日本被稱之為“機(jī)器人王國(guó)”，1960年工業(yè)機(jī)器人概念被引入到日本，1968年從美國(guó)引進(jìn)機(jī)器人及相關(guān)技術(shù)后，日本就開(kāi)始了自主研發(fā)和生產(chǎn)機(jī)器人之路，1980年日本研發(fā)世界第一臺(tái)scara機(jī)器人，經(jīng)40年發(fā)展，日本在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域誕生了享譽(yù)世界的FANUC、安川、川崎、OTC、松下、不二越等全球著名品牌。

　　日本擁有全球機(jī)器人四大家族之一的安川機(jī)器人、發(fā)那科，是世界第一大工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)國(guó)。世界約60%的工業(yè)機(jī)器人來(lái)自日本制造商。中國(guó)已成為日本機(jī)器人最主要的出口國(guó)。

　　工業(yè)4.0時(shí)代的來(lái)臨，全球各國(guó)對(duì)機(jī)器人的需求量越來(lái)越大，條件及要求也越來(lái)越高。日本是全球機(jī)器人的傳統(tǒng)制造強(qiáng)國(guó)，擁有世界領(lǐng)先的機(jī)器人開(kāi)發(fā)技術(shù)。

　　據(jù)日本機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)顯示，早在2018年日本工業(yè)機(jī)器人全年訂單額首次突破1萬(wàn)億日元(大約603億元人民幣)。

　　日本的服務(wù)型機(jī)器人被廣泛應(yīng)用在醫(yī)療護(hù)理業(yè)。日本機(jī)器人市場(chǎng)預(yù)計(jì)2025年達(dá)490億美元，2035年達(dá)910億美元，其中服務(wù)業(yè)機(jī)器人將大約占51%，增長(zhǎng)為工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模的2倍。

　　日本大力發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)與日本社會(huì)嚴(yán)重老齡化、出生率逐年降低油很大關(guān)系，根據(jù)預(yù)測(cè)，日本的醫(yī)療看護(hù)機(jī)器人需求量很大。據(jù)日本厚生勞動(dòng)省的數(shù)據(jù)，2025年日本護(hù)理人員的供需缺口大約在38萬(wàn)人。日本在在人力資源匱乏的情況之下，急迫需要大量醫(yī)療護(hù)理機(jī)器人的研發(fā)及應(yīng)用。

　　服務(wù)性機(jī)器人技術(shù)在日本已相對(duì)成熟，比如松下公司在2013年就推出了自動(dòng)運(yùn)輸機(jī)器人“HOSPI”，可在醫(yī)院自動(dòng)運(yùn)輸藥物及樣品。尤其在人力不夠的周末及夜間機(jī)器人使用最為頻繁。新加坡的醫(yī)院當(dāng)時(shí)也引入4臺(tái)HOSPI機(jī)器人。

　　日本旅游業(yè)市場(chǎng)十分發(fā)達(dá)，交流機(jī)器人能夠改善餐飲業(yè)、旅游業(yè)中人力不足的問(wèn)題，因此，旅游餐飲業(yè)廣泛采用機(jī)器人進(jìn)行輔助服務(wù)。比如日本的Softbank推出的“Pepper”及夏普推出的“Robophone”等低價(jià)機(jī)器人已被日本的2000多家企業(yè)采用，總臺(tái)數(shù)超過(guò)1萬(wàn)臺(tái)，活躍在各個(gè)線下店鋪，為到店客人提供接待服務(wù)。尤其在旅游業(yè)中，服務(wù)機(jī)器人大多被用作前臺(tái)接待、搬運(yùn)工方面。

　　日本工業(yè)機(jī)器人發(fā)展三個(gè)階段

　　1、日本機(jī)器人孕育期：

　　全球工業(yè)機(jī)器人的歷史十分悠久，在1960年后期，美國(guó)商品化后的工業(yè)機(jī)器人傳入日本，當(dāng)時(shí)是以東京奧運(yùn)會(huì)為契機(jī)。60年代的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)采用的是直交、極坐標(biāo)、圓柱坐標(biāo)系的比較簡(jiǎn)單機(jī)械結(jié)構(gòu)，機(jī)器人驅(qū)動(dòng)也是油壓和氣壓方式，控制是基于序列控制的原始技術(shù)。因此，這項(xiàng)技術(shù)至今仍然保留在汽車(chē)點(diǎn)焊市場(chǎng)上。

　　2、日本機(jī)器人實(shí)用化時(shí)期：

　　瑞典ASEA(著名的ABB前身)公司1974年發(fā)布了電機(jī)驅(qū)動(dòng)、微處理器控制的垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人IRB-6。這個(gè)機(jī)器人無(wú)疑提高了針對(duì)對(duì)象物的旋轉(zhuǎn)性，并且將工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用在更新的領(lǐng)域。到了1977年，日本安川電機(jī)開(kāi)發(fā)出了可搬運(yùn)10KG重量的電機(jī)驅(qū)動(dòng)、微處理器控制的垂直多關(guān)節(jié)型機(jī)器人L10，且開(kāi)發(fā)了電弧焊接技術(shù)領(lǐng)域的機(jī)器人。

