(完整版)细解工业机器人的关键零部件

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细解工业机器人的关键零部件

当前,工业机器人产业市场呈现爆炸式增长势头,而工业机器人产业的发展必将为其核心零配件应用提供众多机会。工业机器人除了本体以外,主要有三大核心零配件,控制器、伺服系统、减速器,它们占到工业机器人成本的70%左右。而随着人工智能浪潮的越演越烈,机器视觉系统也成了工业机器人不可或缺的一部分。

工业机器人的大脑:控制器

控制器是机器人的大脑,发布和传递动作指令。包括硬件和软件两部分:硬件就是工业控制板卡,软件部分主要是控制算法、二次开发等。目前国外主流机器人厂商的控制器均为在通用的多轴运动控制器平台基础上进行自主研发,各品牌机器人均有自己的控制系统与之匹配,国内企业控制器尚未形成市场竞争优势。

现有的工业机器人控制器封闭构造,带来开放性差、软件独立性差、容错性差、扩展性差、缺乏网络功能等缺点,已不能适应智能化和柔性化要求。开发标准化、开放化控制器是工业机器人控制器的一个发展方向,存在巨大发展空间。到2020年我国工业机器人控制器市场规模有望达到12亿元左右,未来五年复合增速约为27%。

工业机器人的眼睛:机器视觉系统

工业自动化的真正实现,需要高度智能化的工业机器人去替代人类的一部分工作,而显然,如果想让机器人去很好的替代人类工作的话,首先要做的就是让它们得能“看”到才行,这就要依赖机器视觉系统来完成。

机器视觉系统可以通过机器视觉产品即图像摄取装置,将被摄取目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,得到被摄目标的形态信息,根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号,然后图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征,进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。到2021年,机器视觉全球市场价值预计将达285亿美

元,2016-2020年期间,以8.4%的复合年增长率增长,而我国将维持20%的增长率,远大于世界平均水平。

工业机器人的关节:伺服系统

伺服系统是工业自动化的重要组成部分,是自动化行业中实现精确定位、精准运动的必要途径,在机床工具、纺织机械、印刷机械和包装机械等领域得到广泛应用。随着近几年工业机器人、电子制造设备等产业的迅速扩张,其在新兴产业的应用规模出现增长迅速。

机器人的关节驱动离不开伺服系统。关节越多,机器人的柔性和精准度越高,所需要使用的伺服电机数量就越多。工业机器人市场的快速增长将带动伺服系统市场规模不断上升。到2020年我国工业机器人用伺服系统市场规模将达47亿元左右,未来五年复合增长率约为35%。

工业机器人的神经:减速器

减速器是连接动力源和执行机构之间的中间装置,通常它把电动机、内燃机等高速运转的动力通过输入轴上的小齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的,并传递更大的转矩。大量应用在工业机器人上的减速器主要有两类:RV减速器和谐波减速器。

近年来,随着我国工业机器人应用市场的快速发展,工业机器人用减速器市场需求规模也随之增长。中投顾问产业研究中心预测到2020年我国工业机器人减速器市场规模将超过40亿元,未来五年复合增长率约为30%。

工业机器人这么火,万不可忽视工业机器人应用人才的培养。武汉金石兴机器人学院携手世界500强ABB机器人公司,开展中国工业机器人人才培养战略。常年开设目前市场实用价值最高的工业机器人培训课程,包含工业机器人编程调试培训、工业机器人维护保养培训、工业机器人系统集成培训、焊接机器人培训、码垛搬运机器人培训等。配合“中国制造2025”规划做好高端技术技能人才培养布局。

服务机器人的发展现状及趋势

服务机器人的发展现状及趋势 【摘要】服务机器人是机器人家族中的一个年轻成员,是一种半自主或全自主工作的机器人,它能完成有益于人类健康的服务工作。进入二十一世纪,人们已经愈来愈亲身地感受到机器人深入生产、生活和社会的坚实步伐。一方面随着各个国家老龄化越来越严重,更多的老人需要照顾,社会保障和服务的需求也更加紧迫,老龄化的家庭结构必然使更多的年青家庭压力增大,而且生活节奏的加快和工作的压力,也使得年轻人没有更多时间陪伴自己的孩子,随之酝酿而生的将是广大的家庭服务机器人市场。另一方面服务机器人将更加广泛地代替人从事各种生产作业, 使人类从繁重的、重复单调的、有害健康和危险的生产作业中解放出来。 【关键词】服务机器人发展现状发展趋势 引言 截至2014年底,我国60岁以上的老龄人口已达2.97亿,占人口总数的6.07%,劳动力人口比重正在逐年下滑,迫切需要大力发展机器人自动化产业。服务机器人是机器人发展的主攻方向,受到国内外学术界和产业界的高度重视。近年来,原中型组和人形组中的国际一流研究型大学纷纷加入服务机器人研发制造,使得行业技术得到快速的发展,服务机器服务机器人是集机械、电子、控制、材料、生物医学等多学科交叉的战略性高技术,不仅能应对劳动力成本上升、人口老龄化等问题,而且对于相关技术与产业的发展起着重要的支撑和引领作用。目前,主导全球研发机器人技术的国家主要有美国、日本、德国、韩国、中国,我国目前已经跻身了全世界五大强国之列,但是与美国、日本差距非常大,我国服务机器人研究与市场化生产运作仍处于初级阶段,国内专门研发生产服务机器人的企业少且多半集中于低端市场[1]。 1 服务机器人的市场现状和前景 中国产业调研网发布的2015-2020年中国服务机器人市场现状研究分析与发展趋势预测报告认为:根据国际机器人联盟的数据(表1),2014年,全球专业服务机器人销量22163台,比2013年增加1163台,与2010 年相比翻了一番,销售额达到45.48亿美元,同比增长8.3%;全球个人/家用服务机器人440台,比2013年增加40 台,销售额达到12.05亿美元,同比增长27.2%;2013年,全球国防应用机器人销量8013台,比2012年增加759台;全球医用服务机器人销量1106台,比2012年增加33台。全球家用服务机器人销量224万台,比2012年增加29万台。2014年,我国服务机器人销售额45.56亿元,同比增长34%;2014年中国服务机器人投入使用仅仅少部分是国产的,大部是国外进口机器人。我国服务机器人

