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日本工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的三個階段

日本被稱之為“機(jī)器人王國”，1960年工業(yè)機(jī)器人概念被引入到日本，1968年從美國引進(jìn)機(jī)器人及相關(guān)技術(shù)后，日本就開始了自主研發(fā)和生產(chǎn)機(jī)器人之路，1980年日本研發(fā)世界第一臺scara機(jī)器人，經(jīng)40年發(fā)展，日本在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域誕生了享譽(yù)世界的FANUC、安川、川崎、OTC、松下、不二越等全球著名品牌。日本擁有全球機(jī)器人四大家族之一的安川機(jī)器人、發(fā)那科，是世界第一大工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)國。世界約60%的工業(yè)機(jī)器人來自日本制造商。中國已成為日本機(jī)器人最主要的出口國。工業(yè)4.0時(shí)代的來臨，全球各國對機(jī)器人的需求量越來越大，條件及要求也越來越高。日本是全球機(jī)器人的傳統(tǒng)制造強(qiáng)國，擁有世界領(lǐng)先的機(jī)器人開發(fā)技術(shù)。據(jù)日本機(jī)器人工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)顯示，早在2018年日本工業(yè)機(jī)器人全年訂單額首次突破1萬億日元（大約603億元人民幣）。日本的服務(wù)型機(jī)器人被廣泛應(yīng)用在醫(yī)療護(hù)理業(yè)。日本機(jī)器人市場預(yù)計(jì)2025年達(dá)490億美元，2035年達(dá)910億美元，其中服務(wù)業(yè)機(jī)器人將大約占51%，增長為工業(yè)機(jī)器人市場規(guī)模的2倍。日本大力發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)與日本社會嚴(yán)重老齡化、出生率逐年降低有很大關(guān)系，根據(jù)預(yù)測，日本的醫(yī)療看護(hù)機(jī)器人需求量很大。據(jù)日本厚生勞動省的數(shù)據(jù)，2025年日本護(hù)理人員的供需缺口大約在38萬人。日本在在人力資源匱乏的情況之下，急迫需要大量醫(yī)療護(hù)理機(jī)器人的研發(fā)及應(yīng)用。服務(wù)性機(jī)器人技術(shù)在日本已相對成熟，比如松下公司在2013年就推出了自動運(yùn)輸機(jī)器人“HOSPI”，可在醫(yī)院自動運(yùn)輸藥物及樣品。尤其在人力不夠的周末及夜間機(jī)器人使用最為頻繁。新加坡的醫(yī)院當(dāng)時(shí)也引入4臺HOSPI機(jī)器人。日本旅游業(yè)市場十分發(fā)達(dá)，交流機(jī)器人能夠改善餐飲業(yè)、旅游業(yè)中人力不足的問題，因此，旅游餐飲業(yè)廣泛采用機(jī)器人進(jìn)行輔助服務(wù)。比如日本的Softbank推出的“Pepper”及夏普推出的“Robophone”等低價(jià)機(jī)器人已被日本的2000多家企業(yè)采用，總臺數(shù)超過1萬臺，活躍在各個線下店鋪，為到店客人提供接待服務(wù)。尤其在旅游業(yè)中，服務(wù)機(jī)器人大多被用作前臺接待、搬運(yùn)工方面。日本工業(yè)機(jī)器人發(fā)展三個階段 1、日本機(jī)器人孕育期：全球工業(yè)機(jī)器人的歷史十分悠久，在1960年后期，美國商品化后的工業(yè)機(jī)器人傳入日本，當(dāng)時(shí)是以東京奧運(yùn)會為契機(jī)。