萬眾創(chuàng)新改變?nèi)毡綵TP電機對機器人行業(yè)的壟斷

時間：2019-08-21 19:00

　　一.全球機器人現(xiàn)狀

　　我國的工業(yè)機器人研究開始于20世紀(jì)70年代，工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模。

　　工業(yè)機器人保有量為101765臺，僅次于日本，位居世界第二。

　　當(dāng)前，我國正處于經(jīng)濟結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型時期，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化成為廣大企業(yè)降低成本、提高市場競爭力的重要手段;政府對工業(yè)機器人的扶持力度正在逐步加大。

　　二.機器人的關(guān)鍵技術(shù)減速機

　　機器人的發(fā)明是美國人的專利，機器人減速機的發(fā)明也是美國人的專利。但時至今日全球機器人的關(guān)節(jié)用到的精密減速機幾乎都是日本造的：日本人說跪，全球機器人沒幾個能站著。包括世界四大機器人公司。甚至全球的汽車制造都要聽日本人擺布，甚至日本人可以控制全球的先進制造業(yè)。美歐都進行了大規(guī)模的研發(fā)但都無法超越。

　　現(xiàn)今工業(yè)機器人的先進程度讓人嘆為觀止各部位緊密配合完成復(fù)雜的工作，讓人不禁好奇它們的傳動系統(tǒng)到底是怎樣的，關(guān)節(jié)到底是什么結(jié)構(gòu)的呢?

　　減速機內(nèi)主要是齒輪和軸承，但設(shè)計和加工難掌握，特別是齒輪和軸承要柔性，精度要求高，操作誤差甚至小于一根頭發(fā)絲。軸承和齒輪都是橢圓的柔性部件。中國缺乏此核心設(shè)備，只得以高于日本國內(nèi)二三倍的價格進口。

　　日本的減速機技術(shù)最牛逼，當(dāng)行業(yè)霸主好多年，連ABB、發(fā)那科、安川、庫卡等著名的國際;工業(yè)機器人四大家族都一直用日本的Nabtesco和HarmonicDrive這兩家公司的減速機。國內(nèi)企業(yè)也大量用著日本雖然性能確實夠好，但確實貴的要死的減速機。造成機器人行業(yè)無法擴大和發(fā)展。

　　中國雖然是世界上最大的工業(yè)機器人使用國，但是中國本土的機器人卻受制于核心零部件的短板，在與海外巨頭競爭的時候處于劣勢。因為缺乏核心技術(shù)，導(dǎo)致機器人應(yīng)用成本明顯高于國外。機器人減速器、伺服電機和控制器，是機器人的三大核心零件，最主要受制于日本人的就是諧波減速機和擺線減速機?，F(xiàn)今行業(yè)內(nèi)工業(yè)機器人運動的核心部件;關(guān)節(jié)就是由它構(gòu)成，每個關(guān)節(jié)都要用到不同的減速機產(chǎn)品。

　　日本的納博特斯克1986年開始批量生產(chǎn)RV減速器，目前全球銷售400萬臺，占領(lǐng)國內(nèi)RV減速器市場的80%。作為世界上最大的精密擺線針輪減速機制造商，Nabtesco生產(chǎn)高性能減速機、中空軸減速機，以及單軸伺服執(zhí)行器和控制器。其生產(chǎn)的精密設(shè)備具有高扭矩、高剛性和高耐過載沖擊荷載能力的同時，兼有高精密和非常低的回程間隙，被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星、雷達(dá)天線、工業(yè)機器人、半導(dǎo)體和焊接技術(shù)等工業(yè)自動化領(lǐng)域。

　　哈默納科諧波減速器，具有輕量、小型、傳動效率高、減速范圍廣、精度高等特點，被廣泛應(yīng)用于各種傳動系統(tǒng)中。哈默納科主要生產(chǎn)和銷售各種精密減速裝置，當(dāng)之無愧為整體運動控制的領(lǐng)軍企業(yè)。為了涵蓋諧波減速器不能覆蓋到的低減速比領(lǐng)域，哈默納科產(chǎn)品還開發(fā)了精密行星齒輪減速機HarmonicPlanetary。獨特的內(nèi)齒圈形變工藝，可使行星齒輪嚙合得更緊、消除背隙，從而將傳動誤差控制在精密范圍內(nèi)。

　　三.最初的機器人夢想

　　1954年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機器人的概念，并申請了專利。該專利的要點是利用人的手臂進行動作示教，并借助于伺服技術(shù)控制機器人的關(guān)節(jié)，以使機器人能實現(xiàn)人手臂動作的記錄和再現(xiàn)。這是最原始的機器人示教方法，也是工業(yè)機器人發(fā)展邁出的第一步。

