工業機器人（核心零部件之一）控制器 市場現狀及國產替代分析
2018-1-4 來源：轉載 作者：-
工業機器人的“三大”核心部件包括伺服電機、減速機和控制器，這三大核心部件是機器人進步與發展的關鍵所在，也是制約我國機器人發展的重要瓶頸。“今天，我們將重點談談工業機器人控制器市場現狀及國產化替代。控制器作為工業機器人最為核心的零部件之一，對機器人的性能起著決定性的影響，在一定程度上影響著工業機器人的發展。
數據顯示，在工業機器人的總成本中，三大關鍵部件約占機器人總成本的80%左右。其中，減速機占比最高，約為33%～38%，驅動及伺服電機約占20%～25%，控制器約占10%～15%，機器人本體在總成本中占比只有20%左右。目前除了本體以外，我國工業機器人核心零部件大部分依賴進口。
相較于工業機器人伺服系統和減速機，國產機器人控制器在某種程度上已經具備了自己的技術優勢和市場基礎（見表1）。
表1 三大核心零部件規模、成本及品牌企業的對比
工業機器人控制系統的主要任務是控制機器人在工作空間中的運動位置、姿態和軌跡，操作順序及動作的時間等。它同時具有編程簡單、軟件菜單操作、友好的人機交互界面、在線操作提示和使用方便等特點。
機器人自由度的高低取決于其可移動的關節數目，關節數愈多，自由度則越高，位移精準度也愈出色，其所需使用的伺服電機數量就相對較多；換言之，愈精密的工業型機器人，其所需的伺服電機數量愈多。一般每臺多軸機器人由一套控制系統控制，這也就意味著對控制器性能的要求越高。
外資企業占據機器人控制器的主導地位
控制器、軟件與本體一樣，一般由機器人廠家自主設計研發。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，各品牌機器人均有自己的控制系統與之匹配。因此，控制器的市場份額基本和機器人保持一致。近年來，國產控制器雖然有了長足的進步和發展，但尚未形成真正強有力的市場競爭優勢。
2017上海機器人展上，上海發那科機器人有限公司總經理錢暉介紹新品R-30iB Plus機器人控制器
表2 國內外機器人本體企業自主控制器系列
國產機器人控制器產品得到了快速發展
近年來，國內運動控制（包括CNC）技術有了較快的發展。經過多年的沉淀和技術積累，國內機器人控制器所采用的硬件平臺和國外產品相比并沒有太大差距，主要差距體現在控制算法和二次開發平臺的易用性方面。隨著技術和應用經驗的積累，國內企業的機器人控制器產品相對較為成熟，是機器人產品中與國外產品差距最小的關鍵零部件。
一些傳統生產數控設備的廠家開始研制具有運動控制特征的產品。為了提高機械設備的生產效率和產品質量，越來越多的機械設備制造廠商開始使用并且逐漸熟悉通用運動控制系統，使得通用運動控制產品在很多原來運用不多的領域開始擴展開來。同時，部分數控設備廠家進行了機器人專用運動控制產品的開發和行業應用的推廣，并逐漸走向成熟和產業化。這類企業以廣州數控、華中數控、廣泰數控等為代表，他們不只開發出來機器人專用的控制系統，而且還借此進入機器人行業，并成為國產機器人企業中為數不多的代表。
下面就目前國內發展相對比較成熟的機器人控制器廠商進行簡單列舉：
1. 華中數控
早在1999年，華中數控就開發出了華中I型機器人的控制系統和教育機器人。經過近二十年發展，華中數控目前已掌握了多項機器人控制和伺服電機的關鍵核心技術，在控制器、伺服驅動器和電機這三大核心部件領域均具備了很大的技術優勢。
2013年為進一步拓展數控一代產業鏈，華中數控全資子公司深圳華中數控有限公司的名稱變更為深圳華數機器人有限公司，其經營范圍增加機器人的研發、生產和銷售業務。
2015年5月，佛山市南海區聯華資產經營管理有限公司合資組建了佛山華數機器人有限公司，專業從事機器人核心部件的研發，包括控制系統的自主開發。
今天，作為高端數控系統龍頭企業的華中數控，擁有數控系統、伺服驅動及電機等核心技術和工業機器人控制技術。
