工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置，它能自動(dòng)執(zhí)行工作，是靠自身動(dòng)力和控制能力來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。

已知最早的工業(yè)機(jī)器人，符合ISO定義是由“條例”格里菲斯P?泰勒于1937年完成并出版的Meccano雜志，1938年3月。

幾乎完全是用吊車狀裝置建成的Meccano件和動(dòng)力由單個(gè)電動(dòng)機(jī)。運(yùn)動(dòng)五軸是可能的，包括搶而搶旋轉(zhuǎn)。自動(dòng)化是用穿孔紙帶通電螺線管，這將有利于起重機(jī)的控制桿的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該機(jī)器人可以在預(yù)先設(shè)定的圖案疊積木。需要為每個(gè)所需的運(yùn)動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)數(shù)，第一次繪制在坐標(biāo)紙上。然后這個(gè)信息被轉(zhuǎn)移到紙帶上，從而也推動(dòng)了機(jī)器人的單個(gè)馬達(dá)。

現(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人技術(shù)仍基本集中在日本和歐洲。

在日本，機(jī)器人的關(guān)鍵性部件—減速器是遙遙領(lǐng)先的，并且已經(jīng)形成了技術(shù)壁壘;德國(guó)則在原材料、本體零部件具有很大的優(yōu)勢(shì);

中國(guó)現(xiàn)在處于產(chǎn)業(yè)鏈的下游，主要是系統(tǒng)集成、二次開發(fā)、定制性部件和售后服務(wù)。

機(jī)器人的應(yīng)用相對(duì)來(lái)說(shuō)主要集中在汽車這樣一些高端產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)在機(jī)器人幾乎是遍布制造業(yè)各個(gè)領(lǐng)域。2017年國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人已服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)37個(gè)行業(yè)大類，102個(gè)行業(yè)中類，從銷量看，汽車制造業(yè)、計(jì)算機(jī)、通信和其他電子設(shè)備制造業(yè)、通用設(shè)備制造業(yè)以及電氣機(jī)械和器材制造業(yè)使用工業(yè)機(jī)器人的數(shù)量最多。

經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)初具規(guī)模，目前我國(guó)已生產(chǎn)出部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出弧焊、點(diǎn)焊、碼垛、裝配、搬運(yùn)、注塑、沖壓、噴漆等工業(yè)機(jī)器人。一批國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人已服務(wù)于國(guó)內(nèi)諸多企業(yè)的生產(chǎn)線上、一批機(jī)器人技術(shù)的研究人才也涌現(xiàn)出來(lái)、某些關(guān)鍵技術(shù)已達(dá)到或接近世界水平。

2015年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量為32996臺(tái)，同比增長(zhǎng)173.83%;2016年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量為72436臺(tái)，同比增長(zhǎng)19.50%。2017年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量超過(guò)13萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)81%。

工業(yè)機(jī)器人原材料成本構(gòu)成

1、減速機(jī)

已經(jīng)成熟并標(biāo)準(zhǔn)化的減速器有：圓柱齒輪減速器、渦輪減速器、行星減速器、行星齒輪減速器、RV減速器、擺線針輪減速器和諧波減速器等。

80-90年代以來(lái)，在新興產(chǎn)業(yè)如航空航天、機(jī)器人和醫(yī)療器械等發(fā)展的需求下，需要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、傳遞功率大、噪聲低、傳動(dòng)平穩(wěn)的高性能精密減速器，其中RV減速器和諧波減速器是精密減速器中重要的兩種減速器。

RV減速機(jī)，作為一種小體積，大傳動(dòng)比，零背隙，超高傳動(dòng)/體積比的減速機(jī)，是精密機(jī)械工業(yè)的一個(gè)巔峰之作，減速機(jī)里面完全是由高精度的元件，齒輪相互嚙合，對(duì)材料科學(xué)，精密加工裝備，加工精度，裝配技術(shù)，高精度檢測(cè)技術(shù)提出了極高的要求。

2、伺服電機(jī)

