随着人工智能技术的发展,特别是ChatGPT作为AIGC领域的顶级模型,有望加速AI在各行业的渗透,颠覆现有的生产力形态。
机器人将是人工智能技术整体爆发的重要变量。他们会变得越来越聪明,逐渐进入颠覆阶段。它们将成为集大数据、云计算、人工智能于一体的核心载体,并具有广泛的行业应用。 人工智能
(资料图)
上海、北京相继发布工业机器人相关政策。到2025年,上海将建成1000亿元机器人相关产业规模,新增带动工业机器人应用2万台,每万人拥有工业机器人密度提高100台;北京将实现全市机器人核心产业收入突破300亿元。
MIR数据显示,23Q1国产机器人在锂电池、光伏、汽车等细分市场加速渗透,国产化率持续提升。国内厂商市场份额首次突破40%。
在国家和地方政策的引导下,随着人工智能的快速发展,工业机器人产业链国产替代空间广阔,相关主机厂和零部件厂商有望充分受益。 机器人
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作为最早投入使用的机器人,工业机器人的目的是满足提高生产效率的要求。
工业机器人广泛应用于工业领域的多关节机械手或多自由度机器装置。它们具有一定的自动化程度,可以依靠自身的动力能源和控制能力来实现各种工业加工制造功能。
按照发展阶段,工业机器人可分为第一代工业机器人、第二代工业机器人和现代工业机器人。
2014年,ABB推出双7轴臂协作机器人YuMi,次年川崎推出双腕平面关节机器人duAro。随着科学技术的快速发展,工业机器人仍在高速创新,为生产制造提供更加有力的支持。
随着智能制造理念的普及和推广,工业机器人已广泛应用于以汽车制造、金属机械制造、电子制造等为代表的各大工业领域,并衍生出直角坐标型、并联型、SCARA型、多关节型等。联合类型。型、协作型机器人等细分类型更能满足制造业的需求。
我国工业机器人主要类型:
工业机器人产业链上游是关键零部件制造商。三大部件主要是减速机、控制系统和伺服系统。
中游是机器人本体,即底座和执行器,包括手臂、手腕等。根据结构形式,本体可分为直角坐标系、球坐标系、柱坐标系、关节坐标系等类型。
下游是系统集成商,主要是自动化设备制造商(即系统集成商),根据不同的应用场景和用途,进行有针对性的系统集成和二次软件开发。生产出来的机器人只有系统集成后才能进行加工。才能投资下游汽车、电子、金属加工等行业,供终端客户使用。
来源:中国机械工程学会
我国已经具备了成熟的技术和产业基础。核心零部件曾经主要依赖进口,但国内厂商(如埃斯顿、汇川技术、绿谐波等)目前正处于由守转攻的转折点。
我国工业机器人产业链已逐步国产化:
资料来源:IFR、CRIA
减速器是连接动力源和执行机构的中间机构。具有匹配速度和传递扭矩的功能。
根据控制精度,减速机可分为通用传动减速机和精密减速机。
精密减速机回程间隙小,精度高,使用寿命长,更加可靠稳定。应用于机器人、数控机床等高端领域。减速机类型包括谐波减速机和RV减速机。
RV减速机是一种广泛应用于高精度传动领域的精密减速机。具有体积大、承载能力大、刚度高的特点。用于多关节机器人的底座、手臂、肩部等重载部位。
全球工业机器人减速机市场高度集中,日本纳博特斯克在RV减速机领域占据垄断地位。
在谐波减速器方面,国内已有一些替代产品,如格林谐波、中达利德、双环传动等。
主要减速机企业总结如下:
数据来源:公开编译、中国银河
伺服系统是指由物体的位置、方向、状态等控制量组成的、能跟随任何变化的输入目标或给定量的自动控制系统。主要包括驱动器和电机。
伺服系统可以根据控制命令的要求对功率进行放大、变换和调节。通过驱动装置对电机输出扭矩、速度和位置的控制,最终实现机械位移准确执行输入指令要求。
伺服的核心部件是驱动器、电机和编码器。
目前工业机器人伺服系统主要分为日系、欧美、国产三大阵营。
日本代表企业有松下、安川、三菱、三洋、富士等。欧美代表企业有西门子、施耐德、博世力士乐、ABB等。
伺服是国产化率较高的一环,国内代表企业主要有汇川技术、台达、埃斯顿等。
国内工控巨头汇川技术采用变频技术开发伺服。根据MIR数据,汇川技术伺服系统市场份额从2015年的5.7%增长至2022年第三季度的20.9%,位居全球第一,市场份额领先第二名西门子10.6个百分点。与曾经主导中国市场的松下、安川等企业相比,国产伺服已经得到了市场的认可,未来渗透率有望进一步提升。
数据来源:MIR数据库、工控网、西南证券
控制器相当于机器人的“大脑”,负责控制整个机器人的运动。
控制器的主要任务是接收视觉、力等传感器的检测信号,根据作业任务的要求驱动伺服电机,进而控制机器人的位置、姿态、速度等状态。控制器还具有各种输入输出接口、人机界面等计算机交互界面等,具有编程简单、软件操作方便的特点。
控制器一般由机器人制造商自主设计开发,与机器人本体有较强的绑定作用。它主要由硬件和软件两部分组成。目前,国产控制器的硬件技术已逐渐成熟,技术差距主要在于软件算法。
工业机器人控制系统组成:
来源:工业技术网
由于控制器多为厂家自主研发,且各品牌都有自己与机器人匹配的控制系统,因此控制器的市场份额与机器人本体的市场份额基本一致。发那科、库卡、ABB、安川分别占据前四名,国内企业控制器尚未形成竞争优势,份额较低。
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