　　3、日本機(jī)器人飛速發(fā)展期：

　　日本的“機(jī)器人普及元年”為1980年，因?yàn)槿毡酒?chē)生產(chǎn)臺(tái)數(shù)達(dá)到全球第一，尤其是電氣式多關(guān)節(jié)機(jī)器人被普遍產(chǎn)品化。特別是SCARA機(jī)器人，開(kāi)始于1980年，其目的是為了能夠高速、有效地解決自動(dòng)化生產(chǎn)中的裝配工序問(wèn)題，它是由當(dāng)時(shí)的日本山梨大學(xué)教授牧野洋為中心進(jìn)行研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的。

　　富士通公司根據(jù)牧野洋教授的想法及觀點(diǎn)，制造出了全世界第一臺(tái)SCARA機(jī)器人，而SCARA機(jī)器人確立了全球組裝機(jī)器人的領(lǐng)先地位。同時(shí)，日本的不二越也開(kāi)發(fā)了點(diǎn)焊用電氣式多關(guān)節(jié)機(jī)器人。此后，日本又開(kāi)發(fā)了物流領(lǐng)域的機(jī)器人以及半導(dǎo)體晶片搬運(yùn)、簡(jiǎn)易工業(yè)用的小型機(jī)器人等，機(jī)器人的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。從而，日本成為了世界第一的機(jī)器人制造和使用大國(guó)。業(yè)內(nèi)有一種說(shuō)法：在世界上，運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器人中有2/3的機(jī)器人是日本制造的。

　　中國(guó)是全世界工業(yè)機(jī)器人的最大市場(chǎng)。日本工業(yè)機(jī)器人主要出口到中國(guó)市場(chǎng)，曾經(jīng)超過(guò)出口總量的60%。據(jù)2019年日本機(jī)器人工業(yè)協(xié)會(huì)的調(diào)查報(bào)告將工業(yè)機(jī)器人的使用場(chǎng)景分為：樹(shù)脂成型、電弧焊接、點(diǎn)焊、噴涂、上下料、一般組裝、電子插件、車(chē)體、進(jìn)出貨、材料搬運(yùn)、液晶屏FPD用、半導(dǎo)體用的12個(gè)類(lèi)型。在日本工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品中，需求量最高的是電子插裝工序所需要的機(jī)器人產(chǎn)品，其次是材料搬運(yùn)、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)用機(jī)器人。但焊接類(lèi)機(jī)器人產(chǎn)品依然是機(jī)器人產(chǎn)品中的重點(diǎn)產(chǎn)品。

　　在日本工業(yè)機(jī)器人出口市場(chǎng)中，亞洲為日本最大的市場(chǎng)占比達(dá)62%，第二位是美洲市場(chǎng)占比達(dá)20%，因?yàn)榈聡?guó)及瑞士本身也是機(jī)器人制造的發(fā)達(dá)國(guó)家，因此，歐洲國(guó)家對(duì)日本機(jī)器人產(chǎn)品的依賴性較低，只占日本工業(yè)機(jī)器人出口的18%。

　　在亞洲新興國(guó)家中，越南和印度對(duì)機(jī)器人的需求量比較低。所以，所以，日本機(jī)器人依賴于中國(guó)的需求，中國(guó)經(jīng)濟(jì)的波動(dòng)直接影響到日本機(jī)器人市場(chǎng)的“大盤(pán)景氣指數(shù)”。

　　日本獨(dú)霸全球的“人型機(jī)器人”

　　在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，全球前十大機(jī)器人發(fā)達(dá)國(guó)家廠商瓜分了90%的市場(chǎng)。其中日本企業(yè)就占據(jù)五家，分別是：發(fā)那科、安川、那智不二越、愛(ài)普生以及川崎，幾乎是全球機(jī)器人市場(chǎng)的半壁江山。

　　日本除了在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域獨(dú)占鰲頭之外，日本在人形機(jī)器人方面同樣處于世界領(lǐng)先地位。比如從 1967年起，日本著名的早稻田大學(xué)“仿人機(jī)器人之父”——加藤一郎教授就研發(fā)出橡膠人造肌肉機(jī)器人，此后，日本在仿人機(jī)器人領(lǐng)域獨(dú)霸世界半個(gè)世紀(jì)。其中ASIMO被認(rèn)為是全球最先進(jìn)的人形機(jī)器人。

　　日本的Asimo屬于本田公司研發(fā)的第11代機(jī)器人，Asimo在2000年首次亮相世界，在當(dāng)時(shí)，能夠直立行走的Asimo對(duì)于全球科技是個(gè)非常大的驚喜。特別是2005年，Asimo再次更新技術(shù)，機(jī)器人擁有了奔跑的技能，甚至于速度可達(dá)6公里/小時(shí)。后來(lái)，Asimo機(jī)器人增加了倒退走、單腳跳躍、雙腳跳躍，同時(shí)3人對(duì)話，并能夠完成倒水、托盤(pán)等基本動(dòng)作。

　　日本的Pepper機(jī)器人，是軟銀集團(tuán)2014年對(duì)外展示的人形機(jī)器人，成為“全球首臺(tái)具有人類(lèi)感情的機(jī)器人”。Pepper能夠綜合考慮周?chē)沫h(huán)境因素，并可以積極主動(dòng)地作出反應(yīng)。值得一提的是，Pepper機(jī)器人配備了語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、可以呈現(xiàn)優(yōu)美姿態(tài)的關(guān)節(jié)技術(shù)、分析表情和聲調(diào)的情緒識(shí)別技術(shù)，甚至可以與人類(lèi)進(jìn)行交流。