60年代的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)采用的是直角、極坐標(biāo)、圓柱坐標(biāo)系的比較簡單機(jī)械結(jié)構(gòu)，機(jī)器人驅(qū)動也是油壓和氣壓方式，控制是基于序列控制的原始技術(shù)。因此，這項(xiàng)技術(shù)至今仍然保留在汽車點(diǎn)焊市場上。 2、日本機(jī)器人實(shí)用化時(shí)期：瑞典ASEA（著名的ABB前身）公司1974年發(fā)布了電機(jī)驅(qū)動、微處理器控制的垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人IRB-6。這個機(jī)器人無疑提高了針對對象物的旋轉(zhuǎn)性，并且將工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用在更新的領(lǐng)域。到了1977年，日本安川電機(jī)開發(fā)出了可搬運(yùn)10KG重量的電機(jī)驅(qū)動、微處理器控制的垂直多關(guān)節(jié)型機(jī)器人L10，且開發(fā)了電弧焊接技術(shù)領(lǐng)域的機(jī)器人。 3、日本機(jī)器人飛速發(fā)展期：日本的“機(jī)器人普及元年”為1980年，因?yàn)槿毡酒嚿a(chǎn)臺數(shù)達(dá)到全球第一，尤其是電氣式多關(guān)節(jié)機(jī)器人被普遍產(chǎn)品化。特別是SCARA機(jī)器人，開始于1980年，其目的是為了能夠高速、有效地解決自動化生產(chǎn)中的裝配工序問題，它是由當(dāng)時(shí)的日本山梨大學(xué)教授牧野洋為中心進(jìn)行研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的。富士通公司根據(jù)牧野洋教授的想法及觀點(diǎn)，制造出了全世界第一臺SCARA機(jī)器人，而SCARA機(jī)器人確立了全球組裝機(jī)器人的領(lǐng)先地位。同時(shí)，日本的不二越也開發(fā)了點(diǎn)焊用電氣式多關(guān)節(jié)機(jī)器人。此后，日本又開發(fā)了物流領(lǐng)域的機(jī)器人以及半導(dǎo)體晶片搬運(yùn)、簡易工業(yè)用的小型機(jī)器人等，機(jī)器人的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。從而，日本成為了世界第一的機(jī)器人制造和使用大國。業(yè)內(nèi)有一種說法：在世界上，運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器人中有2/3的機(jī)器人是日本制造的。中國是全世界工業(yè)機(jī)器人的最大市場。日本工業(yè)機(jī)器人主要出口到中國市場，曾經(jīng)超過出口總量的60%。據(jù)2019年日本機(jī)器人工業(yè)協(xié)會的調(diào)查報(bào)告將工業(yè)機(jī)器人的使用場景分為：樹脂成型、電弧焊接、點(diǎn)焊、噴涂、上下料、一般組裝、電子插件、車體、進(jìn)出貨、材料搬運(yùn)、液晶屏FPD用、半導(dǎo)體用的12個類型。在日本工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品中，需求量最高的是電子插裝工序所需要的機(jī)器人產(chǎn)品，其次是材料搬運(yùn)、半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)用機(jī)器人。但焊接類機(jī)器人產(chǎn)品依然是機(jī)器人產(chǎn)品中的重點(diǎn)產(chǎn)品。在日本工業(yè)機(jī)器人出口市場中，亞洲為日本最大的市場占比達(dá)62%，第二位是美洲市場占比達(dá)20%，因?yàn)榈聡叭鹗勘旧硪彩菣C(jī)器人制造的發(fā)達(dá)國家，因此，歐洲國家對日本機(jī)器人產(chǎn)品的依賴性較低，只占日本工業(yè)機(jī)器人出口的18%。