工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置盖溺,它能自動執(zhí)行工作砰苍,是靠自身動力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類指揮闹丐,也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行横殴,現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。
已知最早的工業(yè)機(jī)器人妇智,符合ISO定義是由“條例”格里菲斯·泰勒于1937年完成并出版的Meccano雜志滥玷,1938年3月氏身。
幾乎完全是用吊車狀裝置建成的Meccano件和動力由單個電動機(jī)巍棱。運(yùn)動五軸是可能的,包括搶而搶旋轉(zhuǎn)爱亡。自動化是用穿孔紙帶通電螺線管穴你,這將有利于起重機(jī)的控制桿的運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)的。該機(jī)器人可以在預(yù)先設(shè)定的圖案疊積木泊铸。需要為每個所需的運(yùn)動馬達(dá)的轉(zhuǎn)數(shù)乓收,第一次繪制在坐標(biāo)紙上。然后這個信息被轉(zhuǎn)移到紙帶上者侄,從而也推動了機(jī)器人的單個馬達(dá)愧棋。
現(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人技術(shù)仍基本集中在日本和歐洲。
在日本亮哑,機(jī)器人的關(guān)鍵性部件—減速器是遙遙領(lǐng)先的罗和,并且已經(jīng)形成了技術(shù)壁壘;德國則在原材料、本體零部件具有很大的優(yōu)勢;
中國現(xiàn)在處于產(chǎn)業(yè)鏈的下游核狰,主要是系統(tǒng)集成功哮、二次開發(fā)、定制性部件和售后服務(wù)。
機(jī)器人的應(yīng)用相對來說主要集中在汽車這樣一些高端產(chǎn)業(yè)援奢,現(xiàn)在機(jī)器人幾乎是遍布制造業(yè)各個領(lǐng)域兼犯。2017年國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人已服務(wù)于國民經(jīng)濟(jì)37個行業(yè)大類,102個行業(yè)中類集漾,從銷量看切黔,汽車制造業(yè)、計(jì)算機(jī)具篇、通信和其他電子設(shè)備制造業(yè)绕娘、通用設(shè)備制造業(yè)以及電氣機(jī)械和器材制造業(yè)使用工業(yè)機(jī)器人的數(shù)量最多。
經(jīng)過20多年的發(fā)展栽连,我國工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)初具規(guī)模险领,目前我國已生產(chǎn)出部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件,開發(fā)出弧焊秒紧、點(diǎn)焊绢陌、碼垛、裝配熔恢、搬運(yùn)脐湾、注塑、沖壓叙淌、噴漆等工業(yè)機(jī)器人隶秒。一批國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人已服務(wù)于國內(nèi)諸多企業(yè)的生產(chǎn)線上、一批機(jī)器人技術(shù)的研究人才也涌現(xiàn)出來摆咽、某些關(guān)鍵技術(shù)已達(dá)到或接近世界水平媒敲。
2015年中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量為32996臺,同比增長173.83%;2016年中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量為72436臺种功,同比增長19.50%透鹊。2017年中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量超過13萬臺,同比增長81%共吞。
工業(yè)機(jī)器人原材料成本構(gòu)成
1召期、減速機(jī)
已經(jīng)成熟并標(biāo)準(zhǔn)化的減速器有:圓柱齒輪減速器、渦輪減速器铡急、行星減速器编漆、行星齒輪減速器、RV減速器径露、擺線針輪減速器和諧波減速器等跌蛔。
80-90年代以來,在新興產(chǎn)業(yè)如航空航天赞辩、機(jī)器人和醫(yī)療器械等發(fā)展的需求下雌芽,需要結(jié)構(gòu)簡單緊湊授艰、傳遞功率大、噪聲低世落、傳動平穩(wěn)的高性能精密減速器淮腾,其中RV減速器和諧波減速器是精密減速器中重要的兩種減速器。