　　日本的Alter機(jī)器人，是日本大阪大學(xué)和東京大學(xué)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的仿生半身人形機(jī)器人。Alter全身搭載了42個(gè)氣壓傳動(dòng)裝置，它的大腦則是一臺(tái)“中樞模式發(fā)生器”(CPG)。機(jī)器人基于電子傳感技術(shù)，Alter不但擁有自己的神經(jīng)中樞網(wǎng)絡(luò)，而且可以模擬人腦的各種活動(dòng)。這款機(jī)器人填補(bǔ)了之前的技術(shù)空缺，驅(qū)動(dòng)著機(jī)器人向更加智能化的方向發(fā)展。遙想未來(lái)，依靠編程行動(dòng)的機(jī)器人勢(shì)必會(huì)被淘汰，而像Alter可根據(jù)“意志”來(lái)控制自己的手臂、頭部等動(dòng)作的機(jī)器人將成為世界的主流。

　　日本是全球老齡化最嚴(yán)重的國(guó)家之一。日本人口老齡化導(dǎo)致人力資源的十分匱乏，而自動(dòng)化、智能化成為了日本經(jīng)濟(jì)未來(lái)發(fā)展的重中之重，由此，日本產(chǎn)業(yè)機(jī)器人不但孕育而生，而且具有十分廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。日本人口的老齡化造成醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)也呈現(xiàn)井噴狀態(tài)。

　　日本HAL-5可穿戴機(jī)器人，是世界上首創(chuàng)的人機(jī)一體型系統(tǒng)。HAL發(fā)展至今已經(jīng)歷了5代，它能按照人(即穿著者)的意志動(dòng)作、且擁有動(dòng)作隨意制御功能，同時(shí)具有機(jī)械性的自律制御功能。HAL-5使人的腦神經(jīng)和筋骨系統(tǒng)與機(jī)器人成為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，并作為人體的一部分發(fā)揮相應(yīng)的功能。

　　日本的手術(shù)支援機(jī)器人iArmS，是日本電裝公司2015年與信州大學(xué)及東京女子醫(yī)科大學(xué)共同開(kāi)發(fā)的自動(dòng)追蹤型支撐“iArmS”。iArmS能夠在靜止時(shí)，牢固支撐住醫(yī)生的手腕，并且在移動(dòng)過(guò)程中非常輕快地追蹤手腕的動(dòng)作，因此減輕了手腕的顫動(dòng)及疲勞狀況。機(jī)器人手腕的支撐部分配備了力量傳感器，能夠掌握醫(yī)生的意圖，且自動(dòng)地在“Hold”和“Free”等動(dòng)作模式間往返。

　　iArmS采用在任何位置都能與胳膊重量保持平衡的設(shè)計(jì)，不采用馬達(dá)構(gòu)造還確保了安全性。

　　日本的“可穿著走動(dòng)的椅子”archelis，日本NITTO是為了穩(wěn)定醫(yī)護(hù)人員的工作表現(xiàn)而研發(fā)的。它能夠通過(guò)膝部和腳踝的角度固定及小腿和大腿部的大面積支撐來(lái)承擔(dān)體重，即使長(zhǎng)時(shí)間保持略微彎腰的姿勢(shì)，也不會(huì)給肌肉造成負(fù)擔(dān)，能夠反復(fù)“行走、坐下”。由此，可減輕醫(yī)生在手術(shù)過(guò)程中的肌肉疲勞、并長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地保持姿勢(shì)。

　　綜上所述，無(wú)論是在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域還是實(shí)用機(jī)器人領(lǐng)域，日本都擁有全球絕對(duì)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。為了持續(xù)保持機(jī)器人的連續(xù)優(yōu)勢(shì)，日本早在2015年就發(fā)布了“機(jī)器人新戰(zhàn)略”，且規(guī)劃了日本人機(jī)器人產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展。日本人十分善于居安思危，善于保持理性，善于未雨綢繆，這或是日本機(jī)器人產(chǎn)業(yè)之所以能夠始終保持高速發(fā)展的重要原因，值得我們學(xué)習(xí)。

　　日本尖端技術(shù)之一：機(jī)器人精密減速機(jī)

　　世界上工業(yè)機(jī)器人使用的精密減速機(jī)幾乎都為日本所壟斷。盡管?chē)?guó)內(nèi)也量產(chǎn)的RV減速機(jī)，但國(guó)產(chǎn)機(jī)器人企業(yè)卻鮮有選用的，原因是日本精密減速機(jī)技術(shù)遙遙領(lǐng)先，短期很難替代，因此，中國(guó)市場(chǎng)的減速機(jī)普遍依賴進(jìn)口，尤其是日本進(jìn)口。

　　世界制造業(yè)強(qiáng)國(guó)日本，德國(guó)、意大利等國(guó)家的減速機(jī)無(wú)論在產(chǎn)品、材料、設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量控制、精度、功率密度、還是可靠性及使用壽命等方面依然處于全球領(lǐng)先地位。

　　什么是減速機(jī)?在機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域，減速機(jī)是連接動(dòng)力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的中間裝置，一般把電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等高速運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力通過(guò)輸入軸上的小齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來(lái)達(dá)到減速的目的，并傳遞更大的轉(zhuǎn)矩。