在亞洲新興國家中，越南和印度對機(jī)器人的需求量比較低。所以，所以，日本機(jī)器人依賴于中國的需求，中國經(jīng)濟(jì)的波動直接影響到日本機(jī)器人市場的“大盤景氣指數(shù)”。日本獨(dú)霸全球的人型機(jī)器人在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，全球前十大機(jī)器人發(fā)達(dá)國家廠商瓜分了90%的市場。其中日本企業(yè)就占據(jù)五家，分別是：發(fā)那科、安川、那智不二越、愛普生以及川崎，幾乎是全球機(jī)器人市場的半壁江山。日本除了在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域獨(dú)占鰲頭之外，日本在人形機(jī)器人方面同樣處于世界領(lǐng)先地位。比如從 1967年起，日本著名的早稻田大學(xué)“仿人機(jī)器人之父”——加藤一郎教授就研發(fā)出橡膠人造肌肉機(jī)器人，此后，日本在仿人機(jī)器人領(lǐng)域獨(dú)霸世界半個世紀(jì)。其中ASIMO被認(rèn)為是全球最先進(jìn)的人形機(jī)器人。日本的Asimo屬于本田公司研發(fā)的第11代機(jī)器人，Asimo在2000年首次亮相世界，在當(dāng)時(shí)，能夠直立行走的Asimo對于全球科技是個非常大的驚喜。特別是2005年，Asimo再次更新技術(shù)，機(jī)器人擁有了奔跑的技能，甚至于速度可達(dá)6公里/小時(shí)。后來，Asimo機(jī)器人增加了倒退走、單腳跳躍、雙腳跳躍，同時(shí)3人對話，并能夠完成倒水、托盤等基本動作。日本的Pepper機(jī)器人，是軟銀集團(tuán)2014年對外展示的人形機(jī)器人，成為“全球首臺具有人類感情的機(jī)器人”。Pepper能夠綜合考慮周圍的環(huán)境因素，并可以積極主動地作出反應(yīng)。值得一提的是，Pepper機(jī)器人配備了語音識別技術(shù)、可以呈現(xiàn)優(yōu)美姿態(tài)的關(guān)節(jié)技術(shù)、分析表情和聲調(diào)的情緒識別技術(shù)，甚至可以與人類進(jìn)行交流。日本的Alter機(jī)器人，是日本大阪大學(xué)和東京大學(xué)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的仿生半身人形機(jī)器人。Alter全身搭載了42個氣壓傳動裝置，它的大腦則是一臺“中樞模式發(fā)生器”（CPG）。機(jī)器人基于電子傳感技術(shù)，Alter不但擁有自己的神經(jīng)中樞網(wǎng)絡(luò)，而且可以模擬人腦的各種活動。這款機(jī)器人填補(bǔ)了之前的技術(shù)空缺，驅(qū)動著機(jī)器人向更加智能化的方向發(fā)展。遙想未來，依靠編程行動的機(jī)器人勢必會被淘汰，而像Alter可根據(jù)“意志”來控制自己的手臂、頭部等動作的機(jī)器人將成為世界的主流。日本是全球老齡化最嚴(yán)重的國家之一。日本人口老齡化導(dǎo)致人力資源的十分匱乏，而自動化、智能化成為了日本經(jīng)濟(jì)未來發(fā)展的重中之重，由此，日本產(chǎn)業(yè)機(jī)器人不但孕育而生，而且具有十分廣闊的市場應(yīng)用前景。日本人口的老齡化造成醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人市場也呈現(xiàn)井噴狀態(tài)。日本HAL-5可穿戴機(jī)器人，是世界上首創(chuàng)的人機(jī)一體型系統(tǒng)。HAL發(fā)展至今已經(jīng)歷了5代，它能按照人（即穿著者）的意志動作、且擁有動作隨意制御功能，同時(shí)具有機(jī)械性的自律制御功能。HAL-5使人的腦神經(jīng)和筋骨系統(tǒng)與機(jī)器人成為一個整體結(jié)構(gòu)，并作為人體的一部分發(fā)揮相應(yīng)的功能。