工業機器人核心部件技術指標國內外對比

　　機器人關鍵基礎部件定義、分類及市場占有率；

　　機器人關鍵基礎部件是指構成機器人傳動系統，控制系統和人機交互系統，對機器人性能起到關鍵影響作用，并具有通用性和模塊化的部件單元。機器人關鍵基礎部件主要分成以下三部分：高精度機器人減速機，高性能交直流伺服電機和驅動器，高性能機器人控制器等。

　　目前在高精度機器人減速機方面，市場份額的75%均兩家日本減速機公司壟斷，分別為提供RV擺線針輪減速機的日本Nabtesco和提供高性能諧波減速機的日本Harmonic Drive.包括 ABB， FANUC， KUKA，MOTOMAN在內國際主流機器人廠商的減速機均由以上兩家公司提供，與國內機器人公司選擇的通用機型有所不同的是，國際主流機器人廠商均與上述兩家公司簽訂了戰略合作關系，提供的產品大部分為在通用機型基礎上根據各廠商的特殊要求進行改進后的專用型號。國內在高精度擺線針輪減速機方面研究起步較晚，僅在部分院校，研究所有過相關研究。目前尚無成熟產品應用于工業機器人。近年來國內部分廠商和院校開始致力高精度擺線針輪減速機的國產化和產業化研究，如浙江恒豐泰，重慶大學機械傳動國家重點實驗室，天津減速機廠，秦川機床廠，大連鐵道學院等。在諧波減速機方面，國內已有可替代產品，如北京中技克美，北京諧波傳動所，但是相應產品在輸入轉速，扭轉高度，傳動精度和效率方面與日本產品還存在不小的差距，在工業機器人上的成熟應用還剛剛起步。

　　在伺服電機和驅動方面，目前歐系機器人的驅動部分主要由倫茨，Lust，博世力士樂等公司提供，這些歐系電機及驅動部件過載能力，動態響應好，驅動器開放性強，且具有總線接口，但是價格昂貴。而日系品牌工業機器人關鍵部件主要由安川，松下，三菱等公司提供，其價格相對降低，但是動態響應能力較差，開放性較差，且大部分只具備模擬量和脈沖控制方式。國內近年來也開展了大功率交流永磁同步電機及驅動部分基礎研究和產業化，如哈爾濱工業大學，北京和利時，廣州數控等單位，并且具備了一點的生產能力，但是其動態性能，開放性和可靠性還需要更多的實際機器人項目應用進行驗證。

　　在機器人控制器方面，目前國外主流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。目前通用的多軸控制器平臺主要分為以嵌入式處理器（DSP，POWER PC）為核心的運動控制卡和以工控機加實時系統為核心的軟PLC系統，其代表分別是Delta Tau的PMAC卡和Beckhoff的TwinCAT系統。國內的在運動控制卡方面，固高公司已經開發出相應成熟產品，但是在機器人上的應用還相對較少。

　　機器人關鍵基礎部件國內外發展趨勢（技術、產業）；

　　在機器人高精度諧波減速機方面， 在其齒輪傳動中采用雙圓弧齒廓，可以有效改善柔輪齒根的應力狀況和傳動嚙合質量，提高承載能力、扭轉剛度和柔輪疲勞壽命，并可降低最小傳動比。日本的IH齒形是基于余弦凸輪波發生器開發的雙圓弧齒形，由于采用近似方法設計，應用初期出現了齒廓干涉等問題，但是到1990年代初期已經基本完善。目前，日本諧波傳動系統有限公司的諧波產品有十幾個類型，二十多個系列，最小傳動比為30，型號中帶有字母“S”的，其齒形為雙圓弧齒形，產品壟斷了主要國際市場。其中超短杯型號CSD和SHD，其柔輪長度僅有常規諧波傳動柔輪的1/3，既增加傳動剛度，又大幅度減輕了諧波減速器重量。此外，在諧波傳動輕量化技術方面，采用鋁等輕合金材料制造波發生器與減速器殼體等方式，減薄剛輪外緣以及改進連接結構等形式，使整機重量大幅度減輕。 相比于諧波減速機，RV減速機具有更高的高度和回轉精度，目前其發展方向是如何通過對內部軸承的配置，材料和熱處理工藝的改進，增加減速機的扭轉剛度，最大抗彎彎矩，以及提高在頻繁加減速等惡劣工況下的使用壽命。

　　在機器人伺服電機和驅動器方面，機器人專用化的伺服電機和驅動器將成為發展趨勢，即在普通通用伺服電機和驅動器的基礎上，根據機器人的高速，重載，高精度等應用要求，增加驅動器和電機的瞬時過載能力，增加驅動器的動態響應能力，驅動增加相應的自定義算法接口單元，并且采用通用的高速通訊總線作為通訊接口，摒棄原先的模擬量和脈沖方式，進一步提高控制品質（如安川，松下，倫茨等主流伺服廠商以將EtherCAt總線作為下一代產品的總線標準）。同時，對于通用型的伺服驅動器刪除冗余的通訊接口和功能模塊，簡化系統，提高系統可靠性，并進一步降低成本。

　　在機器人控制器和控制結構發展趨勢方面，不僅要具有快速的響應特性，較高的跟蹤精度，而且應該有良好的通用性和擴展性。采用傳統控制結構固有的缺點逐漸暴露出來，例如由于配線過多，對系統進行調試及維修比較困難；采用基于模擬信號的數據傳輸方式，系統的抗噪聲能力很差；由于控制器的模塊繁多， 模塊之間的連接復雜，而且相互制約，難以實現十幾個軸以上的同步協調運動控制；機器人所采用的專用的封閉式體系結構阻礙了機器人控制器的發展，滿足不了現代工業柔性化發展的要求。同時目前的機器人控制智能型，交互性較差，操作安全性還有待提高。