　　尤其在航空航天、機(jī)器人、醫(yī)療器械等領(lǐng)域，哪些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、傳遞功率大、噪聲低、傳動(dòng)平穩(wěn)的高性能精密減速機(jī)需求量不斷增長(zhǎng)，其中，RV減速機(jī)和諧波減速機(jī)更是精密減速機(jī)中兩種十分重要的減速機(jī)。

　　所謂精密減速機(jī)，是一種動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，它其利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機(jī)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并獲得較大轉(zhuǎn)矩的裝置。精密減速機(jī)是一種相對(duì)精密的機(jī)械，采用它的目的是降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。精密減速機(jī)根據(jù)精度可分為標(biāo)準(zhǔn)精度和高精度;根據(jù)用途可分為軍用和民用;根據(jù)運(yùn)行的環(huán)境可分為標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境、低溫環(huán)境、清潔室環(huán)境和真空環(huán)境。

　　全球能夠提供規(guī)?；倚阅芸煽康木軠p速機(jī)生產(chǎn)企業(yè)十分有限，絕大多數(shù)精密減速機(jī)市場(chǎng)份額都被日本企業(yè)霸占：比如全球最大的精密擺線針輪減速機(jī)制造商日本Nabtesco的RV減速機(jī)約占全球市場(chǎng)份額的60%(Nabtesco納博特斯克株式會(huì)社是全球最頂尖的機(jī)器人零部件企業(yè));Nabtesco具有高精度、高剛性、小而輕量的美譽(yù);日本Harmonica的諧波減速機(jī)巨頭大約占15%，還有著名的日本住友重工(SUMITOMO)。因此，日本的精密減速機(jī)尤其在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用比例，屬于壓倒性的，幾乎沒(méi)什么對(duì)手。

　　Nabtesco(納博特斯克)是由日本帝人精機(jī)和納博克(1956年生產(chǎn)了日本第一個(gè)自動(dòng)門(mén))這兩家日本公司強(qiáng)強(qiáng)合并組成。帝人精機(jī)和納博克是全球運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)和零部件的生產(chǎn)商，這兩家公司幾乎把控了高端核心技術(shù)，控制著全球絕大多數(shù)市場(chǎng)份額。

　　日本Harmonic (簡(jiǎn)稱HDSI)是整體運(yùn)動(dòng)控制的領(lǐng)軍企業(yè)，其生產(chǎn)的Harmonic Drive組合型諧波減速機(jī)，具有輕量小型、無(wú)齒輪間隙、高轉(zhuǎn)矩容量等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、仿人機(jī)器人、半導(dǎo)體液晶生產(chǎn)裝置、光伏設(shè)備、光學(xué)儀器、精密機(jī)床等各種尖端領(lǐng)域。

　　HDSI做到了諧波減速機(jī)所不能做到的低減速比領(lǐng)域，HDSI產(chǎn)品同時(shí)還涉及到精密行星齒輪箱型諧波減速機(jī)Harmonic Planetary。其獨(dú)特的內(nèi)齒圈形變工藝，能夠讓行星齒輪與其嚙合的更緊、可以消除背隙，甚至達(dá)到了精密級(jí)的傳動(dòng)誤差。

　　諧波傳動(dòng)減速機(jī)，是一種靠波發(fā)生器使柔性齒輪產(chǎn)生可控彈性變形，并與剛性齒輪相嚙合，從頭傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。

　　日本的精密減速機(jī)成為精密機(jī)械工業(yè)的一個(gè)巔峰，事實(shí)上，進(jìn)入減速機(jī)的技術(shù)門(mén)檻極高，特別是RV減速機(jī)里面，完全由高精度的元件，齒輪相互嚙合，特別是對(duì)材料科學(xué)，精密加工裝備，加工精度，裝配技術(shù)，高精度檢測(cè)技術(shù)提出了極高的技術(shù)要求。

　　國(guó)內(nèi)企業(yè)研發(fā)的減速機(jī)基本上都是通過(guò)反向工程獲得的數(shù)據(jù)，因此，往往知其然而不知其所以然，雖然國(guó)內(nèi)有部分企業(yè)在技術(shù)水平上獲得了重大突破，但國(guó)產(chǎn)減速機(jī)在減速機(jī)精度的保持性、減速機(jī)精度壽命和產(chǎn)品壽命上都存在許多研發(fā)難點(diǎn)，還有就是品質(zhì)及銷(xiāo)量等，所以，各種各樣的技術(shù)難點(diǎn)也導(dǎo)致了國(guó)產(chǎn)減速機(jī)在一致性上較差，產(chǎn)品之間可復(fù)制性也是很低的。

　　值得一提的是，加工制造精密減速機(jī)零部件的設(shè)備都十分昂貴，比如美蓋勒平面磨床，價(jià)值近千萬(wàn)元人民幣，因此，在缺乏大規(guī)模產(chǎn)量前提之下，設(shè)備攤銷(xiāo)后的成本十分驚人。

　　全球目前應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域的減速機(jī)主要有兩種，一種是RV減速機(jī)，另一種是諧波減速機(jī)。而在關(guān)節(jié)型機(jī)器人當(dāng)中，由于RV減速機(jī)具有更高的剛度和回轉(zhuǎn)精度，因此，一般將RV減速機(jī)使用在機(jī)座、大臂、肩部等重負(fù)載的位置，而將諧波減速機(jī)使用在小臂、腕部或手部。