日本的手術(shù)支援機(jī)器人iArmS，是日本電裝公司2015年與信州大學(xué)及東京女子醫(yī)科大學(xué)共同開發(fā)的自動追蹤型支撐“iArmS”。iArmS能夠在靜止時(shí)，牢固支撐住醫(yī)生的手腕，并且在移動過程中非常輕快地追蹤手腕的動作，因此減輕了手腕的顫動及疲勞狀況。機(jī)器人手腕的支撐部分配備了力量傳感器，能夠掌握醫(yī)生的意圖，且自動地在“Hold”和“Free”等動作模式間往返。 iArmS采用在任何位置都能與胳膊重量保持平衡的設(shè)計(jì)，不采用馬達(dá)構(gòu)造還確保了安全性。日本的“可穿著走動的椅子”archelis，日本NITTO是為了穩(wěn)定醫(yī)護(hù)人員的工作表現(xiàn)而研發(fā)的。它能夠通過膝部和腳踝的角度固定及小腿和大腿部的大面積支撐來承擔(dān)體重，即使長時(shí)間保持略微彎腰的姿勢，也不會給肌肉造成負(fù)擔(dān)，能夠反復(fù)“行走、坐下”。由此，可減輕醫(yī)生在手術(shù)過程中的肌肉疲勞、并長時(shí)間穩(wěn)定地保持姿勢。綜上所述，無論是在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域還是實(shí)用機(jī)器人領(lǐng)域，日本都擁有全球絕對領(lǐng)先優(yōu)勢。為了持續(xù)保持機(jī)器人的連續(xù)優(yōu)勢，日本早在2015年就發(fā)布了“機(jī)器人新戰(zhàn)略”，且規(guī)劃了日本人機(jī)器人產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展。日本人十分善于居安思危，善于保持理性，善于未雨綢繆，這或是日本機(jī)器人產(chǎn)業(yè)之所以能夠始終保持高速發(fā)展的重要原因，值得我們學(xué)習(xí)。日本尖端技術(shù)之一：機(jī)器人精密減速機(jī) 世界上工業(yè)機(jī)器人使用的精密減速機(jī)幾乎都為日本所壟斷。盡管國內(nèi)也量產(chǎn)的RV減速機(jī)，但國產(chǎn)機(jī)器人企業(yè)卻鮮有選用的，原因是日本精密減速機(jī)技術(shù)遙遙領(lǐng)先，短期很難替代，因此，中國市場的減速機(jī)普遍依賴進(jìn)口，尤其是日本進(jìn)口。世界制造業(yè)強(qiáng)國日本，德國、意大利等國家的減速機(jī)無論在產(chǎn)品、材料、設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量控制、精度、功率密度、還是可靠性及使用壽命等方面依然處于全球領(lǐng)先地位。什么是減速機(jī)？在機(jī)械傳動領(lǐng)域，減速機(jī)是連接動力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的中間裝置，一般把電動機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等高速運(yùn)轉(zhuǎn)的動力通過輸入軸上的小齒輪嚙合輸出軸上的大齒輪來達(dá)到減速的目的，并傳遞更大的轉(zhuǎn)矩。尤其在航空航天、機(jī)器人、醫(yī)療器械等領(lǐng)域，哪些結(jié)構(gòu)簡單緊湊、傳遞功率大、噪聲低、傳動平穩(wěn)的高性能精密減速機(jī)需求量不斷增長，其中，RV減速機(jī)和諧波減速機(jī)更是精密減速機(jī)中兩種十分重要的減速機(jī)。所謂精密減速機(jī)，是一種動力傳遞機(jī)構(gòu)，它其利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機(jī)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并獲得較大轉(zhuǎn)矩的裝置。