從全球工業機器人銷量來看,中國機器人產業的確是長坡厚雪的優質賽道。雖然市場足夠廣闊,但是在上游產業鏈中,三大核心零部件—控制器、伺服系統、減速器國產自主化率依然未能與外資品牌形成分庭抗禮之勢。
成熟的機器人本體廠商為了保證機器人的穩定性和技術壁壘一般自行開發控制器,所以控制器的市場份額基本跟機器人本體廠商的產品市占率保持一致。
全應用領域內國產控制器稍處下風
工業機器人控制系統硬件部分國內外技術基本無異,軟件部分尤其在核心算法上,國外企業有著悠久的時間積累和技術沉淀,在反應速度、兼容性等方面還是處于優勢地位。
在新興的協作機器人以及需求量增長的SCARA機器人市場中,國產控制器已經完成替代并逐步換道超車,開始占據大量國內市場。
但在多軸高速度的工業機器人應用場景中,就可以窺見國產控制系統在高速,多軸應用下仍處于劣勢。
以汽車行業小負載焊接機器人為例,國產工業機器人重復定位可精確到0.05mm,海外品牌的工業機器人定位精度為0.02mm,雖然精確度較為相近均可滿足大部分應用場景但是仍有相當的進步空間。
二者在覆蓋范圍上這一項對比指標上沒有明顯的差距,但在最高軸速上一對比,國產工業機器人便相形見絀。以四大家族為代表的機器人在最高軸速上均能達到700°/s,但這一指標只有國內為數不多的龍頭機器人公司才能做到。
雖然控制器并不是制約軸速的唯一條件,但在公開的機器參數差距前,仍然應該承認在整個工業機器人應用領域,努力追趕國產控制器仍舊稍處下風。
(數據來源:四大家族與國內主要供應商產品資料)
移動機器人屬于工業機器人分支,不同于傳統工業機器人廠商自己來把控軟硬件一整套控制器,移動機器人廠商大多只涉足軟件控制部分,更細一點說是其中的導航算法部分。移動機器人廠商核心競爭力之一便是導航算法。在移動機器人這個領域,國內有不少實力強勁的廠商在全局精度上可以做到國際領先水平的±5cm,二次定位精度可達±5mm。在移動機器人領域,國內外品牌控制系統可以說平分秋色。
老牌巨頭實力依舊
首先來看看四大家族中的ABB與KUKA。ABB最新一款的IRC5系列的工業機器人控制器,是ABB自研的第五代機器人控制器。該系列為了提升精度、速度、節拍時間,融合了TrueMove、QuickMove等運動控制技術。
作為從做運動控制技術起家的機器人廠商,有老本行作為倚仗,ABB將運動控制和自動化結合得不可謂不好。
(圖片來源:廠商官方資料,下同)
KUKA的系列控制器也發布到了KRC5版本。在繼承了前一代在系統架構中集成所有控制模塊這一特點的同時,提供了大量的硬件拓展選項。按照官方的介紹,是在保證兼容性和拓展性的同時,進一步減低了能耗。
雖然在功能上和前一代相比并沒有太多的突破性革新,但工藝創新確實也算KUKA的優秀傳統。
四大家族雖然在應用端市占率有所下滑,有部分原因是受到國內制造業升級,相當多此前工業機器人未曾涉足的場景開始涌現自動化改造需求,大量國產品牌涌入新出現的賽道中。但在汽車行業,四大家族的市占率依然高得無法想象,國產的后起之秀很難在這條賽道上開辟出新的生存之路。即使大多數工作場景國產機器人已經可以勝任,但是改造數條生產線的成本,以及啟用全新的生產設備可能帶來的隱患都讓汽車企業望而卻步。
國產品牌加速替代
國內工業機器人領域首先看堅持走自主創新的新松。新松機器人的SRC C5智能控制系統是一款經過市場驗證的成熟產品了。由新松自主研發,支持虛擬仿真、機器視覺(2D\3D)、力覺傳感等多種智能技術應用。
新松經過多年的積累已經能打造出比肩國際一流水準的的國產高性能機器人控制系統。旗下工業機器人系列產品都是采用自主研發的控制器,控制器適用范圍涵蓋協作機器人,并聯機器人,噴涂機器人等。
作為機器人本體廠商,新松機器人市占率的提升便看得出國產控制器在賽道上的發力。
新時達同樣在控制器領域深耕多年,其智能控制技術自1995年起已歷經二十余年的打磨與積累。作為國產機器人品牌里自主化程度最高的公司之一,新時達旗下的控制器產品性能對比進口控制器也不遑多讓。
以AMC1600系列運動控制器為標志的新時達,通過逐步提升零部件自主化,有效降低了機器人本體制造成本,新時達機器人業務銷量增長已在2021年半年度業績預報中預熱。在市場放量業績增長的背后,是國產機器人零部件的自主化成效的同步顯現。
再來看看有工控龍頭“小華為”之稱的匯川技術。早在多年前匯川技術就和巨頭ABB在變頻器業務領域交過手。在2015年匯川技術切入機器人業務后,開始了機器人國產化追趕。目前匯川技術主要聚焦在SCARA機器人領域,進行整機以及核心部件的自研。
旗下IRCB500系列是匯川技術自主研發的驅控一體控制器,主要用于SCARA機器人和6軸機器人(最高可控制8軸)。
據此前匯川技術公布的2021年一季度數據,旗下工業機器人業務同比增長達到149%,并且匯川技術明確表示將繼續加碼工業機器人領域。在工業機器人上游核心零部件短缺影響國外廠商供貨的機遇下,匯川技術的國產化產業鏈已優勢盡現。在控制器領域的產品實力加上快速的響應速度,匯川技術也開始加速搶占國外品牌的市場份額。
小結
國內工業機器人企業以海外競爭對手的非重點領域為基礎,通過并購或內生增強優勢,開始直面競爭,并且隨著國內制造業的升級,國產工業機器人的應用場景仍在拓展中。
為了補齊國產機器人的自主化短板,國家也出臺了系列扶持政策,而國產的核心零部件企業也在積極探索中。隨著國內一批秉承自研創新精神的品牌企業實力不斷增強,國產機器人核心零部件在國際市場上的競爭力也會越來越強。在高技術壁壘的零部件上游領域,國內企業正悄然改變著上游格局,值得拭目以待。
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