工业机器人在汽车制造业中的应用

工业机器人在汽车制造业中的应用

工业机器人在汽车制造业中的应用 Application of industrial robo t in automobile manufacturing industry 工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的重要的现代制造业自动化装备。 目前,国际上的工业机器人公司主要分为日系和欧系。日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的产品。欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU及奥地利的IGM公司。工业机器人已成为柔性制造系统(FMS)、工厂自动化(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动工具。 我国工业机器人是从20世纪80年代开始起步,经过二十年余年的努力,已经形成了一些具有竞争力的工业机器人研究机构和企业。先后研发出弧焊、点焊、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。近几年,我国工业机器人及含工业机器人的自动化生产线相关产品的年产销额已突破十亿元。目前国内市场年需求量在3000台左右,年销售额在20亿元以上。统计数据显示,中国市场上工业机器人总共拥有量近万台,占全球总量的0.56%,其中完全国产工业机器人(行业内规模比较大的前三家工业机器人企业)行业集中度占30%左右,其余都是从日本、美国、瑞典、德国、意大利等20多个国家引进的。国产工业机器人目前主要以国内市场应用为主,年出口量为100台左右,年出口额为0.2亿以上。 工业机器人50%以上用在汽车领域,当前,工业机器人的应用领域主要有弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、检测、码垛、研磨抛光和激光加工等复杂作业。目前,国际上工业机器人技术在制造业应用范围越来越广阔,现已从传统制造业推广到其他制造业,进而推广到诸如采矿、建筑、农业、灾难救援等各种非制造行业。但汽车工业仍是工业机器人的主要应用领域。据了解,美国60%的工业机器人用于汽车生产;全世界用于汽车工业的工业机器人已经达到总用量的37%,用于汽车零部件的工业机器人约占24%。 在我国,工业机器人的最初应用是在汽车和工程机械行业,主要用于汽车及工程机械的喷涂及焊接。目前,由于机器人技术以及研发的落后,工业机器人还主要应用在制造业,非制造业使用的较少。据统计,近几年国内厂家所生产的工业机器人有超过一半是提供给汽车行业。可见,汽车工业的发展是近几年我国工业机器人增长的原动力之一。 焊接机器人在汽车制造业中发挥着不可替代的作用,焊接机器人是在工业机器人基础上发展起来的先进焊接设备,是从事焊接(包括切割与喷涂)的工业机器人,主要用于工业自动化领域,其广泛应用于汽车及其零部件制造、摩托车、工程机械等行业,在汽车生产的冲压、焊装、涂装、总装四大生产工艺过程都有广泛应用,其中应用最多的以弧焊、点焊为主。 目前,焊接工业机器人在一汽、上汽、沈阳中顺、金杯通用、重庆长安、湖南长丰等整车制造企业广泛应用,据统计每辆汽车车身上,大约有3000~4000个电阻点焊焊点,电阻点焊技术的应用实现了汽车车身制造的量产化与自动化。 多年来,我国汽车零部件生产一直是手工焊、专机焊占据焊接生产的主导地位,劳动强度大,作业环境恶劣,焊接质量不易保证,而且生产的柔性也很差,无法适应现代汽车生产的需要。近年来由于焊接机器人的大量应用,提高了零部件生产的自动化水平及生产效率,同时使生产更具有柔性,焊接质量也

工业机器人核心技术全解析

工业机器人核心技术全解析 无论是德国率先提出的“工业4.0”概念,美国推行的“先进制造伙伴关系(AMP)”计划,还是日本正在实施的“智慧制造系统(IMS)”和中国工信部通过的“中国制造2025规划”,这些都指向同一个目标,那就是希望通过先进的IT与自动化技术来促进制造业的革新,以实现“智能化”,提升效率,降低成本。而要实现这个目标工业机器人是不可或缺的一环。 以前,工业机器人应用最为广泛的是汽车制造业;现在,工业机器人制造企业正努力向其他领域拓展。工业机器人制造企业也如雨后春笋般不断涌现,据统计仅去年中国国内差不多增加了200多加工业机器人制造厂商。对于工业机器人的市场前景,业界都是一致看好,普遍认为未来5~10年将会迎来工业机器人的一个爆发期。不过,要想在这一波浪潮中得益的话也并不容易。因为工业机器人涉及的系统相当复杂,仅核心零部件就包括了机械系统、控制器、伺服器和减速器等等。本刊就工业机器人的关键技术问题采访了一些半导体厂商,详细介绍了工业机器人当中的一些电子核心零部件。 控制器平台之争 在Altera公司亚太区工业业务部市场开发首席经理江允贵看来,有三个趋势在推动着工业自动化市场的蓬勃发展。一是,提升能源效率,降低能源成本;二是提升生产效率,这包括功能安全、生产线的稳定安全、保护操作人员的安全、以及机器损坏的降低和更长的生命周期和可靠度;三是所谓的智能工厂。而只有前面两个因素达到后,才有可能实现智能工厂。他认为工业机器人是自动化里的很关键一部分。 江允贵拿智能工厂举例,他说现在一个典型的的智能工厂,从企业到工厂,以及工厂内如都是以工业以太网相连接的,他认为用工业以太网取代传统的以太网,主要是因为工业以太网的实时性更好。工业以太网可以连接主站和从站,连接主站中的PLC、PAC/运动控制器和HMI,和从站中的伺服器、I/O模块等等。