精密減速機(jī)是一種相對精密的機(jī)械，采用它的目的是降低轉(zhuǎn)速，增加轉(zhuǎn)矩。精密減速機(jī)根據(jù)精度可分為標(biāo)準(zhǔn)精度和高精度；根據(jù)用途可分為軍用和民用；根據(jù)運(yùn)行的環(huán)境可分為標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境、低溫環(huán)境、清潔室環(huán)境和真空環(huán)境。全球能夠提供規(guī)?；倚阅芸煽康木軠p速機(jī)生產(chǎn)企業(yè)十分有限，絕大多數(shù)精密減速機(jī)市場份額都被日本企業(yè)霸占：比如全球最大的精密擺線針輪減速機(jī)制造商日本Nabtesco的RV減速機(jī)約占全球市場份額的60%（Nabtesco納博特斯克株式會社是全球最頂尖的機(jī)器人零部件企業(yè)）；Nabtesco具有高精度、高剛性、小而輕量的美譽(yù)；日本Harmonica的諧波減速機(jī)巨頭大約占15%，還有著名的日本住友重工（SUMITOMO）。因此，日本的精密減速機(jī)尤其在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用比例，屬于壓倒性的，幾乎沒什么對手。 Nabtesco（納博特斯克）是由日本帝人精機(jī)和納博克（1956年生產(chǎn)了日本第一個自動門）這兩家日本公司強(qiáng)強(qiáng)合并組成。帝人精機(jī)和納博克是全球運(yùn)動控制系統(tǒng)和零部件的生產(chǎn)商，這兩家公司幾乎把控了高端核心技術(shù)，控制著全球絕大多數(shù)市場份額。日本Harmonic （簡稱HDSI）是整體運(yùn)動控制的領(lǐng)軍企業(yè)，其生產(chǎn)的Harmonic Drive組合型諧波減速機(jī)，具有輕量小型、無齒輪間隙、高轉(zhuǎn)矩容量等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、仿人機(jī)器人、半導(dǎo)體液晶生產(chǎn)裝置、光伏設(shè)備、光學(xué)儀器、精密機(jī)床等各種尖端領(lǐng)域。 HDSI做到了諧波減速機(jī)所不能做到的低減速比領(lǐng)域，HDSI產(chǎn)品同時(shí)還涉及到精密行星齒輪箱型諧波減速機(jī)Harmonic Planetary。其獨(dú)特的內(nèi)齒圈形變工藝，能夠讓行星齒輪與其嚙合得更緊、可以消除背隙，甚至達(dá)到了精密級的傳動誤差。諧波傳動減速機(jī)，是一種靠波發(fā)生器使柔性齒輪產(chǎn)生可控彈性變形，并與剛性齒輪相嚙合，從頭傳遞運(yùn)動和動力的齒輪傳動系統(tǒng)。日本的精密減速機(jī)成為精密機(jī)械工業(yè)的一個巔峰，事實(shí)上，進(jìn)入減速機(jī)的技術(shù)門檻極高，特別是RV減速機(jī)里面，完全由高精度的元件，齒輪相互嚙合，特別是對材料科學(xué)，精密加工裝備，加工精度，裝配技術(shù)，高精度檢測技術(shù)提出了極高的技術(shù)要求。國內(nèi)企業(yè)研發(fā)的減速機(jī)基本上都是通過反向工程獲得的數(shù)據(jù)，因此，往往知其然而不知其所以然，雖然國內(nèi)有部分企業(yè)在技術(shù)水平上獲得了重大突破，但國產(chǎn)減速機(jī)在減速機(jī)精度的保持性、減速機(jī)精度壽命和產(chǎn)品壽命上都存在許多研發(fā)難點(diǎn)，還有就是品質(zhì)及銷量等，所以，各種各樣的技術(shù)難點(diǎn)也導(dǎo)致了國產(chǎn)減速機(jī)在一致性上較差，產(chǎn)品之間可復(fù)制性也是很低的。值得一提的是，加工制造精密減速機(jī)零部件的設(shè)備都十分昂貴，比如美蓋勒平面磨床，價(jià)值近千萬元人民幣，因此，在缺乏大規(guī)模產(chǎn)量前提之下，設(shè)備攤銷后的成本十分驚人。