近幾年來，我國工業(yè)機器人的產(chǎn)量和銷售量都出現(xiàn)了雙增長，工業(yè)機器人的需求量也前所未有的大。根據(jù)國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)，中國工業(yè)機器人2021年將達到36.6萬臺，同比增長54.4%；銷售256,000臺，比去年同期增長48.8%。我國已連續(xù)8年成為世界工業(yè)機器人消費大國，根據(jù)《“十四五”機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》。
然而，隨著國內(nèi)工業(yè)機器人市場的大好趨勢，工業(yè)機器人廠商也面臨著諸多問題，尤其是成本問題。
成本，成本，或成本。
對于企業(yè)來說，降低成本永遠都是一個真理，包括工業(yè)機器人制造商。
如果把一臺工業(yè)機器人拆分成三個部分：上游、中間部分、下游。其中，核心零部件在上游的技術(shù)難度最高，占成本的70%；中游機器人本體技術(shù)難度跟隨核心零部件上游，成本約占20%；下游系統(tǒng)集成的技術(shù)難度相對較低，主要取決于應用場景。
值得注意的是，一個完整的工業(yè)機器人，其零件遠不止上述三個類別。就拿協(xié)作機器人來說，除了減速器，控制器和伺服系統(tǒng)外，協(xié)作機器人還使用了一些特殊的部件，如直驅(qū)電機，模塊編碼器，關(guān)節(jié)力矩傳感器和安全控制器。若上游零部件成本較高，則中游機器人本體及下游集成系統(tǒng)的成本及價格難以降低。
在工業(yè)機器人上游的核心零部件中，成本最高的是減速器、控制器和伺服系統(tǒng)。據(jù)億歐智庫發(fā)布的《2022中國工業(yè)機器人市場研究報告》顯示，這三大核心部件占工業(yè)機器人總成本的60%左右，其中減速器占30%，伺服系統(tǒng)占20%，控制器占10%。
另外，從毛利率上看，核心零部件在上游的毛利率也較高，其中以成本最高的減速器為40%，伺服系統(tǒng)為35%，控制器為25%。
減速器相當于機器人，正如智能汽車的動力電池一樣，它的重要性和成本都是最高的。因此，本文將重點放在工業(yè)機器人的上游核心零部件中，減速器是成本最高的一種。
減速器是伺服系統(tǒng)的合作伙伴，相當于一個“剎車”，安裝在伺服馬達與執(zhí)行機構(gòu)之間。減速器的核心難點在于精密加工，齒面熱處理，裝配精度，大規(guī)模生產(chǎn)和檢測，這些都是我國制造業(yè)基礎(chǔ)配套體系的薄弱環(huán)節(jié)，需要長期的經(jīng)驗積累。
目前市場上的加速器主要有 RV減速器、諧波減速器和 Spinea專用減速器。其中，諧波減速器和 RV減速器是互補關(guān)系，諧波減速器主要用于20 KG以上機器人關(guān)節(jié)，諧波減速器適用于20 KG以下機器人關(guān)節(jié)。
不同類型的機器人由于結(jié)構(gòu)不同，對減速器的需求也不同，相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，目前已投入使用的機器人中，一般采用多關(guān)節(jié)機器人所需的減速器數(shù)量最多，平均每臺需要3.5臺諧波減速器，4臺 RV減速器；坐標機器人平均需要1臺諧波減速器，3臺 RV減速器；SCARA機器人需要3臺諧波減速器，并聯(lián)機器人需要1臺諧波減速器。
根據(jù) IFR的數(shù)據(jù)，全球工業(yè)機器人市場從2020年開始呈上升趨勢，而機器人減速器作為工業(yè)機器人的核心部件，也在這一趨勢下迅速發(fā)展。
根據(jù)中國通用機械工業(yè)協(xié)會和中國機械工業(yè)聯(lián)合會機經(jīng)網(wǎng)的數(shù)據(jù)，近年來，中國減速器的產(chǎn)量出現(xiàn)了較大的波動。2019年，減速器產(chǎn)量增長較快，達到852萬臺，同比增長51.3%；中國減速器產(chǎn)量在2020年穩(wěn)步增長，達到917萬臺，同比增長7.6%；我國減速器的產(chǎn)量在2021年有望突破一千萬臺。
國產(chǎn)減速器“進行時”
根據(jù)商業(yè)研究公司的數(shù)據(jù)，全球減速器市場從2015-2019年的2849億元增長到4053億元，年均復合增長率達到9.2%。