工业机器人技术及关键基础部件

工业机器人技术及关键基础部件 1.工业机器人技术及关键基础部件 (1)机器人关键基础部件定义、分类及市场占有率; 机器人关键基础部件是指构成机器人传动系统,控制系统和人机交互系统,对机器人性能起到关键影响作用,并具有通用性和模块化的部件单元。机器人关键基础部件主要分成以下三部分:高精度机器人减速机,高性能交直流伺服电机和驱动器,高性能机器人控制器等。 目前在高精度机器人减速机方面,市场份额的75%均两家日本减速机公司垄断,分别为提供RV摆线针轮减速机的日本Nabtesco和提供高性能谐波减速机的日本Harmonic Drive.包括ABB, FANUC, KUKA,MOTOMAN在内国际主流机器人厂商的减速机均由以上两家公司提供,与国内机器人公司选择的通用机型有所不同的是,国际主流机器人厂商均与上述两家公司签订了战略合作关系,提供的产品大部分为在通用机型基础上根据各厂商的特殊要求进行改进后的专用型号。国内在高精度摆线针轮减速机方面研究起步较晚,仅在部分院校,研究所有过相关研究。目前尚无成熟产品应用于工业机器人。近年来国内部分厂商和院校开始致力高精度摆线针轮减速机的国产化和产业化研究,如浙江恒丰泰,重庆大学机械传动国家重点实验室,天津减速机厂,秦川机床厂,大连铁道学院等。在谐波减速机方面,国内已有可替代产品,如北京中技克美,北京谐波传动所,但是相应产品在输入转速,扭转高度,传动精度和效率方面与日本产品还存在不小的差距,在工业机器人上的成熟应用还刚刚起步。在伺服电机和驱动方面,目前欧系机器人的驱动部分主要由伦茨,Lust,博世力士乐等公司提供,这些欧系电机及驱动部件过载能力,动态响应好,驱动器开放性强,且具有总线接口,但是价格昂贵。而日系品牌工业机器人关键部件主要由安川,松下,三菱等公司提供,其价格相对降低,但是动态响应能力较差,开放性较差,且大部分只具备模拟量和脉冲控制方式。国内近年来也开展了大功率交流永磁同步电机及驱动部分基础研究和产业化,如哈尔滨工业大学,北京和利时,广州数控等单位,并且具备了一点的生产能力,但是其动态性能,开放性和可靠性还需要更多的实际机器人项目应用进行验证。 在机器人控制器方面,目前国外主流机器人厂商的控制器均为在通用的多轴运动控制器平台基础上进行自主研发。目前通用的多轴控制器平台主要分为以嵌入式处理器(DSP,POWER PC)为核心的运动控制卡和以工控机加实时系统为核心的软PLC系统,其代表分别是Delta Tau的PMAC卡和Beckhoff的TwinCAT系统。国内的在运动控制卡方面,固高公司已经开发出相应成熟产品,但是在机器人上的应用还相对较少。 (2)机器人关键基础部件国内外发展趋势(技术、产业); 在机器人高精度谐波减速机方面, 在其齿轮传动中采用双圆弧齿廓,可以有效改善柔轮齿根的应力状况和传动啮合质量,提高承载能力、扭转刚度和柔轮疲劳寿命,并可降低最小传动比。日本的IH齿形是基于余弦凸轮波发生器开发的双圆弧齿形,由于采用近似方法设计,应用初期出现了齿廓干涉等问题,但是到1990年代初期已经基本完善。目前,日本谐波传动系统有限公司的谐波产品有十几个类型,二十多个系列,最小传动比为30,型号中带有字母“S”的,其齿形为双圆弧齿形,产品垄断了主要国际市场。其中超短杯型号CSD和SHD,其柔轮长度仅有常规谐波传动柔轮的1/3,既增加传动刚度,又大幅度减轻了谐波减速器重量。此外,在谐波传动轻量化技术方面,采用铝等轻合金材料制造波发生器与减速器壳体等方式,减薄刚轮外缘以及改进连接结构等形式,使整机重量大幅度减轻。相比于谐波减速机,RV减速机具有更高的高度和回转精度,目前其发展方向是如何通过对内部轴承的配置,材料和热处理工艺的改进,增加减速机的扭转刚度,最大抗弯弯矩,以及提高在频繁加减速等恶劣工况下的使用寿命。 在机器人伺服电机和驱动器方面,机器人专用化的伺服电机和驱动器将成为发展趋势,即在普通通用伺服电机和驱动器的基础上,根据机器人的高速,重载,高精度等应用要求,增加驱动器和电机的瞬

2018年机器人行业核心零部件国产化分析报告

2018年机器人行业核心零部件国产化分析报告 2018年6月

目录 一、核心零部件对机器人的重要性 (5) 二、减速器:工业机器人不可或缺的明珠 (7) 1、技术分析:RV与谐波减速器占据主流地位 (7) (1)RV(Rotary Vector)减速器 (9) (2)谐波减速器 (10) 2、国产化进程:国内企业订单频传,加速进口替代 (12) (1)竞争格局 (12) (2)国外企业发展状况 (13) (3)日本巨头业务规模不断扩张 (14) (4)国产企业布局积极,有望率先突破 (15) (5)国内企业减速机业务推进顺利,订单频传 (15) (6)国内减速器业务赢来放量 (16) 3、需求测算:未来减速器业务的空间 (18) 三、伺服电机与控制器,相辅相成的核心零部件 (22) 1、伺服电机:国产替代空间最高 (22) (1)伺服系统下游应用领域众多 (22) (2)竞争格局:国内品牌占据一定市场份额 (26) 2、控制器:与国际差距最小的零部件 (28) 四、核心零部件国产化对国内企业的影响 (32) 1、对本体企业的影响:处于“以利润换市场”的阶段 (33) (1)生产成本下滑 (34) (2)产能的扩张 (34) 2、对系统集成商的影响:强化机器人的普及率 (38) 3、对商业模式的影响:向一体化模式探索 (40)

