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协作机器人_262实用知识库分享
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协作机器人_262
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目录
协作机器人_262 1
第1篇 六、产业链与核心技术(协作机器人) 2
第2篇 八、国内外玩家及其产品(协作机器人) 10
第3篇 五、应用场景与细分市场(协作机器人) 22
第4篇 四、提供的价值(协作机器人) 27
第5篇 三、行业规模与现状(协作机器人) 30
第6篇 二、概述(协作机器人) 35
第7篇 一、摘要(协作机器人) 42
第8篇 当拥有一个可穿戴机器人手臂,你希望用它做哪些有趣的事情? 46
第9篇 上肢外骨骼,为脑卒中患者开启健康新纪元 51
第10篇 从2020世界人工智能大会,看工业机器人领域领军企业布局 59
第11篇 机器人护理:投资180万欧元,德国多家科研机构共同打造未来智能病床 65
第12篇 埃隆·马斯克的脑机接口发布会,我们离驾驭这一黑科技还有多远? 69
第13篇 2020中国工业博览会记录 75
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六、产业链与核心技术(协作机器人)
6.1 协作机器人的实现方式
各大机器人厂商的机器人有配备各自的安全技术,例如ABB的SafeMove,Fanuc的DCS,KUKA的
KUKA.safe,但其安全功能本身还比较初级,例如将物理的围栏换成了虚拟围栏、检测到有人靠近
时自动停止,与完整的协作安全技术仍有差距,那么什么是真正的协作技术?
UR协作机器人的关节是模块化中空电机+中空减速器+双编码器构造,这种模块化关节质量轻,可
以低成本检测外力干扰,从而实现机器人与人协同工作。
KuKa则是基于含力矩检测的模块化关节,这类关节是目前最复杂最先进成本最高的关节,代表下
一代机器人的方向。它相比UR类型的关节多了力矩传感器,更安全更灵敏,可实现更高级力控。
第1篇 六、产业链与核心技术(协作机器人)
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以雄克和ABB Yumi为代表的协作机器人,都是直流无刷电机驱动减速器,靠检测电流实现碰撞检
测和拖动示教。这种关节功率小,质量轻,本质上就比较安全,但负载也无法做到普通工业机器
人那样。还有一些厂家是通过在底座或末端法兰添加六维力传感器,在软件算法改进后就称为协
作机器人。
协作机器人产业链分为上游零部件、中游本体和下游集成应用三部分。上游核心零部件与传统工
业机器人类似,主要掌握在外资厂商手中,由控制器、伺服电机、减速器、传感器等零部件的生
产厂商组成。
中游本体新兴的协作机器人厂商与传统四大家族展开竞争,负责工业机器人本体的组装和集成,
即机座和执行机构,包括手臂、腕部等,部分机器人本体还包括行走结构。
下游是集成应用商,负责根据不同的应用场景和用途对机器人进行有针对性地系统集成和软件二
次开发,应用在各行各业。
其中,上游核心零部件,占据了工业机器人整机大部分的成本和利润,也是技术上的核心和难
点,是影响机器人性能最重要的部分。控制器、伺服电机、减速器这三大核心零部件的成本占传
统工业机器人总成本约70%,其中减速器占整机成本约35%,伺服占整机成本约20%,控制器占整机
约15%,而本体和其他部分仅占整机分别为15%、15%。
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绝大多数协作机器人在设计上都要遵循轻量化安全设计准则,因此对关节集成度提出了非常高的
要求,所需核心零部件也与传统工业机器人有很大区别,如中空伺服电机、谐波减速器、模块化
编码器、伺服驱动器以及安全控制器等。
目前,协作机器人很多关键零部件还没有实现大规模生产,不仅选择受限,价格也十分昂贵,这
就对开发人员提出了很高要求。因此,协作机器人的设计绝不是简简单单的零件拼凑,而是要将
尽可能多的零部件集成在尽可能小的空间内。
6.2 上游:伺服电机、减速器、控制器
目前核心零部件的国产化一直没有得到很好的解决,这个问题在协作机器人产品中更为突出,因
为协作机器人使用了很多传统机器人没有使用的零部件,例如直驱电机,模块化的编码器,关节
力矩传感器,安全控制器等等。由于协作机器人关节的集成度很高,很多看似不起眼的小部件都
会影响最终的产品定型和量产。
6.2.1 核心零部件——伺服:中高端市场为国外企业垄断
电机是机器人的动力来源,直接影响其有效负载、工作半径等关键参数。传统工业机器人大多使
用交流伺服系统,工艺成熟,可选范围广。协作机器人通常要在内部走线,必须使用中空电机。
同样扭矩下,直驱电机的价格大约在交流电机的3~4倍,使用这样的零部件成本较高,国产机器人
就失去了“价格”优势。除科尔摩根(Kollmorge)外,目前市面上还没有非常合适的替代品。
伺服系统是用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统,由伺服驱动器、伺服电机、编码器
三部分组成,是工业机器人主要的动力来源。伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确,可以
将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。
根据《伺服与运动控制》的统计与预测,2018年年底伺服市场规模93.8亿元,同比增长4.7%。较
2015年底,复合年增长率达13.2%,预计2021年中国伺服市场将突破100亿元。根据《伺服与运动
控制》的统计,2018 年机器人占伺服系统下游应用的9.3%
传统机器人的伺服电机中、高端市场主要被国外企业垄断,进口产品在我国工业机器人伺服市场
上占有率达70%以上,他们主要来自日本和欧美。其中,日系产品以超过50%的市场份额雄踞首
位,其著名品牌包括安川、松下、三菱电机、三洋等,这些都是老牌的日本工业自动化设备生产
商,技术上都很全面,其产品以良好的性能价格比和较高的可靠性获得了稳定且持续的客户源。
以西门子、施耐德、博世力士乐等为代表的欧美品牌产品过载能力高,动态响应好,驱动器开放
性强,但价格昂贵,体积重量大,在高端设备和生产线方面比较有竞争力。
国产伺服电机技术相对落后,产品主要在中低端领域。目前我国企业在中低端伺服领域已经可以
实现大规模量产,以性价比的优势满足中小型和经济型用户的需求,例如汇川技术、埃斯顿、英
威腾、华中数控、广州数控等企业的伺服驱动器及电机产品已相继进入批量化生产阶段。
6.2.2 核心零部件——减速机:技术壁垒最高,国产化率最低
精密减速器是工业机器人最重要的零部件,工业机器人运动的 “关节”就是由它构成,每个关节
都要用到不同的减速器产品。减速器是多个齿轮组成的传动零部件,利用齿轮的啮合改变电机转
第1篇 六、产业链与核心技术(协作机器人)
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