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當前，我國制造業(yè)正迎來(lái)高端制造的關(guān)鍵轉型期，工業(yè)機器人對中國制造業(yè)轉型升級、推動(dòng)其他產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展有著(zhù)重要意義。 據羿戓設計所了解，工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈分為上中下游，上游是機器人核心零部件，如減速器、伺服系統、控制器，技術(shù)壁壘較高，在機器人的成本中占比最大，約為65%～75%； 中游是機器人本體制造，是機器人的支撐基礎和執行機構，屬于重資產(chǎn)環(huán)節； 下游是機器人應用環(huán)節，主要是系統集成商根據機器人不同應用場(chǎng)景進(jìn)行系統集成和軟件二次開(kāi)發(fā)，雖然收益率較高， 但是技術(shù)含量較低，競爭激烈。 機器人三大核心零部件中， 減速器系統占比約為30%～40%，伺服系統約為20%～30%，控制器系統約為10%～15%。核心零部件一直是限制機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的桎梏，從目前的情況來(lái)看，國產(chǎn)企業(yè)開(kāi)始向該領(lǐng)域進(jìn)軍，近些年來(lái)誕生了一批真正擁有自主產(chǎn)業(yè)的企業(yè)。 一、減速機 減速機安裝在機器人的關(guān)節，用來(lái)精確控制機器人動(dòng)作，傳輸更大的力矩。減速機主要分為RV減速機和諧波減速機。RV減速機主要應用于負載較大的關(guān)節上，諧波減速機主要配置與負載較低的關(guān)節。一臺工業(yè)機器人一般會(huì )配置多個(gè)減速器。減速器在工業(yè)機器人三大零部件中技術(shù)難度最大，行業(yè)高度壟斷。 RV減速器需要承受大負載且需保證高精度，因此其技術(shù)難點(diǎn)主要集中在工業(yè)和裝配方面：一是精密加工及裝配技術(shù)。RV減速器的減速比較高，對特殊部件和緊密裝配技術(shù)有很高要求。二是材料成型技術(shù)。RV減速齒輪需具有耐磨性和高剛性，對于材料化學(xué)元素控制、表面熱處理方面難度較大。 諧波減速器主要由波發(fā)生器、柔輪、剛輪組成。工作原理在于依靠波發(fā)生器使柔輪產(chǎn)生可控彈性變形，而柔輪比鋼輪少N個(gè)齒輪位。因此，當波發(fā)生器轉一圈，柔輪移動(dòng)N個(gè)齒輪位，產(chǎn)生所謂的錯齒運動(dòng)，從而實(shí)現了主動(dòng)波發(fā)生器與柔輪的運動(dòng)傳遞。諧波減速器是通過(guò)柔輪的彈性變形來(lái)實(shí)現傳動(dòng)，其優(yōu)勢是傳動(dòng)比大、零部件數目少；其缺點(diǎn)是彈性變形回差大，這就不可避免地會(huì )影響機器人的動(dòng)態(tài)特性抗沖擊能力等。 目前減速器的主要供應商是日本的納博（Nabtesco） 和哈默納科（HarmonicDrive），占全球市場(chǎng)75%市場(chǎng)份額。日本納博具備全系列產(chǎn)品，應用廣泛。ABB、發(fā)那科（Fanuc）、庫卡（kuka）、安川等國際主流機器人廠(chǎng)商的減速器均由納博和哈默納科提供。 諧波減速器對技術(shù)要求較低，我國蘇州綠的和中技克美已經(jīng)實(shí)現量產(chǎn)且應用于國產(chǎn)機器人，國產(chǎn)諧波減速器減速比范圍與日本哈默納科相當，但在輸出扭矩、平均壽命上仍與國外產(chǎn)品有一定差距。RV減速器要求精度較高，要求承載的負載較大。目前我國南通振康、中大力德、雙環(huán)傳動(dòng)已實(shí)現量產(chǎn)，與國外RV減速器輸出扭矩范圍相當，但傳動(dòng)精度、扭轉剛度方面不足，工藝水平仍與國外產(chǎn)品有差距。 二、 伺服電機 工業(yè)機器人伺服系統由伺服電機、伺服驅動(dòng)器、伺服編碼器組成，主要用于驅動(dòng)機器人的關(guān)節，工業(yè)機器人的每個(gè)關(guān)節都需要一個(gè)伺服電機，用來(lái)控制速度與轉矩控制以及進(jìn)行精確、快速、穩定的位置控制。 伺服驅動(dòng)器是通過(guò)速度環(huán)、位置環(huán)、電流環(huán)分別對伺服電機的轉速、位置、轉矩進(jìn)行相應控制，實(shí)現高精度的傳動(dòng)系統定位。伺服編碼器是安裝在伺服電機末端用來(lái)測量轉角及轉速的一種傳感器， 目前自控領(lǐng)域常用的是光電編碼器和磁電編碼器。作為伺服系統的信號反饋裝置，編碼器很大程度上決定了伺服系統的精度。伺服電機作為執行元件，作用是將伺服控制器的脈沖信號轉化為電機轉動(dòng)的角位移和角速度，主要由定子和轉子構成，定子上有兩個(gè)繞組，勵磁繞組和控制繞組。其內部的轉子是永磁鐵或感應線(xiàn)圈，轉子在由勵磁繞組產(chǎn)生的旋轉磁場(chǎng)作用下轉動(dòng)。 伺服電機廣泛用于各類(lèi)高端機械設備，用于機器人的伺服電機僅占行業(yè)9%。因此很多機器人伺服電機生產(chǎn)廠(chǎng)商多是原先提供其他領(lǐng)域的伺服電機廠(chǎng)商。但由于機器人特殊性，對伺服電機的快速響應性、高啟動(dòng)轉矩、調速范圍寬要求更高， 并且為了適應機器人還要更輕量化。 目前， 日系和歐美占據伺服電機80%市場(chǎng)份額，我國自主品牌近些年來(lái)開(kāi)始逐漸代替進(jìn)口，如匯川技術(shù)和埃斯頓。 三、 控制器 控制器主要負責發(fā)布和傳遞動(dòng)作指令，控制工業(yè)機器人在工作空間中的運動(dòng)位置、姿態(tài)和軌跡，操作順序及動(dòng)作時(shí)間等。 控制器分為硬件結構和軟件結構。硬件方面，目前市場(chǎng)已經(jīng)研發(fā)了基于多CPU的分級分層控制系統。以典型的DSP控制器為例，該控制器采用模塊化結構，以工業(yè)PC作為系統的硬件平臺， 通過(guò)DSP控制卡實(shí)現對機器人多個(gè)自由度的操控，提高了機器人控制器的運動(dòng)控制性能。 軟件方面，又分為上位機PC部分和下位機運動(dòng)控制部分。其中，上位機模塊主要功能是對系統的可調參數進(jìn)行設置，對機器人的正、逆運動(dòng)學(xué)建模求解， 并把運動(dòng)控制卡與控制程序在邏輯上連接起來(lái)。下位機模塊由主控程序、運動(dòng)程序和通訊程序構成，實(shí)現高速伺服插補運算、伺服運動(dòng)控制。 由于控制器要求算法和機器人本體相匹配，因此國際較大型機器人本體廠(chǎng)商都自己生產(chǎn)控制器，工業(yè)機器人“四大家族”所生產(chǎn)控制器的市場(chǎng)占有率與本體行業(yè)相似，而國內本體廠(chǎng)商大多還不具備自己生產(chǎn)研發(fā)控制器的能力，大多采用外部采購控制器的方式。 
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