2. 新松機器人
沈陽新松機器人自動化股份有限公司（新松機器人）隸屬于中國科學院，是一家以機器人技術為核心，致力于全產業智能產品及服務的高科技上市企業，是全球機器人產品線最全的廠商之一，國內最大的機器人產業化基地。
作為工業4.0的踐行者與推動者，新松機器人現已形成以自主核心技術、核心部件、領先產品及行業系統解決方案為一體的完整全產業價值鏈，致力于打造數字化物聯新模式。
SIASUN-GRC機器人控制器是沈陽新松機器人自動化股份有限公司具有自主版權、自主開發的實用化、商品化的機器人控制器，該機器人控制器設計合理、技術先進、性能優越、系統可靠、使用方便。采用交流伺服驅動，絕對碼盤檢測和大屏幕漢字示教編程盒等多項最新技術，形成了先進的高性能機器人控制系統。該系統的整體性能已達到國際先進水平，是國內第一個可商品化的機器人控制器，具有小批量生產能力。
3. 新時達
上海新時達于1995年在上海成立。基于自身在運動控制和驅動領域的研究成果，新時達確定了運動控制和工業機器人的業務發展方向。機器人是工業自動化控制的最高端產品之一，是最具有代表性的控制、驅動、執行一體化產品，新時達研發成功基于以太網總線技術的高性能嵌入式運動控制器和伺服系統等為機器人產品的市場迅速推廣提供了技術實現平臺。
自成立以來，新時達始終致力于工業自動化控制產品的研發、制造和銷售。公司主營業務分三大類，一類是電梯控制產品以及電梯物聯網；第二類是節能與工業傳動類產品，主要包括高、低壓各類工業控制變頻器、電梯專用變頻器、電梯一體化驅動控制器等；第三類是機器人與運動控制類產品，主要包括六自由度工業機器人系列產品、機器人控制器、機器人專用伺服系統、總線及脈沖型各類通用交流伺服系統等，應用于電梯、食品加工、包裝、電子加工、數控機床等各類設備，以及搬運、焊接、打磨、切割等各個制造環節。
2010年，新時達開始切入工業機器人領域。2014年3月，新時達以6億元購買眾為興100%股份。隨后，新時達又牽手外資運動控制巨頭貝加萊。
新時達在機器人領域正謀求快速發展。該公司自主研發了基于工業以太網的機器人控制器，并已成功運用。
4. 埃斯頓自動化
1993年埃斯頓自動化在南京注冊設立，專注、誠信的企業經營理念和改革開放的良好市場環境，使埃斯頓自動化一步一步成長和壯大，今天已經成為國內高端智能機械裝備及其核心控制和功能部件制造業領軍企業之一。
目前，埃斯頓自動化已經形成包括金屬成形機床數控系統、電液伺服系統、交流伺服系統及運動控制系統和工業機器人及成套設備等四大類產品，目前除了在數控金屬成形機床行業擁有較大市場份額和埃斯頓工業機器人全部配備外，還廣泛用于各種智能專用裝備制造行業，如紡織機械、包裝機械、印刷機械和電子機械等，是行業內的技術領軍企業。
工業機器人及成套設備作為公司控制系統和交流伺服系統產品的延伸，符合市場需求發展的大勢，具有較強的技術和成本優勢，將成為在智能裝備核心領域挑戰國際巨頭的主力軍。
工業機器人產品具備六軸通用機器人、四軸碼垛機器人、scara機器人、DELTA機器人、伺服機械手等系列。及其自動化工程完整解決方案；上述產品現已應用到機床、紡織機械、包裝機械、印刷機械、電子機械等機械裝備的自動化控制，以及焊接、機械加工、搬運、裝配、分揀、噴涂等領域的智能化生產。
資料顯示，埃斯頓自動化在機器人關鍵零部件方面，除減速機外已基本全部實現國產化。
5. 匯川技術
作為國內工業自動化控制產品的一流制造商，匯川技術憑借自身在伺服電機的技術優勢和行業積累，在布局機器人產業鏈時，選擇了自己最為擅長的伺服系統和控制器發起進攻。2013年，匯川技術將業務擴大到控制器領域，于2014年成功推出基于EtherCAT總線的IMC100機器人控制器和IS620N總線型絕對值的機器人專用伺服系統，目前主要針對的市場包括小型六關節、小型SCARA和并聯機器人等新興應用領域。機器人專用控制器的生產說明公司開始向高端的機器人產品發展。
