万众创新改变日本ZTP电机对机器人行业的垄断

时间：2019-08-21 19:00

　　一.全球机器人现状

　　我国的工业机器人研究开始于20世纪70年代，工业机器人产业已初具规模。

　　工业机器人保有量为101765台，仅次于日本，位居世界第二。

　　当前，我国正处于经济结构转型时期，实现工业生产自动化成为广大企业降低成本、提高市场竞争力的重要手段;政府对工业机器人的扶持力度正在逐步加大。

　　二.机器人的关键技术减速机

　　机器人的发明是美国人的专利，机器人减速机的发明也是美国人的专利。但时至今日全球机器人的关节用到的精密减速机几乎都是日本造的：日本人说跪，全球机器人没几个能站着。包括世界四大机器人公司。甚至全球的汽车制造都要听日本人摆布，甚至日本人可以控制全球的先进制造业。美欧都进行了大规模的研发但都无法超越。

　　现今工业机器人的先进程度让人叹为观止各部位紧密配合完成复杂的工作，让人不禁好奇它们的传动系统到底是怎样的，关节到底是什么结构的呢?

　　减速机内主要是齿轮和轴承，但设计和加工难掌握，特别是齿轮和轴承要柔性，精度要求高，操作误差甚至小于一根头发丝。轴承和齿轮都是椭圆的柔性部件。中国缺乏此核心设备，只得以高于日本国内二三倍的价格进口。

　　日本的减速机技术最牛逼，当行业霸主好多年，连ABB、发那科、安川、库卡等著名的国际;工业机器人四大家族都一直用日本的Nabtesco和HarmonicDrive这两家公司的减速机。国内企业也大量用着日本虽然性能确实够好，但确实贵的要死的减速机。造成机器人行业无法扩大和发展。

　　中国虽然是世界上最大的工业机器人使用国，但是中国本土的机器人却受制于核心零部件的短板，在与海外巨头竞争的时候处于劣势。因为缺乏核心技术，导致机器人应用成本明显高于国外。机器人减速器、伺服电机和控制器，是机器人的三大核心零件，最主要受制于日本人的就是谐波减速机和摆线减速机。现今行业内工业机器人运动的核心部件;关节就是由它构成，每个关节都要用到不同的减速机产品。

　　日本的纳博特斯克1986年开始批量生产RV减速器，目前全球销售400万台，占领国内RV减速器市场的80%。作为世界上最大的精密摆线针轮减速机制造商，Nabtesco生产高性能减速机、中空轴减速机，以及单轴伺服执行器和控制器。其生产的精密设备具有高扭矩、高刚性和高耐过载冲击荷载能力的同时，兼有高精密和非常低的回程间隙，被广泛应用于卫星、雷达天线、工业机器人、半导体和焊接技术等工业自动化领域。

　　哈默纳科谐波减速器，具有轻量、小型、传动效率高、减速范围广、精度高等特点，被广泛应用于各种传动系统中。哈默纳科主要生产和销售各种精密减速装置，当之无愧为整体运动控制的领军企业。为了涵盖谐波减速器不能覆盖到的低减速比领域，哈默纳科产品还开发了精密行星齿轮减速机HarmonicPlanetary。独特的内齿圈形变工艺，可使行星齿轮啮合得更紧、消除背隙，从而将传动误差控制在精密范围内。

　　三.最初的机器人梦想

　　1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是利用人的手臂进行动作示教，并借助于伺服技术控制机器人的关节，以使机器人能实现人手臂动作的记录和再现。这是最原始的机器人示教方法，也是工业机器人发展迈出的第一步。

　　最早的科幻机器人如上面的图片，机器人的关节都是使用螺钉式的轴连接，但是现实的使用却一直无法突破动力和传动的瓶颈。笔者看到的这种国产机器人就是采用的轴连接。

　　后来机器人的幻想就变成了下面这种图。关节都变成了减速机。

　　今天机器人全行业都在使用这种减速机关节制造生产机器人。80%都是日本造。

　　现在我国政府和投资界都在投入大量自己和人力赶超日本。可谓奋力追赶，仍差距明显

　　4.如何打破日本人在减速机市场的垄断呢?

　　世界每天都在发生变化，曾几何时日本人倾国家之力研发的磁带录像机和录音机是垄断世界市场的，然而MP3的出现，数码影像的出现改变了他们的垄断。

　　那么我们又有什么方法可以打破日本人的垄断呢?

　　就像数码影音一样不用他的技术绕着走。不只是中国造不出机器人用减速器，美国德国都造不出来，所以要避开日本人的谐波减速机和摆线减速机。恢复到机器人的原始想法，最好的办法就是使用笔者见到的电动仿肌肉柔性减速装置。这种新型减速机，据说是纯国有技术自有专利自主研发。同样可以消除背隙，实现高精度控制。如下图

　　四.国产柔性减速装置可否满足工业机器人的要求呢?比如：负重要求、控制精度和精准的电脑控制等

　　首先是负重，上图个工业机器手长度950cm经过试验负重可以达到5KG，此设计可以仿人形和工业两种应用。据说正在开发工业用长度1400cm和2100cm的搬运码垛产品。

　　其次如果控制精度满足不了，也是无法改变日本人的垄断的。但我们经过试验控制精度极高。下图是控制精度的实际测量值，这种机器人的重复定位精度小于0.1毫米。下图是测试结果。完全满足要求。

　　可以高精度的从园的起点回到起点，精度展现无疑。

　　第三就是价格，如果这种技术的价格高于日本减速机又有什么用呢?

　　实际制造成本告诉我们这种工业机器人的价格只是现有机器人价格的十分之一，未来市场无限广阔。因为它使用的是普通减速机。使用的是铁轴作为关节连接，所以它也就不可能价格高。

　　下图更是展现了这种机器人的写字功能，使笔者不得不相信这是真的核心技术。

　　据介绍这种机器人竖起来还可以制成双臂机器人，像个真人一样在生产线上工作。你只要普通工人几个月的工资就可以买回去给你工作。

　　如果批量产业化相信不久的将来，一台机器人几千元价格很快就会实现。

　　5.结论

　　如果真如笔者采访的如上技术大规模实现，将会迎来一场机器人工业革命。

　　日本人也有点太狠，据网间了解，

　　一台精密减速器四大国际巨头采购价为3万元~5万元，卖给国内关系好的客户约7万元，关系一般的普通客户约12万元，内资企业采购精密减速器的成本比国际巨头贵一倍还多，可见其间的利润差别有多大。据说被中国买断了货。

　　中国机器人行业正在经历井喷期，与机器人相关企业已超过4000家。中国正在成为全球机器人增长速度最快的国家。工业机器人是全球极其先进的精密制造技术，其使用需要的背后，将会展现中国技术。

　　结束语：如果真正能实现笔者看到的实际效果，相信这对机器人还有是一次革命性的变革，对未来机器人进入家庭会起到决定性的作用。据相关人士透露未来他们可以开发出像电脑一样便宜的双臂机器人，而且会像电脑一样普及。