五、主要风险 (44) 1、机器人产业竞争加剧 (44) 2、核心零部件国产化不及预期 (45) 3、宏观经济波动 (45)

核心零部件突破桎梏,进口替代加速。减速器主要用于调速和传递负载,具备很高的精度,是技术壁垒最高的领域,也是制约国产机器人成本最重要的因素。目前国内产品的整体质量逐步提高,在一些核心指标上已经达到国际水平。2017年以来,国产减速器订单频传,进口替代显著加快,上海欢颜、埃夫特分别采购南通振康减速器共计18000台;伯朗特采购中大力德减速器3万台。此外,苏州绿的、中技克美、来福谐波也分别开发了系列产品,进入量产阶段。 伺服电机可以分为直流和交流,高性能的伺服系统大多采用同步交流伺服电机。目前国内的领先厂商主要有汇川技术、埃斯顿等,自有品牌率占15%。控制器方面,其本质上就是一个数据处理器,在硬件上与国外差距不大,差距主要是算法和兼容性方面。控制器国内供应商主要是固高科技、埃斯顿、广州数控等,其中埃斯顿收购TRIO,转型高端运动控制方案商。 随着零部件企业由小批量生产向大批量供货迈进,核心零部件的逐步国产化,使得真正具备竞争力的企业在价格方面具有更大的灵活性。国产化浪潮需要穿透到底层的设备行业,这也是提升产业竞争力的必经之路。 核心零部件国产化对国内企业有何影响?机器人零部件的国产化会产生三方面的影响:(1)对于本体企业来说,首先会降低生产成本,其次是产能的扩张。国产化并非一定会带来利润率的提升,当前中国的本体企业更看重市场规模的扩张,而非利润,处于“以利润换市场”的阶段;(2)对于系统集成商来说,成本下滑会强化机器人

工业机器人常见五大应用领域及关键技术【最新整理】

工业机器人常见五大应用领域及关键技术 去年全球工业机器人销量达到24万台,同比增长8%。其中,我国工业机器人市场销量超过6.6万台,继续保持全球第一大工业机器人市场的地位。但是,按机器人密度来看,即每万名员工对应的机器人保有量,我国不足30台,远低于全球约为50多台的平均水平。 前瞻产业研究院《2016-2021年中国工业机器人行业产销需求预测与转型升级分析报告》数据显示:2015年我国工业机器人产量为32996台,同比增长21.7%。2016年机器人产业将继续保持快速增长,今年一季度我国工业机器人产量为11497台,同比增长19.9%。此外,数据显示,2015年我国自主品牌工业机器人生产销售达22257台,同比增长31.3%。国产自主品牌得到了一定程度的发展,但与发达国家相比,仍有一定差距。 2016年未来全球工业机器人市场趋势包括:大国政策主导,促使工业与服务机器人市场增长;汽车工业仍为工业机器人主要用户;双臂协力型机器人为工业机器人市场新亮点。 一、什么是工业机器人 工业机器人是一种通过重复编程和自动控制,能够完成制造过程中某些操作任务的多功能、多自由度的机电一体化自动机械装备和系统,它结合制造主机或生产线,可以组成单机或多机自动化系统,在无人参与下,实现搬运、焊接、装配和喷涂等多种生产作业。 当前,工业机器人技术和产业迅速发展,在生产中应用日益广泛,已成为现代制造生产中重要的高度自动化装备。

二、工业机器人的特点 自20世纪60年代初第一代机器人在美国问世以来,工业机器人的研制和应用有了飞速的发展,但工业机器人最显著的特点归纳有以下几个。 1.可编程。生产自动化的进一步发展是柔性自动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程,因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用,是柔性制造系统(FMS)中的一个重要组成部分。 2.拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分,在控制上有电脑。此外,智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”,如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。 3.通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外,一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如,更换工业机器人手部末端操作器(手爪、工具等)便可执行不同的作业任务。 4.机电一体化。工业机器人技术涉及的学科相当广泛,但是归纳起来是机械学和微电子学的结合——机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器,而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能,这些都和微电子技术的应用,特别是计算机技术的应用密切相关。因此,机器人技术的发展必将带动其他技术的发展,机器人技术的发展和应用水平也可以验证一个国家科学技术和工业技术的发展和水平。 三、工业机器人常见的五大应用领域 1.机械加工应用(2%) 机械加工行业机器人应用量并不高,只占了2%,原因大概也是因为市面上有许多

细解工业机器人的关键零部件

细解工业机器人的关键零部件 当前,工业机器人产业市场呈现爆炸式增长势头,而工业机器人产业的发展必将为其核心零配件应用提供众多机会。工业机器人除了本体以外,主要有三大核心零配件,控制器、伺服系统、减速器,它们占到工业机器人成本的70%左右。而随着人工智能浪潮的越演越烈,机器视觉系统也成了工业机器人不可或缺的一部分。 工业机器人的大脑:控制器 控制器是机器人的大脑,发布和传递动作指令。包括硬件和软件两部分:硬件就是工业控制板卡,软件部分主要是控制算法、二次开发等。目前国外主流机器人厂商的控制器均为在通用的多轴运动控制器平台基础上进行自主研发,各品牌机器人均有自己的控制系统与之匹配,国内企业控制器尚未形成市场竞争优势。 现有的工业机器人控制器封闭构造,带来开放性差、软件独立性差、容错性差、扩展性差、缺乏网络功能等缺点,已不能适应智能化和柔性化要求。开发标准化、开放化控制器是工业机器人控制器的一个发展方向,存在巨大发展空间。到2020年我国工业机器人控制器市场规模有望达到12亿元左右,未来五年复合增速约为27%。 工业机器人的眼睛:机器视觉系统 工业自动化的真正实现,需要高度智能化的工业机器人去替代人类的一部分工作,而显然,如果想让机器人去很好的替代人类工作的话,首先要做的就是让它们得能“看”到才行,这就要依赖机器视觉系统来完成。 机器视觉系统可以通过机器视觉产品即图像摄取装置,将被摄取目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,得到被摄目标的形态信息,根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号,然后图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征,进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。到2021年,机器视觉全球市场价值预计将达285亿美元,