　　日本在高精度機(jī)器人減速機(jī)上具備全球絕對(duì)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，全球機(jī)器人行業(yè)75%的精密減速機(jī)被日本的Nabtesco和HarmonicDrive兩家壟斷(業(yè)界俗稱RV減速機(jī)和諧波減速機(jī))，其中包括著名的機(jī)器人公司ABB、FANUC、KUKA、發(fā)那科、安川等世界主流機(jī)器人廠商的減速機(jī)也均由上述兩家公司提供。

　　機(jī)器人中的核心零部件，一直限制著中國(guó)機(jī)器人的快速發(fā)展，尤其是若形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化，擺脫發(fā)達(dá)國(guó)家機(jī)器人技術(shù)的掣肘，在機(jī)器人領(lǐng)域獲得自主技術(shù)，需加大力度研發(fā)及追趕。

　　工業(yè)機(jī)器人之所以能夠靈活動(dòng)作及運(yùn)轉(zhuǎn)主要依賴于兩大技術(shù)——電機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)，而日本在這兩個(gè)領(lǐng)域仍然十分先進(jìn)。

　　尖端技術(shù)之二：日本機(jī)器人中的電機(jī)技術(shù)

　　日本的電機(jī)制造廠商把控著全球高端技術(shù)，在全球電機(jī)市場(chǎng)上占據(jù)十分重要地位，日本電機(jī)幾乎都處于市場(chǎng)的最高端地位，并且擁有全球行業(yè)最頂尖的技術(shù)和產(chǎn)品。日本最主要的處于全球領(lǐng)先的五家電機(jī)企業(yè)是：日本電產(chǎn)株式會(huì)社、日本萬(wàn)寶至馬達(dá)株式會(huì)社、日本電裝株式會(huì)社、日本三葉株式會(huì)社和日本美蓓亞集團(tuán)。

　　值得一提的是，日本這五大電機(jī)企業(yè)的營(yíng)業(yè)收入規(guī)模都突破了1000億日元。在五大日本電機(jī)企業(yè)之中，其營(yíng)收規(guī)模和營(yíng)業(yè)利潤(rùn)最高的是日本電裝株式會(huì)社，在統(tǒng)計(jì)的12個(gè)月期間，其營(yíng)收規(guī)模一度達(dá)到了53562.17億日元，營(yíng)業(yè)利潤(rùn)為2978.37億日元。而毛利率和凈利率最高的是營(yíng)收規(guī)模最小的萬(wàn)寶至馬達(dá)株式會(huì)社，其毛利率高達(dá)30.70%，凈利率接近10%。

　　在CNPP 世界電機(jī)排行榜上，三菱電機(jī)、安川電機(jī)、松下電機(jī)、ABB、西門(mén)子，前五名日本占據(jù)三席。

　　日本電產(chǎn)從2010年開(kāi)始其精密小型電機(jī)就在全球一枝獨(dú)秀，特別是2016年其車(chē)載電機(jī)規(guī)模開(kāi)始擴(kuò)大，到了2020年，日本電產(chǎn)花開(kāi)三蒂(精密小電機(jī)、車(chē)載及家電、工商業(yè)用電機(jī))，因此，可以說(shuō)日本電產(chǎn)將電機(jī)武裝到牙齒，保持霸氣凌人的態(tài)勢(shì)。

　　日本電產(chǎn)有一個(gè)目標(biāo)，從車(chē)載小電機(jī)，向驅(qū)動(dòng)電機(jī)、自動(dòng)駕駛用電機(jī)升級(jí)后，車(chē)載電機(jī)事業(yè)到2020年能夠?qū)崿F(xiàn)與精密小型電機(jī)相當(dāng)?shù)匿N(xiāo)售額(6,000億日元)。在新收購(gòu)及并購(gòu)作用下，車(chē)載電機(jī)事業(yè)將挑戰(zhàn)1萬(wàn)億日元銷(xiāo)售額。

　　日本電產(chǎn)董事長(zhǎng)兼集團(tuán)總裁永守重信經(jīng)常說(shuō)的這句話：日本電產(chǎn)是凡事都要力爭(zhēng)第一的企業(yè)! 日本要成為全球領(lǐng)先的電機(jī)供應(yīng)商，除了必須有咬著牙建成京都第一高樓的勇氣及韌勁，更重要的是對(duì)市場(chǎng)和自身有清晰的認(rèn)識(shí)。

　　在日本機(jī)器人電機(jī)制造方面。由于類(lèi)人行走、類(lèi)人運(yùn)動(dòng)是機(jī)器人最大的技術(shù)特點(diǎn)。比如日本本田汽車(chē)公司生產(chǎn)的機(jī)器人“阿西莫”(ASHIMO)能夠依靠雙腿去行走，日本的村田制作所的“村田頑童”能夠在一條5公分寬的軌道上騎車(chē)，并且在平地上能夠做到四處闖蕩。

　　因此，讓機(jī)器人動(dòng)起來(lái)最根本的因素在于機(jī)器人驅(qū)動(dòng)裝置——電機(jī)。

　　比如生產(chǎn)“草蛇”機(jī)器人的日立，剛開(kāi)始其實(shí)就是生產(chǎn)電機(jī)起家的。日立公司的創(chuàng)始人1910年就生產(chǎn)出了具有5匹馬力的電機(jī)，正是因?yàn)槌晒ιa(chǎn)出了這臺(tái)電機(jī)，才使得日立擁有辦企業(yè)的極大信心。

