1.行業(yè)介紹

工業(yè)機(jī)器人的概念最早由喬治.德沃爾在1954年提出，發(fā)展至今已經(jīng)超過65年的歷史了。何謂工業(yè)機(jī)器人？它是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置，它能自動執(zhí)行工作，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運行，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。

隨著人類社會的發(fā)展，傳統(tǒng)勞動力供應(yīng)飽和這一狀況將會持續(xù)嚴(yán)重起來，機(jī)器人替換人類進(jìn)行生產(chǎn)勞動與服務(wù)將是一個剛性需求，這也注定了工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展是持續(xù)上升與發(fā)展的。

1.1 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展階段

工業(yè)機(jī)器人至今已經(jīng)超過65年的發(fā)展歷程了，其最先大面積應(yīng)用是在日本，當(dāng)今全球工業(yè)機(jī)器人品牌排行榜前10家中有5家是來自日本。這一現(xiàn)象并不是偶然發(fā)生的，日本本國勞動力嚴(yán)重不足的剛性需求，以及上世界60-70年代日本高速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展形成了強(qiáng)烈的反差，因此，機(jī)器人在日本政府的大力支持下，得到了廣泛的應(yīng)用與發(fā)展，從而有效地緩解了勞動力不足的狀況，為日本經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展提供了保障。

總體來說，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展經(jīng)歷了四個階段：

1) 初步發(fā)展：上世紀(jì)60-70年代初，主要以日本川崎重工為代表，該企業(yè)第一次引入機(jī)器人與相關(guān)技術(shù)，導(dǎo)入車間，并研制出第一臺川崎機(jī)器人；

2) 爆發(fā)增長：上世紀(jì)70-80年代初，仍然是日本為主要地點，日本實現(xiàn)機(jī)器人國產(chǎn)化，1970-1980年日本機(jī)器人產(chǎn)量復(fù)合增速30%以上。同期間德國等歐洲國家也開始大量導(dǎo)入機(jī)器人技術(shù)，與日本一起推動機(jī)器人的爆發(fā)增長；

3) 普及提高：上世紀(jì)80-90年代初，伴隨韓國等新興經(jīng)濟(jì)體的快速發(fā)展，以及日本德國美國的機(jī)器人應(yīng)用進(jìn)一步普及，使得機(jī)器人應(yīng)用已經(jīng)在發(fā)達(dá)工業(yè)國家成為普及，以日本為例，這一時期已經(jīng)成為名副其實的機(jī)器人王國，機(jī)器人保有量達(dá)到10萬臺以上；

4) 平穩(wěn)增長：上世紀(jì)90年代初至今，以中國為代表的新興經(jīng)濟(jì)體為機(jī)器人發(fā)展帶來了巨大的活力，中國用10年時間幾乎走完了日本等發(fā)達(dá)國家20年的機(jī)器人推廣道路，迅速完成從上游核心零部件到中游本體，再到下游集成的布局。但是由于日本德國韓國等發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的市場飽和，整體機(jī)器人行業(yè)處于平穩(wěn)增長狀態(tài)，并未形成再次爆發(fā)的局面；

當(dāng)前，中國、日本、韓國、美國、德國五個國家消費了全球73%的機(jī)器人，同時也是全球重要的機(jī)器人制造大國，特別是中國，后來居上，成為世界上第三個具備完整產(chǎn)業(yè)鏈的國家(另外兩個是日本與韓國，美國與德國缺乏核心減速器企業(yè)，不具備完整產(chǎn)業(yè)鏈)。

1.2 工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與技術(shù)發(fā)展

工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用與其主要的產(chǎn)業(yè)鏈布局緊密相關(guān)，總體來說，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈為上游的核心零部件，中流的機(jī)器人本體，以及下游的系統(tǒng)集成應(yīng)用領(lǐng)域。

1) 上游：核心零部件

主要是伺服系統(tǒng)、減速器與控制系統(tǒng)三大部分，其中伺服系統(tǒng)目前國內(nèi)已經(jīng)基本實現(xiàn)國產(chǎn)化，禾川股份已經(jīng)成為第一品牌，在細(xì)分本體市場占比達(dá)到近30%；

2) 中游：機(jī)器人本體

本體按照其機(jī)械構(gòu)造和屬性，一般分為：多關(guān)節(jié)機(jī)器人(4、6軸)、SCARA、Delta（并聯(lián)）、協(xié)作機(jī)器人、機(jī)械手與AGV；

