工业机器人市场增速放缓,核心部件趋向集成化、网络化

文:中国传动网2018年第五期

    根据国家统计局的数据显示,今年以来,国内工业机器人产量的增速出现明显放缓,特别是从6月份开始,形势急速下行,增长率仅仅维持在个位数的水平,这与2017年全年产量增速(约为50%左右)形成了强烈的对比。

    大多数业内人士认同的是,应用市场的需求萎缩是导致产业增速放缓的主要原因。其次,今年以来,受不断升级的中美贸易战的影响,制造业设备投资意愿有所减弱,也对今后一段时期机器人产业的发展带来了些许不确定性。

    根据日本机器人工业会7月份发布的统计显示,今年6月日本工业机器人订单额时隔2年同比下滑,订单额减少的主要原因是中国智能手机行业等电子产品代工服务(EMS)企业的需求出现下降。大型工业机器人生厂商FANUC公司会长兼首席执行官(CEO)稻叶善治在2018年4~6月的财报说明会上,就订单额下滑表示:“虽然不是取消订单,不过作为主要客户的汽车厂商纷纷推迟了在全球的增产等项目”。在美国,客户将设备投资计划推迟了半年左右,部分中国客户的投资计划也陷入停滞,稻叶会长表示:“整车和零部件厂商似乎在观望中美贸易战的走向。”

    从市场区间来看,在汽车行业等中高端市场上,目前依然是机器人“四大家族(瑞士ABB、日本FANUC、日本安川电机、德国KUKA)”的天下。而在新增市场上,价格是最重要的准入“门槛”。为此,一些机器人企业正通过行业内部横向联合的方式,借助扩大采购规模,来争取在和上游供应商的谈判中有更大的议价权,降低各类配件的采购成本,让更多中小型企业用户都能用得起机器人系统;另一方面,提高核心零部件如电机、控制、驱动一体化的集成度,也是部分企业在技术上的开发重点。

    从全球市场来看,预计2018年工业机器人的整体销量将同比增长10%,达42.1万台;虽然与大幅增长30%的2017年相比增速有所放缓,但销量仍将持续增长,刷新历史最高纪录。国际机器人联盟的会长津田纯嗣(安川电机会长)就今后的销量预期表示:“虽然受中美摩擦影响,企业可能无法决定投资地点和时机,但自动化的需求不会消失,今后的工业机器人市场的销量仍将会继续增长。”

2018年1-8月中国规模以上工业机器人产量同比增速统计(资料来源:国家统计局)

3C电子行业成为角逐主战场

    从海外机器人产业的沿革来看,产业增速往往是和汽车行业的发展同步;而在中国,作为“世界工厂”,中国是全球3C电子产业的生产基地,这使得3C电子行业市场成为了中国机器人产业发展的重要引擎,也是当前国内外机器人企业展开角逐的主要战场。

    3C电子产业大致上包括计算机(Computer)、通讯(Communication)和消费电子产品(ConsumerElectronic)三大类,这些行业的产品产量大、更新周期较快,且大部分电子产品在消费需求升级的驱动下,对产品品质的要求日益提高,加上在国内招工难、人力成本渐高的压力下,越来越显露出对生产设备自动化水平升级的强烈需求。同时,对于一批国产机器人企业来说,由于汽车行业的应用已趋向成熟,因而针对智能手机、个人电脑等电子产品工厂的开发,可能是追赶日欧品牌的一个大好机会。

    在当前的实际应用中,机器人在3C电子行业用量较大的具体工序包括组装、安装/安插、涂胶、打磨、螺丝紧固、焊接、装卸/码垛等,产品应用种类主要有Delta机器人、SCARA机器人、AGV移动机器人,以及协作型机器人等等。总体来看,为了适应3C电子行业目前小批量、个性化、产品轻/巧/薄的生产特点,令到该领域机器人的开发也正朝着轻量化、柔性化、高速高精、节省占地空间等方向发展,例如近期ABB推出的IRB910INV倒装型SCARA机器人就是一个典型代表。

    在国产品牌部分,尽管现阶段国产机器人在耐用性、可靠性上亟待提高,但对于用户市场细致需求的应对能力是国内企业的竞争优势,例如有的企业拥有专门负责螺丝紧固、焊接等技术支持的团队,并且还可以亲自到用户的生产现场协助解决实际遇到的问题,不但加快了对市场的响应速度,而且令客户的应用体验更佳。 

机器人核心零部件开发及整合趋势

    运动控制是机器人系统的核心零部件之一,大部分实力雄厚的机器人企业都采用的是自主研发的运动控制系统。在越来越多的高端制造场所中,系统的响应速度、精度已成为用户评估的一项重要指标,要求机器人(臂)系统能够真正有效地提升生产效率,而其中核心的运动控制算法必须要根据客户的现场情况,选择最优的运动轨迹,结合最优的速度曲线,才能让机器人系统发挥出最佳的性能。在机体结构上,为了适应轻量化趋势以及满足用户对成本的要求,多轴一体化伺服系统是主要的开发方向。此外,本体结构部分的减速机、丝杆、花键的选用也不容忽视。

     伴随着当前机械人(臂)行业应用正朝着高速、高精度方向迅速迈进,市场对关节式机器人(手)的需求量上升,关节式系统要协调工作,就需要具备较好的同步性,要求控制系统支持高速、高精运动以及运用高速网线,即在百微秒级的同步控制周期内,指令能够被发送到系统内的各个轴上,且保证每个轴都有一致的、精确的实时性和同步性,这样的要求对于以往的现场总线技术来说确实有一定的难度,而基于以太网架构的技术方案则能够很好地满足这类对同步性要求严苛的应用场合。除此之外,采用以太网总线技术,对于端用户来说,最明显的优势还在于可以极大地减轻安装布线的强度,只需要一根标准网线,就可以代替原先的布线安装工作,节省了现场布线连接焊接的人力、物力和工时,从运营成本、生产效率和制造品质等方面全面打造企业高端的品牌形象。正基于此,以太网基础架构的运动控制技术方案受到了更多开发厂商和终端用户的青睐。

    另外,机器人本体与外部视觉系统的整合也是目前市场需求的一个热点,机器视觉在机器人上的应用主要用于引导、定位、高精度检测、识别,并且机器人视觉引导系统正由单目视觉向基于多个镜头的多目3D视觉引导系统发展,视觉产品本身的微型化和高度集成化,机器人自主导航的实现,以及与大数据和智能控制系统的融合是未来的重要方向。

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