　　日立在此后的各種世界級(jí)展覽會(huì)上，每次必然會(huì)把自己1910年這臺(tái)很笨重的電機(jī)拿出來(lái)，告訴看展覽的人，自己是一家電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)。事實(shí)上，今天的日立能夠生產(chǎn)的各種各樣電機(jī)，不僅生產(chǎn)發(fā)電站引擎的中大型電機(jī)，同時(shí)也有小型的微型產(chǎn)品。因此，日立的豐富的電機(jī)產(chǎn)品，使得其生產(chǎn)起機(jī)器人來(lái)，它的驅(qū)動(dòng)裝置就有了重要保證。

　　除日立外，日本能夠生產(chǎn)機(jī)器人的企業(yè)很多，霸氣都有極強(qiáng)的電機(jī)研發(fā)及制造實(shí)力。比如著名的日本安川電機(jī)本來(lái)也是電機(jī)的專業(yè)廠家。早在1977年，安川電機(jī)公司就研制出了日本第一臺(tái)全電動(dòng)的工業(yè)用機(jī)器人——“莫托曼”1號(hào)。

　　日本在機(jī)器人方面，其幾個(gè)機(jī)器人巨頭日立、安川電機(jī)、發(fā)那科等已經(jīng)形成了一個(gè)機(jī)器人發(fā)展矩陣，幾乎能提供工業(yè)生產(chǎn)上的所有自動(dòng)化機(jī)器人設(shè)備。他們有一個(gè)共同之處是：都具有超乎其他國(guó)家企業(yè)實(shí)力的電機(jī)生產(chǎn)能力。因此，可以這么說(shuō)，沒(méi)有強(qiáng)大的電機(jī)制造能力，就無(wú)法在在機(jī)器人制造領(lǐng)域搶占先機(jī)。

　　尖端技術(shù)之三：日本機(jī)器人中的控制器

　　在世界上，日本安川電機(jī)制造的的機(jī)器人非常牛，日本安川電機(jī)被譽(yù)為全球機(jī)器人四大家族之一。事實(shí)上，安川電機(jī)厲害不僅僅是它的機(jī)器人，最厲害是他們家的控制器。

　　日本安川擁有世界上十分先進(jìn)的、同步掃描速度極高的機(jī)器控制器-MP3300。 所謂機(jī)器控制器MP3300，是安川電機(jī)MP2000系列的后續(xù)機(jī)型，是業(yè)界同步掃描速度更高的機(jī)器控制器。它是通過(guò)和AC伺服Σ-7系列組合，向客戶的設(shè)備提供系統(tǒng)方案。

　　安川的MP3300有哪些突出特點(diǎn)呢? 在性能方面，安川控制器實(shí)現(xiàn)了高速、高精度的運(yùn)算和應(yīng)用程序處理,并擴(kuò)充了程序容量。同時(shí),可與支持開(kāi)放式運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)MECHATROLINK-III的伺服、變頻器進(jìn)行高速同步通信,提高了裝置的生產(chǎn)效率與性能。支持雙精度實(shí)數(shù)型、64bit整數(shù)型數(shù)據(jù),可減少運(yùn)算時(shí)的近似值誤差,從而進(jìn)行更高精度的控制。

　　MP3300的主機(jī)CPU中標(biāo)配有全球同行業(yè)內(nèi)最快的運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)MECHATROLINK-III,它通過(guò)精細(xì)的運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)了高速、高精度通信。

　　安川控制器最多可控制16軸，在同一回路下MP3300最多可控制21站(伺服最多為16軸)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。在擴(kuò)展系統(tǒng)時(shí),也可通過(guò)選購(gòu)模塊構(gòu)建靈活的系統(tǒng)。

　　在操作上，安川能夠自動(dòng)識(shí)別選購(gòu)模塊或連接到運(yùn)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)MECHATROLINK上的伺服單元、I/O 設(shè)備,并自動(dòng)完成設(shè)定。

　　安川縮短多軸的伺服調(diào)整時(shí)間，無(wú)需打開(kāi)各軸的調(diào)整畫(huà)面即可在1個(gè)畫(huà)面上進(jìn)行多個(gè)軸的參數(shù)調(diào)諧,可大幅縮短調(diào)整時(shí)間。

　　安川的優(yōu)點(diǎn)是減輕使用伺服的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)建負(fù)擔(dān)，尤其是不依賴于PLC類(lèi)型即可實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化。

　　安川最厲害的地方是：能夠在非常嚴(yán)酷環(huán)境下使用。安川控制器擴(kuò)大了使用環(huán)境溫度范圍 0°C+60°C (超過(guò)+55°C時(shí),柜內(nèi)需要安裝冷卻風(fēng)扇)。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，全球面積最大的沙漠——撒哈拉大沙漠的最高溫度才57.7攝氏度，說(shuō)白了，安川電機(jī)的這款機(jī)器控制器扔到沙漠上仍然可以正常使用! 日本人把極限溫度提高到了60度，其工匠精神十分了得!

