近年來,工業(yè)機器人的核心零部件國產(chǎn)化率持續(xù)走高,已有不少廠商取得不同程度上的突破。減速器方面,諧波減速器國產(chǎn)進程較快。如綠的諧波已通過量產(chǎn)在國內(nèi)諧波減速器市場占有較高份額;RV減速器精密性更高,技術(shù)難度更大,國內(nèi)也有雙環(huán)傳動,南通振康等廠商實現(xiàn)大批量出貨。在控制器領(lǐng)域,華中數(shù)控、新松等國產(chǎn)廠商硬件上也達到了國際先進水平;伺服電機領(lǐng)域擁有自主專利和較大生產(chǎn)規(guī)模的國產(chǎn)廠商也不在少數(shù)。
諧波減速器和RV減速器各有所長,以工業(yè)機器人常用的減速器包括RV減速器和諧波減速器為例。工業(yè)機器人需要長時間進行大量重復(fù)性作業(yè),因此對于定位精度和重復(fù)定位精度要求高。除伺服電機自身的調(diào)速功能外,需要精密減速器保證各關(guān)節(jié)的運動精度。
另外,減速器可以通過降低轉(zhuǎn)速而提高扭矩,以傳遞較大的負荷,克服伺服電機功率有限導(dǎo)致輸出扭矩較小的缺陷。與通用減速器比,機器人關(guān)節(jié)減速器要求具有傳動鏈短、體積小、功率大、質(zhì)量輕和易于控制等特點。諧波減速器主要用于小臂、腕部等輕負載部位。RV減速器傳動比范圍大、精度較為穩(wěn)定、疲勞強度較高,并具有更高的剛性和扭矩承載能力。
RV減速器的特點在于承受大負荷的同時保證高精度,減速齒輪需要具有耐磨性和高剛性,因此要求較高的材料成型技術(shù),尤其是材料化學(xué)元素控制和表面熱處理方面。同時,保證高精度需要較高的減速比,需要具備無側(cè)隙、微進給的特點,因此對精密加工及裝配技術(shù)要求很高。諧波減速器的優(yōu)勢則在于零部件數(shù)目少,但動態(tài)特性抗沖擊能力會相對較差。
減速器行業(yè)門檻高,整體市場呈寡頭格局。工業(yè)機器人成本中核心零部件成本占比最高,僅減速器一項便占到總體成本的31%。此外,工業(yè)機器人的壽命一般為8-10年,而減速器的使用壽命通常在兩年左右,且一套機器人通常需要4-6個減速器??深A(yù)估,國內(nèi)減速器市場龐大。
減速器產(chǎn)品開發(fā)周期長、資金投入大、技術(shù)復(fù)雜度高。全球減速器行業(yè)集中度高,由國外少數(shù)廠商壟斷。工業(yè)機器人減速器市場主要被日本兩大企業(yè)占據(jù)。全球范圍內(nèi),從事精密減速器研發(fā)、生產(chǎn)的廠商主要包括納博特斯克、哈默納科、日本新寶、住友、綠的諧波、南通振康、中大力德等。其中,哈默納科是諧波減速器行業(yè)龍頭,納博特斯克是 RV 減速器行業(yè)龍頭,兩家公司占據(jù)了全球工業(yè)機器人減速器約70%的市場份額。
同時隨著國內(nèi)廠商在材料成型技術(shù)的突破以及工藝的積累,憑借高性價比,國內(nèi)廠商已逐步搶占更多國內(nèi)市場份額。以諧波減速器為代表的綠的諧波在國內(nèi)率先實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)并建立起規(guī)?;瘧?yīng)用,服務(wù)多家國內(nèi)機器人企業(yè),打破了國際品牌在此領(lǐng)域的壟斷,已成長為國內(nèi)諧波減速器龍頭,并躋身國際主流市場;中大力德客戶主要為杭叉集團、諾力股份等叉車企業(yè),廣州數(shù)控、拓斯達、哈工機器人等機械手企業(yè)。并在此前實現(xiàn)RV減速器技術(shù)突破,持續(xù)放量增長。
隨著國內(nèi)機器人本體廠商對上游國產(chǎn)零部件的接受度越來越高,且隨著機器人行業(yè)發(fā)展,減速器還可以應(yīng)用于太陽能光伏跟蹤系統(tǒng)、無人叉車、AMR無人搬運車、自動分揀系統(tǒng)、服務(wù)機器人等高端領(lǐng)域,國產(chǎn)零部件取代國外零部件的空間非常大。在工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈上下游的配合之下,國產(chǎn)機器人零部件與機器人本體都將在各自的賽道上大展身手。