匯川技術的大量自動化產品，包括伺服及變頻器等已經在富士康的生產線上有了大量應用。分析人士稱，匯川技術研發專用機器人控制器舉措，使該公司產品具有更多機器人產業應用的發展空間。
6. 廣州數控
廣州數控設備有限公司（廣州數控）中國南方數控產業基地，國內技術領先的專業成套機床數控系統供應商。公司主營業務包括數控系統、伺服驅動、伺服電機的研發生產，數控機床連鎖營銷、機床數控化工程，工業機器人、精密數控注塑機研制和數控高技能人才培訓等。
廣州數控以“打造百年企業、鑄就金質品牌”的企業理念和“精益求精，讓用戶滿意”的服務精神，通過持續不斷的技術進步與創新為提升用戶產品價值和效益，為推動數控系統產品國產化過程不懈努力。
在豐富的機床數控系統技術積累的基礎上，廣州數控延伸到工業機器人的研發，掌握了機器人控制器、伺服驅動和伺服電機的完全知識產權，已完成系列化的全自主開發，其產品應用于搬運、弧焊、涂膠、切割、噴漆、科研及教學和機床加工上下料等領域。
7. 深圳市華盛控科技有限公司
深圳市華盛控科技有限公司是一家集科研、設計、制造、銷售于一體，擁有自主知識產權的機器人運動控制科技企業。公司長期致力于工業機器人、機器人控制器、機器人視覺、各種非標機器人系統和復雜軌跡運動控制系統研發，制造。
深圳市華盛控科技有限公司主營運動控制卡、控制器、人機界面、機器視覺、DELTA機器人控制系統、SCARA機器人控制系統、六自由度關節機器人控制系統、視覺檢測系統、復雜軌跡控制系統和各種數控系統等，承接數控系統的開發，專用運動控制系統開發、專用控制器開發、圖形圖像軟件開發等，也可以承擔數控設備改造項目。
華盛控產品有自主六軸關節機器人，四軸關節機器人，四軸并聯（DELTA）機器人，六軸并聯（DELTA）機器人，三至六軸聯動機器人控制器，各種機器人控制系統和軟件，華盛控科技的產品都是以運動控制技術及機器視覺技術相結合，為客戶提供更精確更智能化自動設備。
華盛控高速并聯DELTA機器人是目前國內速度最快，系統最穩定的高速分揀機器人，主要應用于電子組裝、醫藥制造分揀、加工設備產品分揀、食品包裝分揀（諸如巧克力、餅干、面包、糖果）等各種包裝行業。
8. 廣泰數控
廣州數控設備有限公司（廣州數控）中國南方數控產業基地，國內技術領先的專業成套機床數控系統供應商。公司主營業務包括數控系統、伺服驅動、伺服電機的研發生產，數控機床連鎖營銷、機床數控化工程，工業機器人、精密數控注塑機研制和數控高技能人才培訓等。
廣州數控以“打造百年企業、鑄就金質品牌”的企業理念和“精益求精，讓用戶滿意”的服務精神，通過持續不斷的技術進步與創新為提升用戶產品價值和效益，為推動數控系統產品國產化過程不懈努力。
在豐富的機床數控系統技術積累的基礎上，廣州數控延伸到工業機器人的研發，掌握了機器人控制器、伺服驅動和伺服電機的完全知識產權，已完成系列化的全自主開發，其產品應用于搬運、弧焊、涂膠、切割、噴漆、科研及教學和機床加工上下料等領域。
9. 固高科技
固高科技（香港）有限公司（固高科技）成立于1999年，總部位于香港科技大學。創立者為自動化和微電子領域的國際知名專家、學者。具有多年在加利福尼亞大學（UC Berkeley）、麻省理工學院（MIT）、貝爾實驗室（Bell Lab）等國際一流科研機構進行研發和管理經驗，同年，固高科技（深圳）有限公司成立。
作為國內技術領先的自動控制產品供應商，固高科技匯集了一批在運動控制及機電一體化領域卓有建樹的科技精英，致力于運動控制、圖像與視覺傳感、機械優化設計、伺服驅動等工業自動化技術的研發和應用，自主研發的基于PC的開放式運動控制器、嵌入式運動控制器、網絡式運動控制器、計算機可編程自動化控制器產品與系統，綜合性能已達到了國際一流水平，填補了國內同行業的多項空白。固高科技的產品廣泛應用于數控機床、機器人、電子加工和檢測設備、激光加工設備、印刷機械、包裝機械、服裝加工機械、生產自動化等工業控制領域。
