萬眾創新改變日本ZTP電機對機器人行業的壟斷

時間：2019-08-21 19:00

　　一.全球機器人現狀

　　我國的工業機器人研究開始于20世紀70年代，工業機器人產業已初具規模。

　　工業機器人保有量為101765臺，僅次于日本，位居世界第二。

　　當前，我國正處于經濟結構轉型時期，實現工業生產自動化成為廣大企業降低成本、提高市場競爭力的重要手段;政府對工業機器人的扶持力度正在逐步加大。

　　二.機器人的關鍵技術減速機

　　機器人的發明是美國人的專利，機器人減速機的發明也是美國人的專利。但時至今日全球機器人的關節用到的精密減速機幾乎都是日本造的：日本人說跪，全球機器人沒幾個能站著。包括世界四大機器人公司。甚至全球的汽車制造都要聽日本人擺布，甚至日本人可以控制全球的先進制造業。美歐都進行了大規模的研發但都無法超越。

　　現今工業機器人的先進程度讓人嘆為觀止各部位緊密配合完成復雜的工作，讓人不禁好奇它們的傳動系統到底是怎樣的，關節到底是什么結構的呢?

　　減速機內主要是齒輪和軸承，但設計和加工難掌握，特別是齒輪和軸承要柔性，精度要求高，操作誤差甚至小于一根頭發絲。軸承和齒輪都是橢圓的柔性部件。中國缺乏此核心設備，只得以高于日本國內二三倍的價格進口。

　　日本的減速機技術最牛逼，當行業霸主好多年，連ABB、發那科、安川、庫卡等著名的國際;工業機器人四大家族都一直用日本的Nabtesco和HarmonicDrive這兩家公司的減速機。國內企業也大量用著日本雖然性能確實夠好，但確實貴的要死的減速機。造成機器人行業無法擴大和發展。

　　中國雖然是世界上最大的工業機器人使用國，但是中國本土的機器人卻受制于核心零部件的短板，在與海外巨頭競爭的時候處于劣勢。因為缺乏核心技術，導致機器人應用成本明顯高于國外。機器人減速器、伺服電機和控制器，是機器人的三大核心零件，最主要受制于日本人的就是諧波減速機和擺線減速機。現今行業內工業機器人運動的核心部件;關節就是由它構成，每個關節都要用到不同的減速機產品。

　　日本的納博特斯克1986年開始批量生產RV減速器，目前全球銷售400萬臺，占領國內RV減速器市場的80%。作為世界上最大的精密擺線針輪減速機制造商，Nabtesco生產高性能減速機、中空軸減速機，以及單軸伺服執行器和控制器。其生產的精密設備具有高扭矩、高剛性和高耐過載沖擊荷載能力的同時，兼有高精密和非常低的回程間隙，被廣泛應用于衛星、雷達天線、工業機器人、半導體和焊接技術等工業自動化領域。

　　哈默納科諧波減速器，具有輕量、小型、傳動效率高、減速范圍廣、精度高等特點，被廣泛應用于各種傳動系統中。哈默納科主要生產和銷售各種精密減速裝置，當之無愧為整體運動控制的領軍企業。為了涵蓋諧波減速器不能覆蓋到的低減速比領域，哈默納科產品還開發了精密行星齒輪減速機HarmonicPlanetary。獨特的內齒圈形變工藝，可使行星齒輪嚙合得更緊、消除背隙，從而將傳動誤差控制在精密范圍內。

　　三.最初的機器人夢想

　　1954年美國戴沃爾最早提出了工業機器人的概念，并申請了專利。該專利的要點是利用人的手臂進行動作示教，并借助于伺服技術控制機器人的關節，以使機器人能實現人手臂動作的記錄和再現。這是最原始的機器人示教方法，也是工業機器人發展邁出的第一步。

　　最早的科幻機器人如上面的圖片，機器人的關節都是使用螺釘式的軸連接，但是現實的使用卻一直無法突破動力和傳動的瓶頸。筆者看到的這種國產機器人就是采用的軸連接。

　　后來機器人的幻想就變成了下面這種圖。關節都變成了減速機。

　　今天機器人全行業都在使用這種減速機關節制造生產機器人。80%都是日本造。

　　現在我國政府和投資界都在投入大量自己和人力趕超日本。可謂奮力追趕，仍差距明顯

　　4.如何打破日本人在減速機市場的壟斷呢?

　　世界每天都在發生變化，曾幾何時日本人傾國家之力研發的磁帶錄像機和錄音機是壟斷世界市場的，然而MP3的出現，數碼影像的出現改變了他們的壟斷。

　　那么我們又有什么方法可以打破日本人的壟斷呢?

　　就像數碼影音一樣不用他的技術繞著走。不只是中國造不出機器人用減速器，美國德國都造不出來，所以要避開日本人的諧波減速機和擺線減速機。恢復到機器人的原始想法，最好的辦法就是使用筆者見到的電動仿肌肉柔性減速裝置。這種新型減速機，據說是純國有技術自有專利自主研發。同樣可以消除背隙，實現高精度控制。如下圖

　　四.國產柔性減速裝置可否滿足工業機器人的要求呢?比如：負重要求、控制精度和精準的電腦控制等

　　首先是負重，上圖個工業機器手長度950cm經過試驗負重可以達到5KG，此設計可以仿人形和工業兩種應用。據說正在開發工業用長度1400cm和2100cm的搬運碼垛產品。

　　其次如果控制精度滿足不了，也是無法改變日本人的壟斷的。但我們經過試驗控制精度極高。下圖是控制精度的實際測量值，這種機器人的重復定位精度小于0.1毫米。下圖是測試結果。完全滿足要求。

　　可以高精度的從園的起點回到起點，精度展現無疑。

　　第三就是價格，如果這種技術的價格高于日本減速機又有什么用呢?

　　實際制造成本告訴我們這種工業機器人的價格只是現有機器人價格的十分之一，未來市場無限廣闊。因為它使用的是普通減速機。使用的是鐵軸作為關節連接，所以它也就不可能價格高。

　　下圖更是展現了這種機器人的寫字功能，使筆者不得不相信這是真的核心技術。

　　據介紹這種機器人豎起來還可以制成雙臂機器人，像個真人一樣在生產線上工作。你只要普通工人幾個月的工資就可以買回去給你工作。

　　如果批量產業化相信不久的將來，一臺機器人幾千元價格很快就會實現。

　　5.結論

　　如果真如筆者采訪的如上技術大規模實現，將會迎來一場機器人工業革命。

　　日本人也有點太狠，據網間了解，

　　一臺精密減速器四大國際巨頭采購價為3萬元~5萬元，賣給國內關系好的客戶約7萬元，關系一般的普通客戶約12萬元，內資企業采購精密減速器的成本比國際巨頭貴一倍還多，可見其間的利潤差別有多大。據說被中國買斷了貨。

　　中國機器人行業正在經歷井噴期，與機器人相關企業已超過4000家。中國正在成為全球機器人增長速度最快的國家。工業機器人是全球極其先進的精密制造技術，其使用需要的背后，將會展現中國技術。

　　結束語：如果真正能實現筆者看到的實際效果，相信這對機器人還有是一次革命性的變革，對未來機器人進入家庭會起到決定性的作用。據相關人士透露未來他們可以開發出像電腦一樣便宜的雙臂機器人，而且會像電腦一樣普及。