減速器市場是一塊巨大的蛋糕，但目前國內(nèi)機器人企業(yè)在工業(yè)機器人這三大核心零部件中，“控制器”、“伺服系統(tǒng)”和“減速器”的話語權(quán)并不大。
總體而言，國內(nèi)機器人企業(yè)主要集中于機器人本體制造及下游集成，核心零部件與國外廠商仍存在一定差距。其中減速器技術(shù)壁壘較高，日本企業(yè)基本壟斷了該領(lǐng)域。
根據(jù)《中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告(2020~2021)》，2021年3月哈工大機器人（合肥）國際創(chuàng)新研究院發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，截至2020年，日本機器人減速器市場份額已超過80%。其中，日本納博特斯克市的市場份額高達60%，位列第一；排名第二的是日本哈默納科（諧波傳動系統(tǒng)有限公司），市場占有率為15%。日本新寶，住友電工等其他減速器市場參與者。
實際上，減速器已經(jīng)在我國發(fā)展了四十多年，在國民經(jīng)濟和國防工業(yè)中得到了廣泛的應用。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，減速器產(chǎn)品已由單一擺線減速器，發(fā)展成為擺線減速器、無級變速器、減速器減速器、蝸輪蝸桿減速器、電動滾筒等多種減速器產(chǎn)品。
“十二五”期間，節(jié)能環(huán)保減速器將逐步取代高能耗、高污染、低效率的減速器，減速器行業(yè)進入大變革時期，逐漸擺脫依賴國外技術(shù)，開始自主研發(fā)節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品。2015年《中國制造2025》提出要突破機器人減速器等高端產(chǎn)品，國內(nèi)減速機逐漸進入追趕階段，國內(nèi)減速器行業(yè)也進入了國產(chǎn)替代階段。
就拿諧波減速器來說，這種減速器的技術(shù)壁壘很高，很難突破，但是一旦大規(guī)模的國產(chǎn)替代了諧波減速器，那么廠商就能享受到更多的技術(shù)紅利。國內(nèi)諧波減速器制造商綠的諧波曾預計，2020年國內(nèi)工業(yè)機器人諧波減速器國產(chǎn)化率為27%左右，2025年達到40%，對應19億元市場空間。實現(xiàn)諧波減速器國產(chǎn)替代、自主可控是關(guān)鍵零部件發(fā)展的必由之路。
華福證券稱，借鑒日本工業(yè)機器人崛起之路，中國工業(yè)機器人的崛起必須要有核心零部件自主可控。
日本將工業(yè)機器人技術(shù)引進歐美，逐步成為世界機器人工業(yè)強國。究其原因，除了勞動力短缺、政策支持、下游汽車及3 C產(chǎn)業(yè)發(fā)展外，全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展才是主要驅(qū)動力。完整的產(chǎn)業(yè)鏈使日本機器人廠商具有較低的成本和較短的生產(chǎn)周期，具有較強的行業(yè)競爭力。
工業(yè)機器人的核心部件是制勝的關(guān)鍵。目前，諧波減速器已經(jīng)取得了技術(shù)上的突破，達到了進口替代的水平。這就是制約國產(chǎn)機器人企業(yè)發(fā)展的“癥結(jié)”，同時也是國產(chǎn) RV減速器企業(yè)突破的契機。
任何事物都在不斷地向前發(fā)展，而減速器技術(shù)的變化無時無刻不在發(fā)生著。
目前，將減速器、電機、電子等部件模塊化集成到單一機電驅(qū)動系統(tǒng)中的機電一體化產(chǎn)品正成為減速器行業(yè)的新趨勢。
機電一體化產(chǎn)品通過集成動力傳動和控制功能，簡化設計，節(jié)省空間，提高電機與減速器的匹配度、可靠性和自動化程度，提高設備運行效率。
國外減速器廠商哈默納科率先提出「整體運動控制」概念，將諧波減速器與馬達、傳感結(jié)合，提供高附加值的模塊化產(chǎn)品。
無獨有偶，國內(nèi)減速器廠商也在努力追趕潮流。比如綠的諧波，就已經(jīng)形成了諧波減速器、機電一體化產(chǎn)品、精密零部件等產(chǎn)品布局，覆蓋了下游各個領(lǐng)域。