靠性。
高精度编码器缺乏
工业机器人需要用多圈的绝对编码器，目前该类产品严重依赖进口，是制约我国高档伺服系统发展的重要瓶颈。
二、减速机：受制于人难突破
如果以上这些不足以显示国产和进口的差别，那么深入了解不同品牌减速器在机器人中的使用，则会让人陷入沉思。
在工业机器人的每个关节处，都有一个电机，每个电机配套使用一个减速器。减速器的核心性能参数是传动比，其他参数如噪音、寿命、回差(由于设备刚性不足导致的误差)等也十分重要。
全球工业机器人的减速器市场分布高度集中，其中日本纳博特斯克和哈默纳科分别在RV减速器领域和谐波减速器领域处于绝对垄断地位，两家合计占全球市场的75%左右。
工业机器人对精密减速器的要求是长时间、高精度的运行。拿RV减速器来说，结构复杂，零部件数量多，要保证长时间高精度运行，要求每个元器件都有很高的加工精度，某一个零部件加工精度稍有偏差，在减速器开始使用时或许察觉不到，但长时间运转后，整个减速器的运行就会产生明显的震动或噪音，并且影响到工业机器人工作的精度。
全球工业机器人用减速器生产厂家
这种对精度的高要求，带来了对加工机床的高要求，因此，生产精密减速器所需要的设备投资往往很大。
在保证加工精度的前提下，精密减速器制造还面临来自材料科学的挑战，质量过关的精密减速器在长时间运行后，零件不会发生明显变形和磨损，这与各零部件所选用的材料及后续的热处理工艺都密切相关，而这种后续的处理工艺往往是一个厂家的商业机密。
国内工业机器人用减速器生产厂家
减速器市场的技术垄断导致了国内本体厂商的采购弱势，国内品牌机器人出于价格因素考虑，往往选用国内品牌减速器，作为关键部件的减速器的性能影响着工业机器人整体的性能表现，也是在情理之中。
三、控制系统：看家本领需自强
衡量机器人优劣有两个重要标准：稳定性和精确性。核心控制器是影响稳定性和决定机器人性能的关键要素，是工业机器人的“大脑”，。
“大脑”接收来自其他各组元的信号、根据已编程的系统进行处理后，向各组元发出指令，从而控制各组元的运行。“大脑”的想法要想传递出去，需要底层核心算法。硬件部分的工业控制板卡、减速器、编码器等关键部件可以从市场上采购得到，但“四大家族”对核心算法一直秘而不宣，绝不外泄。
未来各本体制造商之间的差异化也将越来越显著，这种差异化最主要体现在控制系统的差异上。控制系统的表现是一家工业机器人厂商设计理念的集中体现，成熟的机器人厂商一般自行开发控制器和伺服系统，从而保证机器人的稳定性和技术体系。因此，全球控制系统的市场份额与工业机器人本体份额占比情况十分接近。
任何一台机械设备，总是面临着负载、速率和稳定性三者之间相云妥协和平衡的问题，高负载高速率则难以保证稳定性，高速率高稳定性运转则要求负载不能太高，工业机器人是一种柔性度很高的设备，这大大提高了数控系统找到载重、速率和稳定性三者之间平衡点的难度，考验开发设计者对运动学、力学、数学的理解。
对于单台伺服系统，国产机器人动态与静态精度都很高，但现在的工业机器人一般同时有6台以上伺服系统，多台伺服系统需要“大脑”提前进行计算。通过底层算法，国外核心控制器可以通过伺服系统的电流环直接操作电机，实现高动态多轴非线性条件下的精密控制，因此“四大家族”的机器人响应速度更快、定位更准确。
奋起直追不怠慢
当然，随着国内厂商技术的逐步积累进步，控制系统与国外产品的差距将会逐步缩小。国内知名的工业机器人厂商均自主研发了自家的控制系统，也诞生了一批专业的控制系统服务商。我们正奋起直追，依照《机器人产业发展规划（2016-2020年）》，2017-2020年，我国自主品牌工业机器人销量的复合增速将达到37%，我们拭目以待。