3) 下游：系統(tǒng)集成應(yīng)用領(lǐng)域

機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)深入到各行各業(yè)，幾乎無處不在，例如汽車電子、3C電子、金屬加工、像素等等，僅僅描述行業(yè)已經(jīng)無法展現(xiàn)機(jī)器人應(yīng)用的信息，而是要挖掘具體的機(jī)器人工作屬性區(qū)別，例如是焊接或是搬運，是裝配還是噴涂等，可總結(jié)分類如圖1；

圖1.機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域分類

基于機(jī)器人的上、中、下游的發(fā)展，可以展現(xiàn)出機(jī)器人的主要的技術(shù)發(fā)展歷程，主要是四個階段：

1) 替代低精度的重復(fù)勞動：主要是核心零部件與本體的組合搭配，且核心零部件的要求較低；

2) 替代高精度的重復(fù)勞動：主要是核心零部件與本體的組合搭配，且核心零部件具備高精度運動控制要求，控制器、伺服與減速機(jī)具備高要求，算法、精度、一致性均要保障；

3) 高精度機(jī)械運動+高精度感官能力：在核心零部件高要求與本體組合的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)集成需要強(qiáng)勢介入，結(jié)合生產(chǎn)工藝實現(xiàn)工藝應(yīng)用提升，相比人工操作有明顯的工藝提升性和不可替代性；

4) 高精度機(jī)械/感官能力+深度學(xué)習(xí)：在核心零部件高要求與本體組合的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)集成商需要強(qiáng)勢切入，并運用5G技術(shù)結(jié)合AI技術(shù)，使得機(jī)器人具備深度自學(xué)習(xí)能力，積累工藝經(jīng)驗，自主改善，不僅與人工相比具備不可替代性，更能體現(xiàn)智能性和快速學(xué)習(xí)能力；

其中第四點就是AI的技術(shù)與機(jī)器人的高度融合，也是當(dāng)前機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的趨勢，在AI部分，中國已經(jīng)走到了世界的前列，中國也具備相當(dāng)?shù)臋C(jī)會比肩日韓，共同引領(lǐng)世界機(jī)器人的發(fā)展潮流：

2.禾川股份工業(yè)機(jī)器人自動化方案介紹

工業(yè)機(jī)器人行業(yè)設(shè)備整體對自動化方案的要求主要體現(xiàn)在機(jī)電一體化的融合上，必須保證運動平穩(wěn)、可靠，同時，能夠節(jié)約空間、能耗與工時，畢竟機(jī)器人就是用來替換人的勞動，必須在經(jīng)濟(jì)面、效率面和保環(huán)節(jié)能面有顯著的提升，否則，將會遲緩機(jī)器人替換人工操作的進(jìn)程。

可大致將工業(yè)機(jī)器人對自動化方案要求總結(jié)如下：

1) 完整的電機(jī)體系：慣量體系、法蘭面與尺寸等均可靈活滿足需求；

2) 一體式設(shè)計架構(gòu)：實現(xiàn)高緊湊節(jié)省空間，積極推廣一體機(jī)式驅(qū)動器架構(gòu)或驅(qū)控一體架構(gòu)；

3) 工業(yè)以太網(wǎng)導(dǎo)向：EtherCAT或CANopen為主要通訊，節(jié)省配線節(jié)省工時保證同步周期與高響應(yīng)；

4) 高速高精：具備相當(dāng)?shù)母咚俑呔枨?，必須基于高頻寬處理與高精度編碼器需求；

禾川股份具備完整的伺服產(chǎn)品系列，可滿足

EtherCAT,CANopen以及普通脈沖型的需求，具備高響應(yīng)頻寬，同時具備多軸一體機(jī)，在工業(yè)機(jī)器人行業(yè)具備廣泛的應(yīng)用性。當(dāng)前，禾川伺服產(chǎn)品已經(jīng)成為工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的國產(chǎn)第一品牌，2019年禾川伺服在機(jī)器人和機(jī)械手行業(yè)用量已經(jīng)超過1億元，特別是在多節(jié)關(guān)節(jié)機(jī)器人領(lǐng)域，禾川伺服在國產(chǎn)伺服中占比23%，遠(yuǎn)超其他國產(chǎn)品牌。

