工業(yè)機(jī)器人發(fā)展歷史及分類(lèi)介紹

工業(yè)機(jī)器人是廣泛用于工業(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，具有一定的自動(dòng)性，可依靠自身的動(dòng)力能源和控制能力實(shí)現(xiàn)各種工業(yè)加工制造功能。

新一輪產(chǎn)業(yè)革命背景下，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)逐步邁向AI時(shí)代，有望成為人工智能技術(shù)全面爆發(fā)的重要變量。

▍工業(yè)機(jī)器人發(fā)展歷史

▍工業(yè)機(jī)器人分類(lèi)

按功能劃分：

按機(jī)械結(jié)構(gòu)劃分：

資料來(lái)源：OFweek、開(kāi)源證券、行行查

工業(yè)機(jī)器人通常由控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、決策系統(tǒng)及軟件部分、人-機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)六個(gè)子系統(tǒng)組成。

▍工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈

工業(yè)機(jī)器人及成套設(shè)備的上游包括控制器、伺服系統(tǒng)、減速機(jī)等零部件領(lǐng)域；中游為整機(jī)制造行業(yè)；下游則是系統(tǒng)集成環(huán)節(jié)，以自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)商（即系統(tǒng)集成商）為主，涵蓋焊接、機(jī)械加工、裝配、搬運(yùn)、分揀、噴涂等生產(chǎn)領(lǐng)域。

資料來(lái)源：行行查

從產(chǎn)業(yè)鏈角度來(lái)看，工業(yè)機(jī)器人上游是關(guān)鍵零部件生產(chǎn)廠商，核心零部件成本占到工業(yè)機(jī)器人整機(jī)成本的70%，核心零部件供應(yīng)商在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中擁有最強(qiáng)的議價(jià)能力。

資料來(lái)源：國(guó)泰君安、行行查

控制器、伺服系統(tǒng)（包括伺服驅(qū)動(dòng)和伺服電機(jī)）、減速器等三大核心零部件占機(jī)器人整機(jī)產(chǎn)品成本的70%左右。其中，減速器占整機(jī)成本約36%，伺服占約24%，控制器占約12%，而本體和其他部分占整機(jī)成本的比例分別為15%和13%。

減速器

減速器是工業(yè)機(jī)器人價(jià)值占比最高的核心零部件，是由多個(gè)齒輪組成的傳動(dòng)零部件，利用齒輪的嚙合改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，改變扭矩及承載能力，也可實(shí)現(xiàn)精密控制。

與通用減速器相比，機(jī)器人用減速器要求具有傳動(dòng)鏈短、體積小、功率大、質(zhì)量輕和易于控制等特點(diǎn)。

減速器主要分為諧波減速器和RV減速器。諧波減速器屬于齒輪減速器的一種。RV減速器是由一個(gè)行星齒輪減速器的前級(jí)和一個(gè)擺線(xiàn)針輪減速器的后級(jí)組成。

伺服系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)是指以位置、速度、轉(zhuǎn)矩為控制量，能夠動(dòng)態(tài)跟蹤目標(biāo)變化從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的系統(tǒng)，由伺服驅(qū)動(dòng)器、伺服電機(jī)、反饋裝置（編碼器）三部分組成，是工業(yè)機(jī)器人主要的動(dòng)力來(lái)源。

伺服驅(qū)動(dòng)主要以總線(xiàn)通訊形式實(shí)現(xiàn)對(duì)位置、速度和轉(zhuǎn)矩單元的控制；編碼器主要采用多圈絕對(duì)值編碼器；伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，也可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。

資料來(lái)源：MIR、行行查

控制器

控制器主要控制機(jī)器人在工作空間中的運(yùn)動(dòng)位置、姿態(tài)和軌跡，操作順序及動(dòng)作的時(shí)間等。作為工業(yè)機(jī)器人三大零部件之一，是工業(yè)機(jī)器人的大腦，對(duì)機(jī)器人的性能起著決定性的影響。

工業(yè)機(jī)器人本體

機(jī)器人本體，即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括手臂、腕部等，按照結(jié)構(gòu)形式，本體可以劃分為直角坐標(biāo)、球坐標(biāo)、圓柱坐標(biāo)、關(guān)節(jié)坐標(biāo)等類(lèi)型。

從工業(yè)機(jī)器人本體市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，“四大家族”FANUC(發(fā)那科)、ABB、KUKA(庫(kù)卡)、YASKAWA(安川)承襲原有機(jī)床、伺服系統(tǒng)、焊接設(shè)備技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在機(jī)器人領(lǐng)域占據(jù)鰲頭，加上愛(ài)普生，全球市占率超50%，國(guó)內(nèi)市占率超過(guò)40%。