工业机器人技术

机器人技术 机器人在人类生产作业中的重要应用 学院:机械工程学院 专业: 液压元件与控制 班级: 08级5班 学号: 080803110250 姓名:卢红兵

一、研究意义与必要性 国际标准化组织(ISO)曾于1987年对工业机器人进行定义:“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能,能完成各种作业的可编程操作机。”该定义与美国机器人学会(RIA)和日本工业标准(JIS)对工业机器人的定义相近。工业机器人主要用于制造业中,随着机器人技术的发展,它目前已广泛地用于汽车、机械制造、电子工业及塑料制品等生产领域,进而扩展到核能、采矿、冶金、石油、化学、航空、航天、船舶、建筑、纺织、制衣、医药、生化、食品等工业领域,机器人将成为人类社会生产活动的“主劳力”,人类将从繁重的、重复单调的、有害健康和危险的生产劳动中解放出来,从而有更多的时间去学习、研究和创造。 工业机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程功能的多功能操作机,多以机械臂的形式出现,这种操作机具有几个轴,能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置以执行各种任务。在日本,单轴机器人同样被列入工业机器人的范畴。 工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量,提高生产效率,改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动,而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置,既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力,又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力,从某种意义上说它也是机器的进化过程产物,它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备,也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。 工业机器人是机器人的一个重要分支,它的特点是可通过编程完成各种预期的作业任务,在构造和性能上兼有人和机器人各自的优点,尤其是体现了人的智能和适应性,机器作业的准确性和在各种环境中完成作业的能力。因而在国民经济各个领域中具有广阔的应用前景 机器人技术是综合了机械学、计算机、控制论、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域,机器人的应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。 二、国内外研究现状及分析 日本是当今的工业机器人王国,既是工业机器人的最大制造国也是最大消费国。但实际上工业机器人的诞生地是美国。美国人英格伯格和德奥尔制造出了世界上第一台工业机器人,他们发现可以让机器人去代替工人一些简单重复的劳动,而且不需要报酬和休息,任劳任怨。接着他们两人合办了世界上第一家机器人制造工厂,生产unimate工业机器人。如图1所示。

工业机器人的五大机械结构和三大零部件解析

工业机器人的五大机械结构和三大零部件解析 根据国际机器人联合会(International Federation of Robotics;简称IFR)定义,机器人分为工业机器人(Industrial Robots)及服务型机器人(Service Robots)。其中,目前工业机器人又佔全球机器人80%的市佔率,远高于服务型机器人。 若以机械结构来看,工业机器人可区分为单轴机器人、座标机器人、水平多关节机器人(SCARA)、垂直多关节机器人以及并联式机器人(DELTA)等,以下依序就这五种类型来说明。 一、工业机器人之五大机械结构 1. 单轴机器人 单轴机器人一般分为两种传动方式,一为滚珠螺杆传动,二为同步齿形带(简称:同步带)传动,两种皆是以直线导轨做为导向,并配合伺服电机或步进电机,来实现不同应用领域的定位、移载、搬运等等。透过不同的组合样式,还可以实现两轴、三轴、龙门式的组合。单轴机器人的应用领域涵盖半导体、家电、医疗、汽车、包装、点胶机、焊接、切割、检测等自动化应用领域,而台湾的上银科技在单轴机器人的市场名列全球前三。 2. 直角座标机器人 直角座标机器人是基于X、Y、Z直角座标,在各座标的长度范围内进行工作或运动,适用于搬运、取放等作业,可应用的领域包括射出成型机取出用手臂、移动并定位、堆迭、锁螺丝、切割、装夹、压入、插取、装配、自动药房等。 台湾机器人相关业者数量约有80家,现有40家以上的业者可从事座标机器人相关设备的设计开发,所使用的关键零组件国产化程度较高。在射出成型机取出用机械手臂中,天行自动化(Alfa)与台湾精锐(Apex)为该领域之领先业者,并在中国大陆具有一定的市场佔有率。 3. 水平多关节(SCARA)机器人

