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。松健机器人下面给大家介绍一下工业机器人组成结构和核心部件。

一、工业机器人组成结构

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。

二、工业机器人核心部件

1、工业机器人控制器


工业机器人控制器国内外差距小。控制器是机器人的大脑,发布和传递动作指令。包括硬件和软件两部分:硬件就是工业控制板卡,包括一些主控单元、信号处理部分等电路,国产品牌已经掌握;软件部分主要是控制算法、二次开发等,国产品牌在稳定性、响应速度、易用性等还有差距。


控制器的问题在于,由于其“神经中枢”的地位和门槛相对较低,成熟机器人厂商一般自行开发控制器,以保证稳定性和维护技术体系。因此控制器的市场份额基本跟机器人本体一致。国际上也有KEBA、倍福、贝加莱这样提供控制器底层平台的厂商。因此在当前环境下国内专业研发控制器的企业会比较艰难。


控制器的机会在于标准化和开放性。现有的机器人控制器封闭构造,带来开放性差、软件独立性差、容错性差、扩展性差、缺乏网络功能等缺点,已不能适应智能化和柔性化要求。开发模块化、标准化机器人控制器,各个层次对用户开放是机器人控制器的一个发展方向。我国863计划也已经立项。机器人接口统一是大趋势,未来可能会出现提供控制器模块的平台型企业。


2、工业机器人伺服电机


工业机器人伺服电机竞争激烈,外资掌握话语权。伺服电机在机器人中用作执行单元,是影响机器人工作性能的主要因素。伺服电机主要分为步进、交流和直流,机器人行业应用多的是交流伺服,约占65%伺服电机与控制器关联紧密。


伺服系统外资企业占据绝对优势。日系品牌凭借良好的产品性能与极具竞争力的价格垄断了中小型OEM(设备制造业)市场。2014年,伺服系统市场TOP15厂商中,前三名均为日系品牌,总份额达到45%。国内企业整体份额低于10%左右。

我国伺服系统自主配套能力已现雏形。较大规模的伺服品牌有20余家。国产产品功率范围多在22KW以内,技术路线上与日系产品接近。从市场规模来看,2014年伺服电机在所有应用行业规模68亿人民币,增速为8.3%;其中机器人增速高达50%,迅速成长为伺服系统应用中排名第六的行业。

3、工业机器人减速机

工业机器人减速机市场高度垄断,普及期国产减速机无法实现全面进口替代。减速机用来精确控制机器人动作,传输更大的力矩。分为两种,安装在机座、大臂、肩膀等重负载位置的RV减速机和安装在小臂、腕部或手部等轻负载位置的谐波减速机。RV减速机被日本纳博特斯克垄断,谐波减速机日本哈默纳科占绝对优势。

谐波减速机结构相对简单,仅有三个基本零部件,加上哈默纳科的专利早已到期,国产谐波减速机跟国外相比差距不算大。无锡绿的的谐波减速机已经在国产机器人上面有广泛应用。

RV减速机核心难点在于基础工业和工艺。RV减速机是纯机械的精密部件,材料、热处理工艺和高精度加工机床缺一不可。我国在这几个方面长期落后,并非单靠某个企业所能解决。要将200多个零部件组合在一起,精度要求苛刻,零部件之间的公差匹配需要多年经验积累。