▍工業(yè)機(jī)器人四大家族

FANUC發(fā)那科

發(fā)那科成立于1956年，是日本一家專(zhuān)門(mén)研究數(shù)控系統(tǒng)的公司，是世界上最大的專(zhuān)業(yè)數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家。1974年，發(fā)那科首臺(tái)機(jī)器人問(wèn)世；2008年，發(fā)那科機(jī)器人裝機(jī)量突破20萬(wàn)臺(tái)，居世界首位；2011年，發(fā)那科全球機(jī)器人已超25萬(wàn)臺(tái)，市場(chǎng)份額穩(wěn)居第一?，F(xiàn)如今，發(fā)那科形成了工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)床和機(jī)器人三大業(yè)務(wù)協(xié)同發(fā)展的業(yè)務(wù)模式。發(fā)那科的優(yōu)勢(shì)在于輕負(fù)載、高精度的應(yīng)用場(chǎng)合。

ABB

1988年創(chuàng)立于瑞士的ABB公司于1994年進(jìn)入中國(guó)，1995年成立ABB中國(guó)有限公司。2005年起，ABB機(jī)器人的生產(chǎn)、研發(fā)、工程中心都開(kāi)始轉(zhuǎn)移到中國(guó)，可見(jiàn)國(guó)際機(jī)器人巨頭對(duì)中國(guó)市場(chǎng)的重視。目前，中國(guó)已經(jīng)成為ABB全球第一大市場(chǎng)。

ABB最早是從變頻器開(kāi)始起家。ABB的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)在于運(yùn)動(dòng)控制和自動(dòng)化的整合，ABB的機(jī)器人算法是四大主力品牌中最好的，不僅僅有全面的運(yùn)動(dòng)控制解決方案，ABB還講究機(jī)器人的整體特性，在重視品質(zhì)的同時(shí)也講究機(jī)器人的設(shè)計(jì)，產(chǎn)品使用技術(shù)文檔也相當(dāng)專(zhuān)業(yè)和具體。眾所周知的是，配備高標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)的ABB機(jī)器人價(jià)格都很貴。

KUKA庫(kù)卡

德國(guó)庫(kù)卡成立于1898年，最初主要專(zhuān)注于室內(nèi)及城市照明，不久后開(kāi)始涉足其他領(lǐng)域。1996年，庫(kù)卡焊接設(shè)備和機(jī)器人有限公司分成兩個(gè)在市場(chǎng)上獨(dú)立運(yùn)作的公司，即庫(kù)卡機(jī)器人有限公司及庫(kù)卡焊接設(shè)備有限公司。

庫(kù)卡由焊接設(shè)備起家，庫(kù)卡的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)本體結(jié)構(gòu)和易用性的創(chuàng)新。系統(tǒng)集成業(yè)務(wù)占比最高，并且操作簡(jiǎn)單。庫(kù)卡在重負(fù)載機(jī)器人領(lǐng)域做的比較好，在120KG以上的機(jī)器人中，庫(kù)卡和ABB的市場(chǎng)占有量居多，而在重載的400KG和600KG的機(jī)器人中，庫(kù)卡的銷(xiāo)量是最多的。

YASKAWA安川

安川電機(jī)創(chuàng)立于1915年，是日本最大的工業(yè)機(jī)器人公司。安川電機(jī)以伺服電機(jī)起家，其AC伺服和變頻器市場(chǎng)份額位居全球第一，以伺服電機(jī)為代表的工控產(chǎn)品是其核心優(yōu)勢(shì)。隨著業(yè)務(wù)范圍和企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，公司除上?？偛客膺€在廣州、北京、成都等地開(kāi)設(shè)了分公司，并在中國(guó)各地區(qū)設(shè)立了代理店和經(jīng)銷(xiāo)商。

安川以伺服電機(jī)起家，因此它可以把電機(jī)的慣量做到最大化，所以安川的機(jī)器人最大的特點(diǎn)就是負(fù)載大，穩(wěn)定性高，在滿(mǎn)負(fù)載滿(mǎn)速度運(yùn)行的過(guò)程中不會(huì)報(bào)警，甚至能夠過(guò)載運(yùn)行。因此安川在重負(fù)載的的機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域，比如汽車(chē)行業(yè)，市場(chǎng)是相對(duì)較大的。

安川機(jī)器人穩(wěn)定性好，精度沒(méi)有那么高；但是安川機(jī)器人價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯，是四大品牌中價(jià)格最低，性?xún)r(jià)比較高的。

編輯：黃飛

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