由美國發起的中美貿易沖突中,涉及到中國信息和通信技術、航天航空、機器人、醫藥、機械等行業產品,是明顯地針對“中國制造2025”的打壓和遏制 。 這不僅是一場貿易摩擦,還是一場技術、產業的較量。
“科學技術是第一生產力”,2015年中國發布了《中國制造2025》, 把科技創新擺在國家發展全局的核心位置。十九大提出要積極推進科技強國建設,加快發展先進制造業,促進我國產業邁向全球價值鏈中高端。本文將介紹現代戰略新興產業的技術、現狀和發展。
工業機器人產業
工業機器人的發展和應用,是我國制造業走向高端化和智能化的重中之重。目前我國工業機器人產業呈現“快速成長”和“國產替代”的雙重重要特征。
工業機器人
工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器裝置,它能自動執行工作,是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮,也可以按照預先編排的程序運行,現代的工業機器人還可以根據人工智能技術制定的原則綱領行動。
組成結構
工業機器人由主體、驅動系統和控制系統三個基本部分組成。
主體即機座和執行機構,包括臂部、腕部和手部,有的機器人還有行走機構。大多數工業機器人有3~6個運動自由度,其中腕部通常有1~3個運動自由度。
驅動系統包括動力裝置和傳動機構,用以使執行機構產生相應的動作。控制系統是按照輸入的程序對驅動系統和執行機構發出指令信號,并進行控制。
工業機器人的產業鏈
工業機器人行業上游是核心零部件,主要的是減速機和控制系統,這相當于機器人的“大腦”,中游是機器人本體,就是機器人的“身體”,下游是系統集成商,國內企業都集中在這個環節上。
工業機器人上游零部件行業主要是減速機、伺服電機、變頻器、控制器等,其中減速器、伺服電機及伺服系統在工業機器人成本中所占比重較大,分別為39%,28%,本體制造占比為22%。
雖然減速機、伺服系統在工業機器人成本中所占比重較大,但國內減速機、伺服電機等關鍵零部件發展相對滯后,技術水平較低,產品穩定性差,與國外產品相比存在不少差距,導致國內工業機器人減速機、伺服電機等零部件主要依賴進口,國內企業工業機器人生產成本較高,競爭力較弱。
產業鏈上游的核心零部件
伺服電機
電動伺服驅動系統是工業機器人的必不可少的關鍵零部件,是利用各種電機產生的力矩和力,直接或間接地驅動機器人本體,以獲得機器人的各種運動的執行機構,通常由伺服電機以及伺服驅動器組成。除了可以進行速度與轉矩控制外,伺服系統還可以進行精確、快速、穩定的位置控制。
1、工業機器人對伺服電機的要求
1)快速響應性,電伺服系統的靈敏性愈高,快速響應性能愈好;
2)起動轉矩慣量比大,在驅動負載的情況下,要求機器人的伺服電機的起動轉矩大,轉動慣量小;
3)控制特性的連續性和直線性,隨著控制信號的變化,電機的轉速能連續變化,有時還需轉速與控制信號成正比或近似成正比,調速范圍寬,能使用于1:1000~1:10000的調速范圍。
4)體積小、質量小、軸向尺寸短,以配合機器人的體形;