2020年中國協作機器人零部件市場發展現狀分析 廣州模組突破最高水準

一、產品模塊化的態勢已經趨于明顯

協作機器人發展到現在，產品模塊化的態勢已經趨于明顯，標準的協作機器人關節模組由角度編碼器、直驅電機(DD馬達)、驅動器、諧波減速機、剎車、扭矩傳感器等元器件組成。

按照關節模組價格1.5萬元/個計算，再結合各零部件采購價格情況，前瞻產業研究院估算，在一個協作機器人關節模組里，控制器占關節模組成本的57%;減速器占19%;驅動器占8%;電機和傳感器均占7%;剎車占2%。

二、核心零部件依賴進口，部分零部件實現國產化替代

協作機器人三大核心零部件是電機、控制器和減速器，在人機協作機器人產業鏈中，上游核心零部件的受限于進口嚴重限制了我國人機協作機器人的發展，我國大部分機器人企業都集中在下游的系統集成領域。

(一)電機

和一般工業機器人不同，協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，之所以協作機器人關節都采用這種無框力矩電機是因為它有下列優點：

國內協作機器人電機供應商包括：科爾摩根、大族電機，以下是這兩家企業協作機器人用電機產品介紹：

企業簡稱協作機器人用電機產品產品特點產品展示

科爾摩根TBM系列無刷力矩電機通過使用機械設備本身的軸承支承轉子，TBM系列無刷力矩電機可以直接嵌入設備中。該系列產品適用于要求電機體積小巧緊湊、輕重量、低慣性，但高功率的應用。科爾摩根擁有一系列標準電機，結合其高效和高性價比的聯合研發能力，對機器人關節、醫療機器人、傳感器萬向節和制導系統等關鍵的運動控制應用，都能提供最合適且性能卓越的電機。

大族電機DD力矩電機系列產品公司具備DDR電機及驅動系統的理論研究水平和綜合設計能力，已形成連續扭矩從2Nm至3300Nm全新系列DDR電機標準產品，備案了國內首個力矩電機企業標準。

(二)控制器

目前國外主流協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上進行自主研發，各品牌協作機器人均有自己的控制系統與之匹配。

(三)減速器

協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、半導體、食品、注塑、模具、醫療等行業的負載30Kg以下的輕載機器人，主要應用于多關節機器人的小臂、腕部或手部。

綠的諧波減速器國產化的先行者，較早實現了技術突破和規模化生產，降低了客戶的采購成本和采購周期，打破了進口產品在細分行業的壟斷。公司在工業機器人、數控機床等高端裝備行業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，其中約七成應用于工業機器人領域。該公司客戶名單中，包括了全球最大協作機器人生產商優傲。2017-2019年綠的諧波主營業務收入分別為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務收入的主要來源。

三、廣州精谷關節模組精度突破國際最高水平

傳感器也是協作機器人關節模組的重要零部件，協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。目前國內方面大部分廠商生產的協作機器人都不帶關節力矩傳感器。

位置傳感器(尤其是絕對式傳感器)對協作機器人的系統精度和重復定位精度起著至關重要的作用。當前國內外協作機器人廠商提供系統精度及重復定位精度都沒有跳出UR協作機器人公司先前就已公布的技術指標，幾乎都是重復定位精度為0.01-0.03mm，系統精度為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節元器件有機的融合在一起。

經調研，在2019年東京國際機器人展會上有五家公司展出機器人關節模組。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。這五家公司生產的關節模組的尺寸及重量基本都在相同的尺寸范圍內，但各個公司公布的關節模組精度指標卻由很大差別。五家企業具體關節模組精度指標如下：

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

以上數據來源于前瞻產業研究院《中國協作機器人行業市場前瞻與投資戰略規劃分析報告》，同時前瞻產業研究院提供產業大數據、產業規劃、產業申報、產業園區規劃、產業招商引資等解決方案。

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