2020年工业机器人新星埃夫特专题研究:向通用领域加速渗透,核心零部件自供提升盈利能力

2020年工业机器人新星埃夫特专题研究:向通用领域加速渗透,核心零部件自供提升盈利能力

目录 1 公司战略眼光独到,外延发展下技术实力飞速提升 (4) 1.1 公司为国内一线工业机器人制造商 (4) 1.2 主要产品为系统集成和整机,汽车行业收入占比高 (7) 1.3 通过外延发展,迅速完成全产业链布局 (11) 2 2020年工业机器人行业回暖,自主品牌正在崛起 (14) 2.1 全球市场规模超千亿,国内行业平均增速更高 (14) 2.2 自主品牌的关键零部件核心竞争力持续提升 (16) 2.3 通用领域为国内企业带来快速发展的机遇 (18) 2.4 2020年工业机器人产量增速企稳回升 (19) 3 投资亮点:向通用领域加速渗透,核心零部件自供提升盈利能力 (20) 3.1 技术吸收能力强,外延内生相辅相成 (20) 3.2 技术扎实,客户资源充足,收入增长基础牢固 (21) 3.3 打造智能共享工厂,向通用工业领域加速渗透 (22) 3.4 核心零部件自供,提升盈利能力 (22) 3.5 公司5G、人工智能走在行业前列 (23) 4 盈利预测及估值 (24) 图表目录 图1:公司处于工业机器人行业第一梯队 (4) 图2:2018年中国工业机器人自主品牌市场份额 (4) 图3:2019年公司营业收入出现波动 (5) 图4:目前公司尚未实现盈利 (5) 图5:发行前埃夫特股东对公司的持股情况 (6) 图6:2019年公司营业收入构成(单位:亿元) (7) 图7:2019年公司毛利润构成(单位:万元) (7) 图8:公司机器人整机产品示意图 (7) 图9:2019年整机业务收入保持增长 (8) 图10:2019年整机业务毛利率显著改善 (8) 图11:整机业务以中小型负载机器人为主 (9) 图12:中小型和轻型桌面机器人毛利率提升较快 (9) 图13:公司系统集成生产线 (9) 图14:2019年系统集成产品收入出现下滑 (10) 图15:2019年系统集成产品毛利率持续提升 (10) 图16:2019年系统集成业务汽车行业收入占74% (11) 图17:通用工业行业系统集成毛利率波动较大 (11) 图18:公司控股子公司及参股公司情况 (11) 图19:公司通过外延深化应用场景布局 (12) 图20:公司外延并购完成全产业链布局 (13)

工业机器人核心部件-谐波减速器

工业机器人核心部件-谐波减速器

机器人驱动系统要求传动系统间隙小、刚度大、输出扭矩高以及减速比大,常用的减速机构有: 1)RV减速机构; 2)谐波减速机械; 3)摆线针轮减速机构; 4)行星齿轮减速机械; 5)无侧隙减速机构; 6)蜗轮减速机构; 7)滚珠丝杠机构; 8)金属带/齿形减速机构; 9)球减速机构。 其中谐波减速器广泛应用于小型的六轴搬运及装配机械手中,下面介绍其工作原理。

以下内容摘自百度百科(稍有修改): 谐波齿轮减速器是利用行星齿轮传动原理发展起来的一种新型减速器。谐波齿轮传动(简称谐波传动),它是依靠柔性零件产生弹性机械波来传递动力和运动的一种行星齿轮传动。 (一)传动原理 它主要由三个基本构件组成: (1)带有内齿圈的刚性齿轮(刚轮)2,它相当于行星系中的中心轮; (2)带有外齿圈的柔性齿轮(柔轮)1,它相当于行星齿轮; (3)波发生器H,它相当于行星架。 作为减速器使用,通常采用波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出形式。

波发生器H是一个杆状部件,其两端装有滚动轴承构成滚轮,与柔轮1的内壁相互压紧。柔轮为可产生较大弹性变形的薄壁齿轮,其内孔直径略小于波发生器的总长。波发生器是使柔轮产生可控弹性变形的构件。当波发生器装入柔轮后,迫使柔轮的剖面由原先的圆形变成椭圆形,其长轴两端附近的齿与刚轮的齿完全啮合,而短轴两端附近的齿则与刚轮完全脱开。周长上其他区段的齿处于啮合和脱离的过渡状态。当波发生器沿图示方向连续转动时,柔轮的变形不断改变,使柔轮与刚轮的啮合状态也不断改变,由啮入、啮合、啮出、脱开、再啮入……,周而复始地进行,从而实现柔轮相对刚轮沿波发生器H相反方向的缓慢旋转。 在传动过程中,波发生器转一周,柔轮上某点变形的循环次数称为波数,以 n 表示。常用的是双波和三波两种。双波传动的柔轮应力较小,结构比较简单,易于获得大的传动比。故为目前应用最广的一种。 谐波齿轮传动的柔轮和刚轮的周节相同,但齿数不等,通常采用刚轮与柔轮齿数差等于波数,即 z2-z1=n 式中 z2、z2--分别为刚轮与柔轮的齿数。 当刚轮固定、发生器主动、柔轮从动时,谐波齿轮传动的传动比为 i=-z1/(z2-z1) 双波传动中,z2-z1=2,柔轮齿数很多。上式负号表示柔轮的转向与波发生器的转向相反。由此可看出,谐波减速器可获得很大的传动比。 (二)特点 1.承载能力高谐波传动中,齿与齿的啮合是面接触,加上同时啮合齿数(重叠系数)比较多,因而单位面积载荷小,承载能力较其他传动形式高。 2.传动比大单级谐波齿轮传动的传动比,可达 i=70~500。 3.体积小、重量轻。 4.传动效率高、寿命长。 5.传动平稳、无冲击,无噪音,运动精度高。 6.由于柔轮承受较大的交变载荷,因而对柔轮材料的抗疲劳强度、加工和热处理要求较高,工艺复杂。 谐波减速器在国内于六七十年代才开始研制,到目前已有不少厂家专门生产,并形成系列化。广泛应用于电子、航天航空、机器人等行业,由于它的独特优点,在化工行业的应用也逐渐增多。