RV減速機(jī)屉佳,作為一種小體積谷朝,大傳動比,零背隙武花,超高傳動/體積比的減速機(jī)圆凰,是精密機(jī)械工業(yè)的一個巔峰之作,減速機(jī)里面完全是由高精度的元件体箕,齒輪相互嚙合专钉,對材料科學(xué),精密加工裝備累铅,加工精度跃须,裝配技術(shù),高精度檢測技術(shù)提出了極高的要求禽岭。
2诉抱、伺服電機(jī)
工業(yè)機(jī)器人的必不可少的關(guān)鍵零部件機(jī)器人電動伺服驅(qū)動系統(tǒng)是利用各種電機(jī)產(chǎn)生的力矩和力,直接或間接地驅(qū)動機(jī)器人本體以獲得機(jī)器人的各種運(yùn)動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)艘励,通常由伺服電機(jī)以及伺服驅(qū)動器組成聂闺。除了可以進(jìn)行速度與轉(zhuǎn)矩控制外,伺服系統(tǒng)還可以進(jìn)行精確唆痪、快速咨捕、穩(wěn)定的位臵控制。
目前國內(nèi)高端市場主要被國外名企占據(jù)戒款,主要來自日本和歐美尊慷,未來國產(chǎn)替代空間大执寺。
目前國外品牌占據(jù)了中國交流伺服市場近80%的市場份額区孩,主要來自日本和歐美。其中洞惕,日系產(chǎn)品以約50%的市場份額居首刑嚷,其著名品牌包括松下、三菱電機(jī)竟坛、安川闽巩、三洋、富士等担汤,其產(chǎn)品特點(diǎn)是技術(shù)和性能水平比較符合中國用戶的需求涎跨,以良好的性價比和較高的可靠性獲得了穩(wěn)定且持續(xù)的客戶源洼冻,在中小型OEM市場上尤其具有壟斷優(yōu)勢。
圖表:國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人用伺服電機(jī)價格情況
3隅很、控制器
機(jī)器人控制器是根據(jù)指令以及傳感信息控制機(jī)器人完成一定的動作或作業(yè)任務(wù)的裝置撞牢,它是機(jī)器人的心臟,決定了機(jī)器人性能的優(yōu)劣叔营,從機(jī)器人控制算法的處理方式來看屋彪,可分為串行、并行兩種結(jié)構(gòu)類型绒尊。新型機(jī)器人控制器比較突出的優(yōu)點(diǎn)是它的網(wǎng)絡(luò)通訊功能利用網(wǎng)絡(luò)通訊的功能畜挥,便于實(shí)現(xiàn)資源共享或多臺機(jī)器人協(xié)同工作。
4婴谱、其他
(1)機(jī)械臂
市面上最常見的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域就是搬運(yùn)蟹但,點(diǎn)焊,噴涂和弧焊决太。工業(yè)機(jī)器人由主體鹤梯、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)排貌,包括臂部犬洽、腕部和手部,有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)投谅。不同的構(gòu)件需要采用不同的材料纪萎。
機(jī)器人手臂重了負(fù)載及慣量大,輕了機(jī)械強(qiáng)度又會有問題蘑劲,現(xiàn)在多是采用的鋁鎂合金虹限、碳纖維。
工業(yè)機(jī)器人機(jī)械臂材料涉及到設(shè)計(jì)似魄,工藝彭薪,選型,加工作姐,裝配夜矗,鈑金,模具让虐,液壓紊撕,各種層面,還有機(jī)械臂電纜壽命這些都是在選材時需要考慮的問題赡突。
而不同應(yīng)用場景下的機(jī)器人會有不同的材料需求对扶,有些的需要防止腐蝕,有些的要能夠耐高壓惭缰,高溫浪南,所以要根據(jù)實(shí)際的使用場景來靈活選擇笼才。而且現(xiàn)在3D打印技術(shù)越來月成熟,制造技術(shù)也很快會有跨越式的發(fā)展
圖表:工業(yè)機(jī)器人機(jī)械臂市場詢價情況
(2)傳感器
圖表:工業(yè)機(jī)器人傳感器主要類型
從結(jié)構(gòu)上來看络凿,工業(yè)機(jī)器人由控制系統(tǒng)患整、驅(qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成,分別對應(yīng)控制器喷众、伺服電機(jī)和減速器等核心零部件各谚。從成本上來看,核心零部件占工業(yè)機(jī)器人成本大頭到千,約72%左右甥鼠。
多軸工業(yè)機(jī)器人的成本構(gòu)成中,機(jī)械本體約占22%;伺服系統(tǒng)約占24%;減速器系統(tǒng)約占36%;控制系統(tǒng)約占12%;其他外設(shè)約占6%稻诚。
圖表:工業(yè)機(jī)器人成本構(gòu)成
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