一文读懂:工业机器人国产化进度如何?( 三 )


减速器
减速器是控制机器人运动的核心部件 , 相当于“关节” 。 减速器是链接伺服系统和末端执行器的中间装置 , 能够降低转速、增大转矩 , 从而驱动“关节”运动 。
减速器通过齿轮的啮合 , 将电机的转速减速到机器人各“关节”运动实际需要的转速 , 并输出更大的转矩 , 驱动“关节”运动 。
工业机器人中的减速器主要是谐波减速器和RV减速器两类 。
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RV减速器轴承分类 , 图源|GB/T34897-2017
根据GB/T34897-2017《滚动轴承工业机器人RV减速器用精密轴承》[6]定义 , RV减速器是传统摆线针轮和行星齿轮传动装置的混合 。 RV减速器由多个高密度轴承和齿轮组成 , 应用于重载机器人的全部关节 , 以及轻载机器人的部分关节 , 类似于“大臂”“肩膀”等位置 。
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谐波减速器结构 , 图源|绿的谐波招股书
根据GB/T30819-2014《机器人用谐波齿轮减速器》[7]定义 , 谐波减速器由波发生器、柔轮、钢轮三部分构成 。 谐波减速器结构简单 , 一般应用于轻载机器人的部分关节中 , 类似于“前臂”“手腕”等位置 。
二、核心零部件国产化进度如何?
当前我国的工业机器人核心零部件国产化水平不一 , 差距很大 。 控制器的进度最为喜人 , 减速器则面临较多技术难题 。
减速器:RV减速器成为“卡脖子”的关键
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全球减速器市场 , 图源|广证恒生
全球减速器市场被日本垄断多年 。 RV减速器巨头纳博特斯克占据了全球60%的减速器市场 , 而谐波减速器领先者哈默纳科紧随其后 , 占据了15%的市场[8] 。
纳博特斯克于2003年9月成立于日本 , 在RV减速器领域深耕近20年 , 因“高精度、高刚性、长寿命”以及“小尺寸、轻重量”等特点而在全球范围内广受好评 。 哈默纳科于1970年成立于日本 , 深耕谐波减速器领域长达50余年 。 而国内相关企业开始研发减速器的时间较晚 , 在经验积累及实践验证周期上难以赶超日企 。
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相对而言 , 谐波减速器的国产化程度较高 。 由于仅有三个零部件 , 机械构造较为简单 , 且哈默纳科的专利于2008年到期 , 国内厂商开始把握住学习及研发的机会 。
当前 , 哈默纳科仍然在中国占据较大的市场份额 , 紧随其后的是国内厂商绿的谐波和来福谐波 。 这两家企业均有着十余年的研发经验 , 其谐波减速器产品在输出转速、传送精度等性能上与哈默纳科差距较小 , 但在精度保持使用寿命、传动效率等方面仍有差距 。
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国内外减速器产品指标对比 , 图源|东吴证券
一方面 , 国产谐波减速器的价格较低 , 且交货周期较短 , 因此拿下了许多国内机器人厂商的订单 。 例如 , 绿的谐波和来福谐波的同类型产品比哈默纳科低40%~50% , 平均交货周期约为2个月(哈默纳科为10个月)[8] 。 绿的谐波在国内机器人厂商中的占有率预计已达80%[9] 。
但另一方面 , 国内厂商的产能仍然较低 。 来福谐波在2019年产能刚刚迈过月产2万台[10] , 绿的谐波在2019年的产能仅为9万台 , 而哈默纳科在2018年即达到180万台[8] 。