工業(yè)機(jī)器人的必不可少的關(guān)鍵零部件機(jī)器人電動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是利用各種電機(jī)產(chǎn)生的力矩和力，直接或間接地驅(qū)動(dòng)機(jī)器人本體以獲得機(jī)器人的各種運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通常由伺服電機(jī)以及伺服驅(qū)動(dòng)器組成。除了可以進(jìn)行速度與轉(zhuǎn)矩控制外，伺服系統(tǒng)還可以進(jìn)行精確、快速、穩(wěn)定的位臵控制。

目前國(guó)內(nèi)高端市場(chǎng)主要被國(guó)外名企占據(jù)，主要來(lái)自日本和歐美，未來(lái)國(guó)產(chǎn)替代空間大。

目前國(guó)外品牌占據(jù)了中國(guó)交流伺服市場(chǎng)近80%的市場(chǎng)份額，主要來(lái)自日本和歐美。其中，日系產(chǎn)品以約50%的市場(chǎng)份額居首，其著名品牌包括松下、三菱電機(jī)、安川、三洋、富士等，其產(chǎn)品特點(diǎn)是技術(shù)和性能水平比較符合中國(guó)用戶的需求，以良好的性價(jià)比和較高的可靠性獲得了穩(wěn)定且持續(xù)的客戶源，在中小型OEM市場(chǎng)上尤其具有壟斷優(yōu)勢(shì)。

圖表：國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人用伺服電機(jī)價(jià)格情況

數(shù)據(jù)來(lái)源：中研普華產(chǎn)業(yè)研究院

3、控制器

機(jī)器人控制器是根據(jù)指令以及傳感信息控制機(jī)器人完成一定的動(dòng)作或作業(yè)任務(wù)的裝置，它是機(jī)器人的心臟，決定了機(jī)器人性能的優(yōu)劣，從機(jī)器人控制算法的處理方式來(lái)看，可分為串行、并行兩種結(jié)構(gòu)類型。新型機(jī)器人控制器比較突出的優(yōu)點(diǎn)是它的網(wǎng)絡(luò)通訊功能利用網(wǎng)絡(luò)通訊的功能，便于實(shí)現(xiàn)資源共享或多臺(tái)機(jī)器人協(xié)同工作。

4、其他

(1)機(jī)械臂

市面上最常見(jiàn)的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域就是搬運(yùn)，點(diǎn)焊，噴涂和弧焊。工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。不同的構(gòu)件需要采用不同的材料。

機(jī)器人手臂重了負(fù)載及慣量大，輕了機(jī)械強(qiáng)度又會(huì)有問(wèn)題，現(xiàn)在多是采用的鋁鎂合金、碳纖維。

工業(yè)機(jī)器人機(jī)械臂材料涉及到設(shè)計(jì)，工藝，選型，加工，裝配，鈑金，模具，液壓，各種層面，還有機(jī)械臂電纜壽命這些都是在選材時(shí)需要考慮的問(wèn)題。

而不同應(yīng)用場(chǎng)景下的機(jī)器人會(huì)有不同的材料需求，有些的需要防止腐蝕，有些的要能夠耐高壓，高溫，所以要根據(jù)實(shí)際的使用場(chǎng)景來(lái)靈活選擇。而且現(xiàn)在3D打印技術(shù)越來(lái)月成熟，制造技術(shù)也很快會(huì)有跨越式的發(fā)展。

圖表：工業(yè)機(jī)器人機(jī)械臂市場(chǎng)詢價(jià)情況

數(shù)據(jù)來(lái)源：中研普華產(chǎn)業(yè)研究院

(2)傳感器

圖表：工業(yè)機(jī)器人傳感器主要類型

數(shù)據(jù)來(lái)源：中研普華整理

從結(jié)構(gòu)上來(lái)看，工業(yè)機(jī)器人由控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，分別對(duì)應(yīng)控制器、伺服電機(jī)和減速器等核心零部件。從成本上來(lái)看，核心零部件占工業(yè)機(jī)器人成本大頭，約72%左右。

多軸工業(yè)機(jī)器人的成本構(gòu)成中，機(jī)械本體約占22%;伺服系統(tǒng)約占24%;減速器系統(tǒng)約占36%;控制系統(tǒng)約占12%;其他外設(shè)約占6%。

圖表：工業(yè)機(jī)器人成本構(gòu)成

數(shù)據(jù)來(lái)源：中研普華產(chǎn)業(yè)研究院

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