工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器裝置,它能自動執行工作,是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮,也可以按照預先編排的程序運行,現代的工業機器人還可以根據人工智能技術制定的原則綱領行動。松健機器人下面給大家介紹一下工業機器人組成結構和核心部件。

一、工業機器人組成結構

工業機器人由主體、驅動系統和控制系統三個基本部分組成。主體即機座和執行機構,包括臂部、腕部和手部,有的機器人還有行走機構。大多數工業機器人有3~6個運動自由度,其中腕部通常有1~3個運動自由度。驅動系統包括動力裝置和傳動機構,用以使執行機構產生相應的動作。控制系統是按照輸入的程序對驅動系統和執行機構發出指令信號,并進行控制。

二、工業機器人核心部件

1、工業機器人控制器


工業機器人控制器國內外差距小。控制器是機器人的大腦,發布和傳遞動作指令。包括硬件和軟件兩部分:硬件就是工業控制板卡,包括一些主控單元、信號處理部分等電路,國產品牌已經掌握;軟件部分主要是控制算法、二次開發等,國產品牌在穩定性、響應速度、易用性等還有差距。


控制器的問題在于,由于其“神經中樞”的地位和門檻相對較低,成熟機器人廠商一般自行開發控制器,以保證穩定性和維護技術體系。因此控制器的市場份額基本跟機器人本體一致。國際上也有KEBA、倍福、貝加萊這樣提供控制器底層平臺的廠商。因此在當前環境下國內專業研發控制器的企業會比較艱難。


控制器的機會在于標準化和開放性。現有的機器人控制器封閉構造,帶來開放性差、軟件獨立性差、容錯性差、擴展性差、缺乏網絡功能等缺點,已不能適應智能化和柔性化要求。開發模塊化、標準化機器人控制器,各個層次對用戶開放是機器人控制器的一個發展方向。我國863計劃也已經立項。機器人接口統一是大趨勢,未來可能會出現提供控制器模塊的平臺型企業。


2、工業機器人伺服電機


工業機器人伺服電機競爭激烈,外資掌握話語權。伺服電機在機器人中用作執行單元,是影響機器人工作性能的主要因素。伺服電機主要分為步進、交流和直流,機器人行業應用多的是交流伺服,約占65%伺服電機與控制器關聯緊密。


伺服系統外資企業占據絕對優勢。日系品牌憑借良好的產品性能與極具競爭力的價格壟斷了中小型OEM(設備制造業)市場。2014年,伺服系統市場TOP15廠商中,前三名均為日系品牌,總份額達到45%。國內企業整體份額低于10%左右。

我國伺服系統自主配套能力已現雛形。較大規模的伺服品牌有20余家。國產產品功率范圍多在22KW以內,技術路線上與日系產品接近。從市場規模來看,2014年伺服電機在所有應用行業規模68億人民幣,增速為8.3%;其中機器人增速高達50%,迅速成長為伺服系統應用中排名第六的行業。

3、工業機器人減速機

工業機器人減速機市場高度壟斷,普及期國產減速機無法實現全面進口替代。減速機用來精確控制機器人動作,傳輸更大的力矩。分為兩種,安裝在機座、大臂、肩膀等重負載位置的RV減速機和安裝在小臂、腕部或手部等輕負載位置的諧波減速機。RV減速機被日本納博特斯克壟斷,諧波減速機日本哈默納科占絕對優勢。

諧波減速機結構相對簡單,僅有三個基本零部件,加上哈默納科的專利早已到期,國產諧波減速機跟國外相比差距不算大。無錫綠的的諧波減速機已經在國產機器人上面有廣泛應用。

RV減速機核心難點在于基礎工業和工藝。RV減速機是純機械的精密部件,材料、熱處理工藝和高精度加工機床缺一不可。我國在這幾個方面長期落后,并非單靠某個企業所能解決。要將200多個零部件組合在一起,精度要求苛刻,零部件之間的公差匹配需要多年經驗積累。