工业机器人的产业现状 工业机器人产业呈现的双重重要特征.doc

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1、工业机器人的产业现状工业机器人产业呈现的双重重要特征工业机器人的产业现状工业机器人产业呈现的双重重要特征　　工业机器人的发展和应用，是我国制造业走向高端化和智能化的重中之重。目前我国工业机器人产业呈现“快速成长”和“国产替代”的双重重要特征。工业机器人　　工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。　　组成结构　　工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体

2、即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度。驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作。控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。　　　　工业机器人的产业链　　工业机器人行业上游是核心零部件，主要的是减速机和控制系统，这相当于机器人的“大脑”，中游是机器人本体，就是机器人的“身体”，下游是系统集成商，国内企业都集中在这个环节上。　　　　工业机器人上游零部件行业主要是减速机、伺服电机、变频器、控制器等，其中减速器、伺服电机及

3、伺服系统在工业机器人成本中所占比重较大，分别为39%，28%，本体制造占比为22%。虽然减速机、伺服系统在工业机器人成本中所占比重较大，但国内减速机、伺服电机等关键零部件发展相对滞后，技术水平较低，产品稳定性差，与国外产品相比存在不少差距，导致国内工业机器人减速机、伺服电机等零部件主要依赖进口，国内企业工业机器人生产成本较高，竞争力较弱。产业链上游的核心零部件伺服电机　　电动伺服驱动系统是工业机器人的必不可少的关键零部件，是利用各种电机产生的力矩和力，直接或间接地驱动机器人本体，以获得机器人的各种运动的执行机构，通常由伺服电机以及伺服驱动器组成。除了可以进行

4、速度与转矩控制外，伺服系统还可以进行精确、快速、稳定的位置控制。　　　　1、工业机器人对伺服电机的要求　　1）快速响应性，电伺服系统的灵敏性愈高，快速响应性能愈好；2）起动转矩惯量比大，在驱动负载的情况下，要求机器人的伺服电机的起动转矩大，转动惯量小；3）控制特性的连续性和直线性，随着控制信号的变化，电机的转速能连续变化，有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比，调速范围宽，能使用于1:1000～1:10000的调速范围。4）体积小、质量小、轴向尺寸短，以配合机器人的体形；5）能经受住苛刻的运行条件，可进行十分频繁的正反向和加减速运行，并能在短时间内承受数倍

5、过载。交流伺服驱动器因其具有转矩转动惯量比高、无电刷及换向火花等优点，在工业机器人中得到广泛应用。　　2、伺服电机的核心技术　　1）信号接插件的可靠性。国产伺服需要继续改进，而且接插件的小型化、高密度化也是趋势，与伺服电机本体的集成设计是个很好的做法，目前日系的伺服电机很多就是这样设计的，方便安装、调试、更换。2）编码器的高精度。尤其工业机器人上用的多圈绝对值编码器，目前严重依赖进口，是制约我国高档伺服系统发展的重要瓶颈之一。编码器的小型化也是伺服电机小型化绕不过去的核心技术。纵观日系伺服电机产品的更迭，都是伴随着电机磁路和编码器的协同发展升级。另外，国内的

6、伺服系统的基础性研究缺失，包括绝对值编码器技术、高端电机的产业化制造技术、生产工艺的突破、性能指标的实用性验证和考核标准的制定等等。这些都需要国内机器人行业的核心零部件企业去完善。　　3、机器人伺服电机的部分企业　　控制器　　工业机器人控制器是机器人控制系统的核心大脑。控制器的主要任务是对机器人的正向运动学、逆向运动学求解，以实现机器人的操作空间坐标和关节空间坐标的相互转换，完成机器人的轨迹规划任务，实现高速伺服插补运算、伺服运动控制。　　机器人控制器由机器人控制器硬件和机器人控制器软件组成。机器人控制器的软件部分是工业机器人的“心脏”，随着科技的发展，工业

7、机器人从下位机到上位机的应用软件方面都有了不同程度的研究成果。　　机器人轴数越多，对控制器性能要求也越高：机器人自由度的高低取决于其可移动的关节数目，关节数愈多，自由度越高，位移精准度也越高，其所使用的伺服电机数量就相对较多，即越精密的工业型机器人所用的伺服电机数量愈多。一般每台多轴机器人由一套控制系统控制，也意味着控制器性能要求越高。　　控制系统的开发涉及较多的核心技术，包括硬件设计，底层软件技术，上层功能应用软件等，随着技术和应用经验的积累，国内企业机器人控制器产品已经较为成熟，是机器人产品中与国外产品差距最小的关键零部件，国内机器人控制器所采用的硬件平

8、台和国外产品相比并没有太大差距，差距主要在控制算法和