固高科技于2001年就開始研發四軸機器人控制器，2006年涉足六軸機器人控制器，是國內最早研究機器人控制器的企業之一。截至目前，固高科技的控制系統涵蓋了從三軸到八軸的各類型號的機器人。其中，技術難度最大的八軸機器人控制系統已實現批量生產。
10. 卡諾普
成都卡諾普自動化控制技術有限公司（卡諾普）是一家專業從事工業機器人控制系統研發、生產、銷售的技術型公司，于2005年開始研發工業機器人控制系統，其核心研發人員都有十年以上的運動控制技術、計算機技術、軟件技術的從業經驗，2007年研制出第一代工業機器人系統，并開始逐步在國內市場應用，并與國內知名工業機器人生產廠商和工業機器人應用廠商合作，是國內最早把國產工業機器人控制系統應用于實踐的公司之一。通過市場的反饋和認識，對機器人的運動控制、機器人裝配生產、工程應用有深刻的認識。
卡諾普于2011年5月份完成了第一代控制器的開發工作，陸續增加了焊接、噴涂、碼垛、視覺和跟蹤等功能包。2015年，其推出總線型控制系統，加入動力學控制技術，是機器人擁有更好的運動性能。
11. 智昌集團
智昌集團由國家首批“千人計劃”專家甘中學博士創立，是一家集智能控制器、伺服驅動器、智能裝備生產線、機器人系統集成商于一體的機器人全產業鏈控股公司。
2017年9月份，智昌集團銳智機器人控制器在寧波首次公開發布。據介紹，這款機器人控制器面向傳統六軸和新式七軸單臂與雙臂機器人的專用機器人，性能可與國際一流的機器人控制器相抗衡。
智昌集團首席科學家、執行總裁遲永琳博士介紹，此款控制器與日本川崎工業機械臂相結合，支持焊接、上下料和碼垛等多種應用，在重復定位精度、路徑精度和工作節拍等方面均處于國際先進水平；內嵌了焊接、碼垛等專用軟件包、支持外軸擴展、支持多種焊機；先進的人機交互可以讓用戶快速創建和部署機器人應用程序；專業的控制柜設計符合IP54防護等級，內置的IO板可以滿足大部分的應用需求；開放的軟件接口以及可擴展的硬件設計可以滿足更多高級的應用；并且該控制器支持川崎的多款機械臂。
12. 英威騰智能控制
深圳市英威騰智能控制有限公司（原深圳市邁科訊科技有限公司）成立于2006年，屬英威騰控股的合資公司，由中國大陸及中國臺灣的多名運動控制專家組成，自成立以來一直努力成為國內優秀運動控制產品及系統解決方案供應商。在運動控制產品和數控系統開發方面不斷引進先進產品和技術，積累豐富的人才和技術資源，發展企業的核心技術，培養核心能力。目前，公司已逐漸形成以IMP，MTC及IMC運動控制卡及控制器為技術平臺，整合優勢技術資源，推出工業機器人控制系統、數控系統等相關產品。
在運動控制卡及控制器方面，英威騰智能控制不斷引進國內外核心技術及人員，先后開發了MTC、IMP等標準型系列運動控制卡及IMC高性能運動控制器，英威騰智能控制將相關產品整合成通用運動控制開發平臺，為客戶開發高性能運動控制系統提供全面的系統解決方案。
在系統開發方面，英威騰智能控制集中了國內外優秀的開發人才，他們具備較強的技術實力和豐富的開發經驗，根據市場需要，開發相應的系統并最終產品化，相繼推出工業機器人控制系統、通用性數控系統、專用數控系統等相關產品。
隨著我國制造業市場的全球化，對制造業的技術和裝備提出了更高的要求，這給運動控制技術的推廣和高水平應用帶來了契機。在此背景下，國內已逐步成長了一批專業的運動控制企業，他們開始逐步向市場提供機器人專用控制器。與此同時，不少國內機器人企業也陸續開發自己的控制系統。
業內專家普遍認為，未來幾年國產工業機器人產業將得到快速發展，國產工業機器人控制器在市場應用方面將面臨更好的發展契機，尤其是在運動控制領域深耕多年的企業更將面臨前所未有的市場機遇。
轉自：機床商務網
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