　　綜上所述，發(fā)展工業(yè)機(jī)器人必須突破機(jī)器人核心零部件技術(shù)。值得一提的的，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)長(zhǎng)期被全球巨頭占據(jù)，其中最突出的原因就是精密減速器、 伺服電機(jī)、 控制器等核心零部件上嚴(yán)重依賴進(jìn)口，讓國(guó)產(chǎn)品牌機(jī)器人成本相比國(guó)外品牌機(jī)器人并優(yōu)勢(shì)。

　　需要提醒的是，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人曾一直游走在產(chǎn)業(yè)中低端。從2013年以來(lái)，中國(guó)已成為全球最大的機(jī)器人消費(fèi)國(guó)，連續(xù)3年穩(wěn)居世界工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)頭把交椅;而與此同時(shí)，國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量也呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長(zhǎng)的趨勢(shì)。盡管自動(dòng)化技術(shù)改造給工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了巨大市場(chǎng)，但國(guó)產(chǎn)機(jī)器人關(guān)鍵零部件一直“受制于人”。

　　全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈可劃分成上中下三個(gè)層次：上游是核心零部件，主要是減速機(jī)和控制系統(tǒng)，相當(dāng)于機(jī)器人的“大腦”;中游是機(jī)器人本體，就是機(jī)器人的“身體”;下游則是系統(tǒng)集成商，并且依賴上游和中游的核心設(shè)備做集成品。

　　在全球機(jī)器人市場(chǎng)，日本安川電機(jī)公司和發(fā)那科公司曾分別以5823項(xiàng)4512項(xiàng)專利申請(qǐng)位居全球前兩位，歐洲ABB有2231項(xiàng)、韓國(guó)三星2016項(xiàng)、日本日立1907項(xiàng)。這個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)于工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)而言，急需我們?cè)诩夹g(shù)和產(chǎn)品上進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。

　　工業(yè)機(jī)器人三大核心零部件：控制器、伺服電機(jī)、減速機(jī)是制約中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的主要瓶頸，并且占到機(jī)器人成本的70%。

　　控制器是機(jī)器人的大腦，作用是發(fā)布和傳遞動(dòng)作指令。其中包括硬件和軟件兩部分：硬件是工業(yè)控制板卡，包括一些主控單元、信號(hào)處理部分等電路，國(guó)產(chǎn)品牌事實(shí)上已經(jīng)掌握;而軟件部分主要是控制算法、二次開(kāi)發(fā)等，國(guó)產(chǎn)品牌特別在穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、易用性等還存在一定差距。

　　控制器由于是“神經(jīng)中樞”，世界上成熟的機(jī)器人廠商一般自行開(kāi)發(fā)控制器，目的是保證穩(wěn)定性和維護(hù)自己的技術(shù)體系。因此，在控制器的市場(chǎng)份額基本跟機(jī)器人本體是一致的。當(dāng)然，全球也有KEBA、倍福、貝加萊這樣提供控制器底層平臺(tái)的廠商。

　　伺服電機(jī)方面競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，但外資始終掌握著話語(yǔ)權(quán)，尤其是日本的品牌獨(dú)樹(shù)一幟。伺服電機(jī)在機(jī)器人中屬于執(zhí)行單元，是影響機(jī)器人工作性能的重要因素。伺服電機(jī)主要分為步進(jìn)、交流和直流，機(jī)器人行業(yè)應(yīng)用最多的是交流伺服，大約占65%。

　　伺服系統(tǒng)外資品牌占據(jù)著壟斷性優(yōu)勢(shì)。日系品牌憑借良好的產(chǎn)品性能與極具競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格壟斷了全球中小型OEM(設(shè)備制造業(yè))市場(chǎng)。比如在2014年，伺服系統(tǒng)市場(chǎng)TOP15廠商中，前三名都是日本的品牌，市場(chǎng)份額占比高達(dá)45%。德國(guó)西門(mén)子、博世、施耐德等歐系品牌同樣占據(jù)著高端市場(chǎng)，市場(chǎng)份額也在30%左右。國(guó)內(nèi)企業(yè)份額低于10%左右。

　　控制器和伺服系統(tǒng)關(guān)聯(lián)十分緊密，客戶選擇產(chǎn)品的排序分別是：可靠穩(wěn)定性、價(jià)格、服務(wù)。在減速機(jī)方面，上面介紹得很多了。機(jī)器人減速機(jī)市場(chǎng)屬于高度壟斷，在普及期的國(guó)產(chǎn)減速機(jī)短期內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)全面進(jìn)口替代。減速機(jī)是用來(lái)精確控制機(jī)器人動(dòng)作，傳輸更大的力矩。減速機(jī)分為兩種：一是安裝在機(jī)座、大臂、肩膀等重負(fù)載位置的RV減速機(jī)，一種是安裝在小臂、腕部或手部等輕負(fù)載位置的諧波減速機(jī)。上面說(shuō)過(guò)，RV減速機(jī)被日本納博特斯克完全壟斷，諧波減速機(jī)被日本哈默納科完全壟斷。

　　RV減速機(jī)有一個(gè)最核心的難點(diǎn)，就在于基礎(chǔ)工業(yè)和工藝。因?yàn)镽V減速機(jī)是純機(jī)械的精密部件，在材料上、熱處理工藝上和高精度加工機(jī)床上是缺一不可的。我們尤其在這幾個(gè)方面長(zhǎng)期落后發(fā)達(dá)國(guó)家，并非單靠某個(gè)企業(yè)所能徹底解決。減速機(jī)需要將200多個(gè)零部件組合在一起，精度要求十分苛刻，特別是在零部件之間的公差匹配上，需要長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累。

　　從國(guó)際減速機(jī)上來(lái)看，日系減速器的知名度無(wú)疑是最高的，日本除卻排名分列一二的哈默納科和納博特斯克之外，日本還有住友、新寶等著名品牌，在世界上同樣十分受歡迎。