工业机器人行业现状以及未来发展前景分析

目录 CONTENTS 第一篇:智能制造顶层设计正在制定工业机器人产业获利------------------------------------------ 1第二篇:中国工业机器人的销售量以40%左右的速度增长 ----------------------------------------- 3第三篇:“机器换人”政策逐步落地工业机器人市场爆发------------------------------------------ 4第四篇:2014年我国工业机器人销量猛增54%-------------------------------------------------------- 5第五篇:机器换人时代来袭工业机器人现状与前景分析--------------------------------------------- 6第六篇:机器人再获政策红利工业机器人产业前景可期--------------------------------------------- 8第七篇:机器人产业十三五规划将出服务/工业机器人同迎利好----------------------------------- 9第八篇:中国制造2025再获力挺工业机器人发展分析 -------------------------------------------- 10第九篇:工业机器人行业现状分析引领智能制造时代 ---------------------------------------------- 12第十篇:2015-2020年中国工业机器人行业年销售量预测数据 ----------------------------------- 13第十一篇:机器人将成富士康支柱业务工业机器人发展态势趋好 ------------------------------ 14第十二篇:大族激光募重金发力机器人工业机器人产业前景窥探 ------------------------------ 15第十三篇:“智”造中国工业机器人三大黄金市场分析------------------------------------------- 17第十四篇:昆山富士康两年裁员5万人工业机器人产业兴起在即 ------------------------------ 18第十五篇:东莞无人工厂探秘:工业机器人前景分析 ---------------------------------------------- 19第十六篇:工业机器人市场空间大传感器发展现状分析------------------------------------------- 20第十七篇:2015年我国工业机器人产业将破万亿 --------------------------------------------------- 21第十八篇:工业4.0概念凶猛引中兴入局工业机器人发展分析 ---------------------------------- 22 本文所有数据出自于《2015-2020年中国工业机器人行业产销需求预测与转型升级分析报 告》 第一篇:智能制造顶层设计正在制定工业机器人产业获利 近日,工信部部长苗圩对媒体透露,工信部正在加强智能制造顶层设计,研究制定智能制造发展战略,编制智能制造专项规划;推动传统装备智能化改造和升级,分行业制定传统装备智能化改造路线图,组织开展重点行业智能车间、智能工厂试点,培育一批样板企业并组织推广行业应用示范。 早前,国务院印发了《中国制造2025》通过“三步走”实现我国我国制造强国的战略目标,智能制造成为工业制造转型的重中之重。如今,智能制造战略再获工信部关注,在智能化的大势下,智能装备下游应用领域加快拓展,工业机器人发展可期。

国产工业机器人核心零部件厂商大盘点

国产工业机器人核心零部件厂商大盘点 内容来源网络,由“深圳机械展(11万㎡,1100多家展商,超10万观众)”收集整理!更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示,就在深圳机械展. 长久以来,核心零部件的缺失始终是横在工业机器人国产化道路上的一块大石,国产零部件厂家也一直是在夹缝中求生存,尽管发展缓慢,但近年来随着政府政策支持,资本的进入,国产核心零部件也取得了一些突破。 工业机器人何时才能实现“国产化”?我想这个问题换成“国产核心零部件何时才能崛起”可能更贴切些。 长久以来,核心零部件的缺失始终是横在工业机器人国产化道路上的一块大石,国产零部件厂家也一直是在夹缝中求生存,尽管发展缓慢,但近年来随着政府政策支持,资本的进入,国产核心零部件也取得了一些突破。 国产主要减速机企业一览表

可以看出,目前国内主要的减速机企业成立时间都不短,都有一定的历史积累,但减速机技术上取得突破都在近几年,一方面是技术要求比较高,需要一定的技术积累,另一方

面则是由于近年来国内工业机器人整体市场的发展让企业看到了减速机发展前景,也加了大了投入力度。 从应用层面来说,尽管市场份额依然较小,但相较之下还是有了一定的增长,技术的提升以及价格优势是一部分,国际巨头产能不足也是国产减速机企业得以喘息的因素之一,但值得注意的是,产能不足不仅是国外减速机企业存在的问题,国产企业同样面临。而在性能方面,国产企业还是与国际厂商存在一定差距。 国产伺服电机厂家一览表 这几年,国内企业在伺服电机的相关技术上,已经取得了一定的的突破。技术上的突破也使得汇川技术、英威腾等企业纷纷从变频器领域转战伺服市场。尽管我国伺服电机规模化发展已经形成,但主要市场还是集中在中低端领域,要想实现真正的国产替代,国内企业还需要加快技术攻坚,才能实现品牌的突围和崛起。 国产主要控制器企业一览表

工业机器人

工业机器人定义: 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥,也可以按照预先编排的程序运行,现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。 工业机器人的应用领域: 应用领域广泛工业机器人与自动化成套装备是生产过程的关键设备,可用于制造、安装、检测、物流等生产环节,并广泛应用于汽车整车及汽车零部件、工程机械、轨道交通、低压电器、电力、IC装备、军工、烟草、金融、医药、冶金及印刷出版等众多行业,广泛使用在点焊、弧焊、装配、材料加工、物流搬运、码垛、拾取及包装、机床上下料、喷涂及喷装等工艺流程著名工业机器人厂家: 发那科(FANUC)——日本FANUC(发那科)是日本一家专门研究数控系统的公司,成立于1956年,是世界上最大的专业数控系统生产厂家,目前占据全球70%的数控系统市场份额。该公司的机器人产品系列多达240种,负重从0.5公斤到1.35吨,广泛应用于装配、搬运、焊接、铸造、喷涂、码垛等不同生产环节。 库卡(KUKARoboterGmbh)——德国库卡(KUKA)是世界工业机器人和自动控制系统领域的顶尖制造商,产品广泛应用于汽车、冶金、食品和塑料成形等行业。KUKA在全球拥有20多个子公司,其中大部分是销售和服务中心。共产品最通用的应用范围包括工厂焊接、操作、码垛、包装、加工或其他自动化作业。 ABBRobotics机器人——瑞典ABB集团总部位于瑞士苏黎世,由两个历史均达100多年的国际性企业瑞典的阿西亚(ASEA)和瑞士的布朗勃法瑞(BBCBrownBoveri)在1988年合并而成。ABB是电力和自动化技术领域的领导者,其机器人产品和解决方案广泛应用于汽车制造、食品饮料、计算机和消费电子等众多行业的焊接、装配、搬运、喷涂、精加工、包装和码垛等不同作业环节。 安川电机(YaskawaElectricCo.)——日本安川电机自1977年研制出第一台全电动工业机器人以来,已有28年的机器人研发生产历史,旗下拥有Motoman美国、瑞典、德国以及SyneticsSolutions美国公司等子公司。该公司至今共生产13万多台机器人,最近2年生产的机器人达3万多台,超过其他的机器人制造公司。其核心工业机器人产品包括:点焊和弧焊机器人、油漆和处理机器人、LCD玻璃板传输机器人和半导体晶片传输机器人等。