　　最早的科幻機器人如上面的圖片，機器人的關(guān)節(jié)都是使用螺釘式的軸連接，但是現(xiàn)實的使用卻一直無法突破動力和傳動的瓶頸。筆者看到的這種國產(chǎn)機器人就是采用的軸連接。

　　后來機器人的幻想就變成了下面這種圖。關(guān)節(jié)都變成了減速機。

　　今天機器人全行業(yè)都在使用這種減速機關(guān)節(jié)制造生產(chǎn)機器人。80%都是日本造。

　　現(xiàn)在我國政府和投資界都在投入大量自己和人力趕超日本?？芍^奮力追趕，仍差距明顯

　　4.如何打破日本人在減速機市場的壟斷呢?

　　世界每天都在發(fā)生變化，曾幾何時日本人傾國家之力研發(fā)的磁帶錄像機和錄音機是壟斷世界市場的，然而MP3的出現(xiàn)，數(shù)碼影像的出現(xiàn)改變了他們的壟斷。

　　那么我們又有什么方法可以打破日本人的壟斷呢?

　　就像數(shù)碼影音一樣不用他的技術(shù)繞著走。不只是中國造不出機器人用減速器，美國德國都造不出來，所以要避開日本人的諧波減速機和擺線減速機?；謴?fù)到機器人的原始想法，最好的辦法就是使用筆者見到的電動仿肌肉柔性減速裝置。這種新型減速機，據(jù)說是純國有技術(shù)自有專利自主研發(fā)。同樣可以消除背隙，實現(xiàn)高精度控制。如下圖

　　四.國產(chǎn)柔性減速裝置可否滿足工業(yè)機器人的要求呢?比如：負(fù)重要求、控制精度和精準(zhǔn)的電腦控制等

　　首先是負(fù)重，上圖個工業(yè)機器手長度950cm經(jīng)過試驗負(fù)重可以達(dá)到5KG，此設(shè)計可以仿人形和工業(yè)兩種應(yīng)用。據(jù)說正在開發(fā)工業(yè)用長度1400cm和2100cm的搬運碼垛產(chǎn)品。

　　其次如果控制精度滿足不了，也是無法改變?nèi)毡救说膲艛嗟?。但我們?jīng)過試驗控制精度極高。下圖是控制精度的實際測量值，這種機器人的重復(fù)定位精度小于0.1毫米。下圖是測試結(jié)果。完全滿足要求。

　　可以高精度的從園的起點回到起點，精度展現(xiàn)無疑。

　　第三就是價格，如果這種技術(shù)的價格高于日本減速機又有什么用呢?

　　實際制造成本告訴我們這種工業(yè)機器人的價格只是現(xiàn)有機器人價格的十分之一，未來市場無限廣闊。因為它使用的是普通減速機。使用的是鐵軸作為關(guān)節(jié)連接，所以它也就不可能價格高。

　　下圖更是展現(xiàn)了這種機器人的寫字功能，使筆者不得不相信這是真的核心技術(shù)。

　　據(jù)介紹這種機器人豎起來還可以制成雙臂機器人，像個真人一樣在生產(chǎn)線上工作。你只要普通工人幾個月的工資就可以買回去給你工作。

　　如果批量產(chǎn)業(yè)化相信不久的將來，一臺機器人幾千元價格很快就會實現(xiàn)。

　　5.結(jié)論

　　如果真如筆者采訪的如上技術(shù)大規(guī)模實現(xiàn)，將會迎來一場機器人工業(yè)革命。

　　日本人也有點太狠，據(jù)網(wǎng)間了解，

　　一臺精密減速器四大國際巨頭采購價為3萬元~5萬元，賣給國內(nèi)關(guān)系好的客戶約7萬元，關(guān)系一般的普通客戶約12萬元，內(nèi)資企業(yè)采購精密減速器的成本比國際巨頭貴一倍還多，可見其間的利潤差別有多大。據(jù)說被中國買斷了貨。

　　中國機器人行業(yè)正在經(jīng)歷井噴期，與機器人相關(guān)企業(yè)已超過4000家。中國正在成為全球機器人增長速度最快的國家。工業(yè)機器人是全球極其先進的精密制造技術(shù)，其使用需要的背后，將會展現(xiàn)中國技術(shù)。

　　結(jié)束語：如果真正能實現(xiàn)筆者看到的實際效果，相信這對機器人還有是一次革命性的變革，對未來機器人進入家庭會起到?jīng)Q定性的作用。據(jù)相關(guān)人士透露未來他們可以開發(fā)出像電腦一樣便宜的雙臂機器人，而且會像電腦一樣普及。