　　國(guó)內(nèi)的斯瑞恩機(jī)電總經(jīng)理曾說(shuō)過(guò)，在諧波減速器的鋼齒輪加工工藝上，日本的哈默納科已經(jīng)做到了一分鐘(加工)兩個(gè)工件，而國(guó)內(nèi)目前很多還在采用傳統(tǒng)的插齒工藝，慢絲工藝;在RV減速器擺線的加工上，納博特斯克使用了最新的成形磨和展成法，每分鐘可以加工兩至三件產(chǎn)品，而國(guó)內(nèi)的效率還非常低，不具備量產(chǎn)的條件。

　　中國(guó)在工業(yè)機(jī)器人的三大核心零部件若從根本上突破，需要付出更多的時(shí)間耐心及資金投入，特別是減速機(jī)的研發(fā)及投入，當(dāng)然，我們的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)人才也很稀缺，這一點(diǎn)值得改變。

　　日本的工業(yè)機(jī)器人水平已處于“遠(yuǎn)距作業(yè)型”和“智能型”這一階段，因?yàn)樵缭谏蟼€(gè)世紀(jì)90年代的時(shí)候，日本就已普及了“順序型”和“沿軌跡作業(yè)型”機(jī)器人。日本下一代的機(jī)器人發(fā)展方向是：低成本、高速化、可靠性、網(wǎng)絡(luò)化、視覺(jué)和觸覺(jué)、高精度化等方面。

　　世界上，隨著勞動(dòng)力成本的上漲及社會(huì)老齡化問(wèn)題的加大，世界各國(guó)都展開(kāi)了工業(yè)機(jī)器人的研究，目的是通過(guò)利用工業(yè)機(jī)器人來(lái)替代勞力。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，一個(gè)工業(yè)機(jī)器人差不多等價(jià)于10個(gè)勞動(dòng)力的標(biāo)準(zhǔn)。

　　據(jù)悉，早在2007年，日本就出臺(tái)了一份計(jì)劃，準(zhǔn)備在2050年之前，將工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，擴(kuò)大到1.4兆日元，擁有百萬(wàn)工業(yè)機(jī)器人的計(jì)劃。假如按照一個(gè)工業(yè)機(jī)器人等價(jià)于10個(gè)勞動(dòng)力，而100萬(wàn)個(gè)工業(yè)機(jī)器人，則相當(dāng)于1000萬(wàn)個(gè)勞動(dòng)力，并且還是優(yōu)質(zhì)可靠的勞動(dòng)力。日本總?cè)丝趯?shí)際上才1億多，100萬(wàn)個(gè)工業(yè)機(jī)器人，數(shù)量上完全可以滿足日本的國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)需求了。

　　丹麥?zhǔn)锥几绫竟?990年曾經(jīng)召開(kāi)了一次工業(yè)機(jī)器人國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大會(huì)，并通過(guò)了一個(gè)文件，將工業(yè)機(jī)器人分為了四大種類(lèi)。這四大種類(lèi)分別是：一是順序型。這種類(lèi)型的工業(yè)機(jī)器人，就是擁有規(guī)定程序動(dòng)作控制的系統(tǒng)。二是沿軌跡作業(yè)型。這種類(lèi)型的工業(yè)機(jī)器人，可以執(zhí)行某種移動(dòng)作業(yè)，如焊接和噴漆等較為復(fù)雜的工作。三是遠(yuǎn)距作業(yè)型。這種類(lèi)型的工業(yè)機(jī)器人，可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離操控，是未來(lái)工業(yè)機(jī)器人，比如可在月球上自動(dòng)工作的機(jī)器人。四是智能型。這種類(lèi)型的工業(yè)機(jī)器人具有感知、適應(yīng)及思維和人機(jī)通信機(jī)能，事實(shí)上，這種機(jī)器人已脫離了“機(jī)器”的范疇，甚至達(dá)到了“人”的范疇。

　　人類(lèi)利用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行生產(chǎn)，其效率將會(huì)大幅提升，重要的是還會(huì)減少工傷事故。特別在發(fā)達(dá)國(guó)家中，工業(yè)機(jī)器人就已經(jīng)成為了自動(dòng)化裝備的主流，及未來(lái)的發(fā)展方向。國(guó)外的許多汽車(chē)行業(yè)、工程機(jī)械和電子電器行業(yè)等，已使用了大量的工業(yè)機(jī)器人疊加自動(dòng)化生產(chǎn)線。現(xiàn)在全世界有許多國(guó)家，使用工業(yè)機(jī)器人的時(shí)間，已經(jīng)有幾十年了，因此，工業(yè)機(jī)器人是提高全社會(huì)生產(chǎn)效率，推動(dòng)工業(yè)發(fā)展的未來(lái)方向。

　　與日本相比，我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)加快機(jī)器人核心及關(guān)鍵技術(shù)的自主創(chuàng)新。特別是產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，強(qiáng)化機(jī)器人共性關(guān)鍵技術(shù)研究，加強(qiáng)高端機(jī)器人技術(shù)攻關(guān)，最終實(shí)現(xiàn)核心零部件、控制應(yīng)用系統(tǒng)和制造工藝等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的技術(shù)突破，全面提升我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)品在國(guó)際間的競(jìng)爭(zhēng)力。相信，未來(lái)中國(guó)的機(jī)器人必然實(shí)現(xiàn)大的超越及領(lǐng)先。