机器人与关键技术解析

机器人与关键技术解析 机器人(robot)一词,最早出现在1920年捷克科幻作家恰配克的《罗索姆的万能机器人》中,原文作“Robota”,后来成为英文中通行的“Robot”。更科学的定义是1967年由日本科学家森政弘与合田周平提出的:“机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器。” 国际机器人联合会将机器人分为两类,工业机器人和服务机器人。工业机器人是“一种应用于工业自动化的,含有三个及以上的可编程轴的、自动控制的、可编程的、多功能执行机构,它可以是固定式的或移动式的”。服务机器人则是“一种半自主或全自主工作的机器人,它能完成有益于人类健康的服务工作,但不包括从事生产的设备”。从定义可见,分类的标准是机器人的应用场合。 一般的机器人都由机械结构、控制驱动系统、感知系统、交互系统等部分组成。 图1 一般机器人的系统构成 近年来工业机器人供应量在大多数行业都呈现出上涨的态势。而服务机器人发展历史较短。其在功能上的主要不同体现在两个方面:一是与人的沟通协作;二是在复杂环境下代替人的部分工作。

发展现状 仿生机器人 “机器人”这个名称本身就带有仿生学色彩,目前已有不少类人机器人、机器狗等产品问世,这些产品大部分只具有娱乐功能。然而2013年底在美国佛罗里达州Homestead举办的DARPA机器人挑战赛则将仿生机器人推到了救灾救援的应用领域。该赛事设计了通过布满障碍物的门、崎岖路行走、破拆墙面、连接消防栓、转动阀门等八项比赛任务,吸引了来自世界各地的16支仿生机器人团队。从比赛任务的设置可以看出,比赛非常鲜明地突出了仿生机器人在救灾救援方面的应用。经过激烈的角逐,日本Schaft公司生产的HRP-2机器人最终夺魁。来自弗罗里达的一家非盈利机构和卡耐基-梅隆大学分获二、三名。值得一提的是,Schaft机器人已在早些时候被Google收购,而第二、四名团队所用的Atlas 机器人也来自Google旗下的Boston Dynamics。作为世界上最具创新实力的科技公司之一,Google的收购行为也表明了仿生机器人具有一定的市场前景。 机器人在救援救灾方面,与人类相比具有巨大的优势,可以极大提高搜救效率和减少人员伤亡。但同时,从该赛事也可以看出,所有的机器人在比赛中都出现过故障,甚至有3支代表队最终得了零分。即使完成比赛,机器人的动作也显得呆板迟钝。这些都表明目前的仿生机器人技术还不成熟,具

工业机器人的主要特点

工业机器人的主要特点 工业机器人有以下特点:将数控机床的伺服轴与遥控操纵器的连杆机构联接在一起,预先设定的机械手动作经编程输入后,系统就可以离开人的辅助而独立运行。这种机器人还可以接受示教而完成各种简单的重复动作,示教过程中,机械手可依次通过工作任务的各个位置,这些位置序列全部记录在存储器内,任务的执行过程中,机器人的各个关节在伺服驱动下依次再现上述位置,故这种机器人的主要技术功能被称为“可编程”和“示教再现”。 1962年美国推出的一些工业机器人的控制方式与数控机床大致相似,但外形主要由类似人的手和臂组成。后来,出现了具有视觉传感器的、能识别与定位的工业机器人系统。 工业机器人最显著的特点有以下几个: (1)可编程。生产自动化的进一步发展是柔性启动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程,因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用,是柔性制造系统中的一个重要组成部分。 (2)拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分,在控制上有电脑。此外,智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”,如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。 (3)通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外,一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如,更换工业机器人手部末端操作器(手爪、工具等)便可执行不同的作业任务。 (4)工业机器技术涉及的学科相当广泛,归纳起来是机械学和微电子学的结合-机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器,而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能,这些都是微电子技术的应用,特别是计算机技术的应用密切相关。因此,机器人技术的发展必将带动其他技术的发展,机器人技术的发展和应用水平也可以验证一个国家科学技术和工业技术的发展水平。 当今工业机器人技术正逐渐向着具有行走能力、具有多种感知能力、具有较强的对作业环境的自适应能力的方向发展。当前,对全球机器人技术的发展最有影响的国家是美国和日本。美国在工业机器人技术的综合研究水平上仍处于领先地位,而日本生产的工业机器人在数量、种类方面则居世界首位。 (1)技术先进工业机器人集精密化、柔性化、智能化、软件应用开发等先进制造技术于一体,通过对过程实施检测、控制、优化、调度、管理和决策,实现增加产量、提高质量、降低成本、减少资源消耗和环境污染,是工业自动化水平的最高体现。 (2)技术升级工业机器人与自动化成套装备具备精细制造、精细加工以及柔性生产等技术特点,是继动力机械、计算机之后,出现的全面延伸人的体力和智力的新一代生产工具,是实现生产数字化、自动化、网络化以及智能化的重要手段。 (3)应用领域广泛工业机器人与自动化成套装备是生产过程的关键设备,可用于制造、安装、检测、物流等生产环节,并广泛应用于汽车整车及汽车零部件、工程机械、轨道交通、低压电器、电力、IC装备、军工、烟草、金融、医药、冶金及印刷出版等众多行业,应用领域非常广泛。 (4)技术综合性强工业机器人与自动化成套技术,集中并融合了多项学科,涉及多项技术领域,包括工业机器人控制技术、机器人动力学及仿真、机器人构建有限元分析、激光加工技术、模块化程序设计、智能测量、建模加工一体化、工厂自动化以及精细物流等先进制造技术,技术综合性强。

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