圖2.2019國產(chǎn)多關(guān)節(jié)機(jī)器人伺服占比分布

2.1 禾川股份X3E一體機(jī)介紹

如圖4所示，禾川股份X3E一體機(jī)是專注機(jī)器人行業(yè)應(yīng)用的高精產(chǎn)品，其具備如下特性：

1) 更輕?。后w積節(jié)省明顯(4合1節(jié)省40%，6合1節(jié)省50%)

2) 更節(jié)能：共直流母線設(shè)計，降低制動頻次，能好節(jié)省明顯(4合1節(jié)省20%，6合1節(jié)省30%)

3) 更高效：模塊化設(shè)計，積木式組裝，機(jī)柜布線明顯節(jié)省，降低工時，便于維護(hù)(4合1節(jié)省30%，6合1節(jié)省50%)

4) 更穩(wěn)定：通訊線傳導(dǎo)干擾降低，改善EMC

5) 更經(jīng)濟(jì)：內(nèi)置動態(tài)制動及抱閘繼電器

6) 更高速：背板通訊設(shè)計架構(gòu)，大幅度提高通訊同步周期

7) 豐富的通訊協(xié)議：支持標(biāo)準(zhǔn)EtherCAT，CANopen，ModbusRTU

8) 調(diào)試便捷：陷波調(diào)整與共振抑制功能，自整定PI

9) 最短伺服電機(jī)：實現(xiàn)機(jī)構(gòu)電機(jī)安裝最大空間節(jié)省

圖3.禾川股份X3E一體機(jī)與伺服電機(jī)

禾川推出X3E一體機(jī)將會在機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)行業(yè)深耕步伐，為廣大機(jī)器人廠家提供更為專用、專精的產(chǎn)品方案。

2.2禾川股份X3E一體機(jī)應(yīng)用

禾川股份X3E一體機(jī)憑借自身高度貼合工業(yè)

機(jī)器人行業(yè)需求，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，例如多關(guān)節(jié)機(jī)器人、注塑機(jī)械手與沖壓機(jī)械手等領(lǐng)域。

圖4.禾川股份X3E一體機(jī)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用

基于禾川股份X3E一體機(jī)應(yīng)用下的工業(yè)機(jī)器人設(shè)備，具備如下通用特性：

1) 更高響應(yīng)：高速同步通訊，多軸協(xié)同，提升空間插補(bǔ)響應(yīng)，軌跡更平順

2) 更高精度：干擾降低，內(nèi)部多軸協(xié)同控制，提升控制精度

3) 更穩(wěn)定運行：24小時不停生產(chǎn)，品質(zhì)更穩(wěn)定

3.結(jié)論

工業(yè)機(jī)器人是滿足勞動力剛性需求的產(chǎn)業(yè)，隨著勞動力的持續(xù)吃緊，工業(yè)機(jī)器人的需求仍然是持續(xù)增強(qiáng)的，特別是對于中國這樣的潛在超級工業(yè)大國，工業(yè)機(jī)器人的需求還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到飽和值，將會隨著中國自動化程度的提升而持續(xù)進(jìn)行機(jī)器人應(yīng)用升級與替換。

但是由于資源的過度投入，使得在短暫時期內(nèi)，中國機(jī)器人市場出現(xiàn)供大于求的不合理局面，從而使得機(jī)器人行業(yè)生態(tài)鏈出現(xiàn)非健康非持續(xù)發(fā)展，無論是上、中、下游都出現(xiàn)惡心競爭的局面，使得行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)短暫的蕭條，但是這不可逆轉(zhuǎn)中國工業(yè)自動化持續(xù)提升，工業(yè)機(jī)器人持續(xù)需求的大局。隨著對工業(yè)機(jī)器人技術(shù)平臺的不斷提升，資源重疊現(xiàn)象將有效消除，真正專注專精的企業(yè)將最終脫穎而出，而淘汰資源重疊，毫無競爭力的企業(yè)，從而營造出一個合理健康的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

浙江禾川科技股份有限公司，憑借多年在伺服系統(tǒng)領(lǐng)域的沉淀，持續(xù)專注于機(jī)器人市場，不斷研發(fā)與升級自身產(chǎn)品線，從而推出適合機(jī)器人市場需求的高精產(chǎn)品，成為中國機(jī)器人伺服系統(tǒng)第一國產(chǎn)品牌。隨著中國制造2025與工業(yè)強(qiáng)國戰(zhàn)略的不斷深入，禾川股份將進(jìn)一步提升自身技術(shù)底蘊(yùn)，為中國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。