協(xié)作機器人發(fā)展到現(xiàn)在，產(chǎn)品模塊化的態(tài)勢已經(jīng)趨于明顯，標準的協(xié)作機器人關(guān)節(jié)模組由角度編碼器、直驅(qū)電機(DD馬達)、驅(qū)動器、諧波減速機、剎車、扭矩傳感器等元器件組成，本文分析了我國協(xié)作機器人主要零部件行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。

一、產(chǎn)品模塊化的態(tài)勢已經(jīng)趨于明顯

協(xié)作機器人發(fā)展到現(xiàn)在，產(chǎn)品模塊化的態(tài)勢已經(jīng)趨于明顯，標準的協(xié)作機器人關(guān)節(jié)模組由角度編碼器、直驅(qū)電機(DD馬達)、驅(qū)動器、諧波減速機、剎車、扭矩傳感器等元器件組成。

按照關(guān)節(jié)模組價格1.5萬元/個計算，再結(jié)合各零部件采購價格情況，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院估算，在一個協(xié)作機器人關(guān)節(jié)模組里，控制器占關(guān)節(jié)模組成本的57%;減速器占19%;驅(qū)動器占8%;電機和傳感器均占7%;剎車占2%。

二、核心零部件依賴進口，部分零部件實現(xiàn)國產(chǎn)化替代

協(xié)作機器人三大核心零部件是電機、控制器和減速器，在人機協(xié)作機器人產(chǎn)業(yè)鏈中，上游核心零部件的受限于進口嚴重限制了我國人機協(xié)作機器人的發(fā)展，我國大部分機器人企業(yè)都集中在下游的系統(tǒng)集成領(lǐng)域。

(一)電機

和一般工業(yè)機器人不同，協(xié)作機器人一般采用中空的力矩電機而不是普通的交流伺服電機。進口無框力矩電機的價格是同樣功率伺服電機的2-3倍，之所以協(xié)作機器人關(guān)節(jié)都采用這種無框力矩電機是因為它有下列優(yōu)點：

國內(nèi)協(xié)作機器人電機供應(yīng)商包括：科爾摩根、大族電機，以下是這兩家企業(yè)協(xié)作機器人用電機產(chǎn)品介紹：

企業(yè)簡稱協(xié)作機器人用電機產(chǎn)品產(chǎn)品特點產(chǎn)品展示

科爾摩根TBM系列無刷力矩電機通過使用機械設(shè)備本身的軸承支承轉(zhuǎn)子，TBM系列無刷力矩電機可以直接嵌入設(shè)備中。該系列產(chǎn)品適用于要求電機體積小巧緊湊、輕重量、低慣性，但高功率的應(yīng)用。科爾摩根擁有一系列標準電機，結(jié)合其高效和高性價比的聯(lián)合研發(fā)能力，對機器人關(guān)節(jié)、醫(yī)療機器人、傳感器萬向節(jié)和制導(dǎo)系統(tǒng)等關(guān)鍵的運動控制應(yīng)用，都能提供最合適且性能卓越的電機。

大族電機DD力矩電機系列產(chǎn)品公司具備DDR電機及驅(qū)動系統(tǒng)的理論研究水平和綜合設(shè)計能力，已形成連續(xù)扭矩從2Nm至3300Nm全新系列DDR電機標準產(chǎn)品，備案了國內(nèi)首個力矩電機企業(yè)標準。

(二)控制器

目前國外主流協(xié)作機器人廠商的控制器均為在通用的多軸運動控制器平臺基礎(chǔ)上進行自主研發(fā)，各品牌協(xié)作機器人均有自己的控制系統(tǒng)與之匹配。

(三)減速器

協(xié)作機器人減速器用的減速器一般為諧波減速器，具有體積小、重量輕、傳動比高、精密度高，多用于3C、半導(dǎo)體、食品、注塑、模具、醫(yī)療等行業(yè)的負載30Kg以下的輕載機器人，主要應(yīng)用于多關(guān)節(jié)機器人的小臂、腕部或手部。

綠的諧波減速器國產(chǎn)化的先行者，較早實現(xiàn)了技術(shù)突破和規(guī)?；a(chǎn)，降低了客戶的采購成本和采購周期，打破了進口產(chǎn)品在細分行業(yè)的壟斷。公司在工業(yè)機器人、數(shù)控機床等高端裝備行業(yè)獲得了眾多知名客戶的認可。2019年綠的諧波總計銷售8.8萬臺諧波減速器，其中約七成應(yīng)用于工業(yè)機器人領(lǐng)域。該公司客戶名單中，包括了全球最大協(xié)作機器人生產(chǎn)商優(yōu)傲。2017-2019年綠的諧波主營業(yè)務(wù)收入分別為17394.65萬元、21778.37萬元及18396.74萬元。其中，諧波減速器及精密零部件為主營業(yè)務(wù)收入的主要來源。

三、廣州精谷關(guān)節(jié)模組精度突破國際最高水平

傳感器也是協(xié)作機器人關(guān)節(jié)模組的重要零部件，協(xié)作機器人傳感器分為位置傳感器和力扭矩傳感器兩大類，其中位置傳感器又分為增量式傳感器和絕對式傳感器兩大類。目前國內(nèi)方面大部分廠商生產(chǎn)的協(xié)作機器人都不帶關(guān)節(jié)力矩傳感器。

位置傳感器(尤其是絕對式傳感器)對協(xié)作機器人的系統(tǒng)精度和重復(fù)定位精度起著至關(guān)重要的作用。當前國內(nèi)外協(xié)作機器人廠商提供系統(tǒng)精度及重復(fù)定位精度都沒有跳出UR協(xié)作機器人公司先前就已公布的技術(shù)指標，幾乎都是重復(fù)定位精度為0.01-0.03mm，系統(tǒng)精度為0.1mm。由此可以看出這些世界級的機器人制造公司都沒將關(guān)節(jié)元器件有機的融合在一起。

經(jīng)調(diào)研，在2019年東京國際機器人展會上有五家公司展出機器人關(guān)節(jié)模組。其中三家是諧波減速機制造商，即日本哈默納科、日本住友、中國蘇州綠地;兩家是傳感器制造商，即日本尼康和中國廣州精谷。這五家公司生產(chǎn)的關(guān)節(jié)模組的尺寸及重量基本都在相同的尺寸范圍內(nèi)，但各個公司公布的關(guān)節(jié)模組精度指標卻有很大差別。五家企業(yè)具體關(guān)節(jié)模組精度指標如下：

從各家公司公布的關(guān)節(jié)模組精度來看，廣州精谷已經(jīng)達到了超越了國外最高水平(尼康15″)。高精度關(guān)節(jié)模組是高精度協(xié)作機器人的制造基礎(chǔ)。據(jù)悉，使用廣州精谷關(guān)節(jié)模組制造的協(xié)作機器人輔以后期的標定處理絕對有機會制造出系統(tǒng)精度0.01mm，重復(fù)定位精度0.003mm或系統(tǒng)精度0.05mm，重復(fù)定位精度0.005mm的協(xié)作機器人，將來有望成為世界上精度最高的協(xié)作機器人。

以上數(shù)據(jù)來源于前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《中國協(xié)作機器人行業(yè)市場前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》。