原标题:85%以上是外资品牌,国产几乎没有!工业机器人的“心脏”出路在何方?
需求大,但国产不能满足,主要还是靠国外品牌。这就是
“工业机器人的心脏”——伺服电机
的现状
。
随着中国自动化步伐的加快,未来中国将成为超级机器人大国,工业机器人需求量大大增长,在高需求的刺激下,国产伺服电机的出路会在何方?
工业机器人的“心脏”:伺服电机
伺服电机
是工业机器人的动力系统,控制系统和自动化主要产品,一般安装在机器人的“关节”处,是机器人运动的“心脏”。
“伺服”一词源于希腊语“奴隶”的意思。“伺服电机”可以理解为
绝对服从控制信号指挥的电机
:在控制信号发出之前,转子静止不动;当控制信号发出时,转子立即转动;当控制信号消失时,转子能即时停转。伺服电机是自动控制装置中被用作执行元件的微特电机,其功能是将电信号转换成转轴的角位移或角速度。
工业机器人与伺服电机的共存关系
为了提高工业生产的灵活性,机器人正变得越来越轻,同时为了保证机器人的动态和精度,
高功率密度伺服电机至关重要
。
在精加工作业领域,机器人甚至需要人手所具备的柔顺性,要求电机能以“罐头”大小实现高性能,提高生产质量和效率并保证操作员安全;在医用机器人领域,为了让机器人帮助患者早日恢复健康,对电机稳定性和可靠性提出了至高要求。
机器人对关节驱动电机的要求非常严格,因而对电动伺服驱动系统的要求也很严格。具体有以下几个方面:
快速响应性,电伺服系统的灵敏性愈高,快速响应性能愈好;
起动转矩惯量比大,在驱动负载的情况下,要求机器人的伺服电机的起动转钜大,转动惯量小;
控制特性的连续性和直线性,随着控制信号的变化,电机的转速能连续变化,有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比,调速范围宽,能使用 1:1000~10000 的调速范围;
体积小、质量小、轴向尺寸短,以配合机器人的体形;
能经受得起苛刻的运行条件,可进行十分频繁的正反向和加减速运行。
《 2015-2019 年全球工业机器人伺服电机行业报告》显示,2013 年开始,中国成为世界最大的工业机器人市场。IDC 预测到 2020 年,中国机器人市场规模将达到 594 亿美元,中国
市场将占
全球机器人市场总量的 30% 以上,市场空间巨大。
与此同时,
机器人的高速增长也带动伺服电机的巨大需求。
2014年,我国
伺服电机
销量飙升到全球销量的55%。
2015 年,我国机器人用伺服系统市场规模约为 10.6 亿元,预计到 2020 年市场规模将达 47 亿元左右,未来五年复合增长率约为 35% 。
然而,放眼国产伺服电机的现状:
85% 以上是外资品牌,国产几乎没有。
差距明显,国内厂商需加速追赶
据统计,目前在中国工业机器人市场,85% 的伺服电机是外资品牌,其中前三名松下、三菱、安川均为日系品牌,总份额达到 45%,西门子、博世、施耐德等欧系品牌主要占据高端市场,市场份额在 30% 左右。而
本土企业,大多数仍处于研制试验阶段,几乎没有工业化的工业机器人伺服电机。
另外,由于国产伺服电机有待升级,导致国产机器人发展困难。
用一句话总结国产伺服电机
目前的现状
就是,
小的不小,大的不大!
这个怎么理解呢?
小功率伺服电机,小型化不行,普遍偏长,外观粗糙
。这在一些高档的应用上不行,尤其是在轻载 6kg 左右的桌面型机器人上,由于机器人手臂的安装空间非常狭小,对伺服电机的长度有严格要求。
其次是信号接插件的可靠性一直饱受诟病。
国产伺服需要继续改进,而且接插件的小型化、高密度化也是趋势,与伺服电机本体的集成设计是个很好的做法,目前日系的伺服电机很多就是这样设计的,方便安装、调试、更换。
伺服电机的另一个核心技术是高精度的编码器,尤其机器人上用的多圈绝对值编码器,严重依赖进口。
编码器的小型化也是伺服电机小型化绕不过去的核心技术。纵观日系伺服电机产品的更迭,都是伴随着电机磁路和编码器的协同发展升级!
目前国内的伺服电机 OEM厂 家根据市场份额,大多是仿制日系伺服电机设计,功率多在 3kw 以内,以中小功率为多。而5.5-15kw 的中大功率伺服没有,导致有些设备上的应用,由于没有一台大功率的伺服电机和驱动配套,而被迫放弃掉整个系统。
总结下来,日系伺服系统的发展模式是分层协同发展,整体性能优异,与日本的机器人发展很相似。在中国是做电机的做电机、做编码器的做编码器、做驱动的做驱动,没有协同联合,导致伺服电机和驱动系统整体性能难以做好。
要钱途还是要前途?
国产伺服电机的现状就是这样,
需求大,但国产不能满足,主要还是靠国外品牌。
想要弯道超车目前来看,难度较大。不过,可以学一学芯片领域的大黑马清华紫光,在伺服领域再造一个“紫光”,通过反向收购技术、专利,甚至拿下国外伺服品牌公司也未尝不可。当然,有个前提——
还得有钱,足够多的钱……
另外一种方法就是,赶紧沉下心来搞研发,而且还是不计任何成本的去搞。目前来看很少有公司会这么干,但肯定有!总会有人,
为工业机器人安上“中国心”。
文章来源:OFweek 机器人网
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