全球目前應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域的減速機(jī)主要有兩種，一種是RV減速機(jī)，另一種是諧波減速機(jī)。而在關(guān)節(jié)型機(jī)器人當(dāng)中，由于RV減速機(jī)具有更高的剛度和回轉(zhuǎn)精度，因此，一般將RV減速機(jī)使用在機(jī)座、大臂、肩部等重負(fù)載的位置，而將諧波減速機(jī)使用在小臂、腕部或手部。日本在高精度機(jī)器人減速機(jī)上具備全球絕對領(lǐng)先優(yōu)勢，全球機(jī)器人行業(yè)75%的精密減速機(jī)被日本的Nabtesco和HarmonicDrive兩家壟斷（業(yè)界俗稱RV減速機(jī)和諧波減速機(jī)），其中包括著名的機(jī)器人公司ABB、FANUC、KUKA、發(fā)那科、安川等世界主流機(jī)器人廠商的減速機(jī)也均由上述兩家公司提供。機(jī)器人中的核心零部件，一直限制著中國機(jī)器人的快速發(fā)展，尤其是若形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化，擺脫發(fā)達(dá)國家機(jī)器人技術(shù)的掣肘，在機(jī)器人領(lǐng)域獲得自主技術(shù)，需加大力度研發(fā)及追趕。工業(yè)機(jī)器人之所以能夠靈活動作及運(yùn)轉(zhuǎn)主要依賴于兩大技術(shù)——電機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)，而日本在這兩個領(lǐng)域仍然十分先進(jìn)。尖端技術(shù)之二：日本機(jī)器人中的電機(jī)技術(shù) 日本的電機(jī)制造廠商把控著全球高端技術(shù)，在全球電機(jī)市場上占據(jù)十分重要地位，日本電機(jī)幾乎都處于市場的最高端地位，并且擁有全球行業(yè)最頂尖的技術(shù)和產(chǎn)品。日本最主要的處于全球領(lǐng)先的五家電機(jī)企業(yè)是：日本電產(chǎn)株式會社、日本萬寶至馬達(dá)株式會社、日本電裝株式會社、日本三葉株式會社和日本美蓓亞集團(tuán)。值得一提的是，日本這五大電機(jī)企業(yè)的營業(yè)收入規(guī)模都突破了1000億日元。在五大日本電機(jī)企業(yè)之中，其營收規(guī)模和營業(yè)利潤最高的是日本電裝株式會社，在統(tǒng)計(jì)的12個月期間，其營收規(guī)模一度達(dá)到了53562.17億日元，營業(yè)利潤為2978.37億日元。而毛利率和凈利率最高的是營收規(guī)模最小的萬寶至馬達(dá)株式會社，其毛利率高達(dá)30.70%，凈利率接近10%。在CNPP 世界電機(jī)排行榜上，三菱電機(jī)、安川電機(jī)、松下電機(jī)、ABB、西門子，前五名日本占據(jù)三席。日本電產(chǎn)從2010年開始其精密小型電機(jī)就在全球一枝獨(dú)秀，特別是2016年其車載電機(jī)規(guī)模開始擴(kuò)大，到了2020年，日本電產(chǎn)花開三蒂（精密小電機(jī)、車載及家電、工商業(yè)用電機(jī)），因此，可以說日本電產(chǎn)將電機(jī)武裝到牙齒，保持霸氣凌人的態(tài)勢。日本電產(chǎn)有一個目標(biāo)，從車載小電機(jī)，向驅(qū)動電機(jī)、自動駕駛用電機(jī)升級后，車載電機(jī)事業(yè)到2020年能夠?qū)崿F(xiàn)與精密小型電機(jī)相當(dāng)?shù)匿N售額（6，000億日元）。在新收購及并購作用下，車載電機(jī)事業(yè)將挑戰(zhàn)1萬億日元銷售額。日本電產(chǎn)董事長兼集團(tuán)總裁永守重信經(jīng)常說的這句話：日本電產(chǎn)是凡事都要力爭第一的企業(yè)！日本要成為全球領(lǐng)先的電機(jī)供應(yīng)商，除了必須有咬著牙建成京都第一高樓的勇氣及韌勁，更重要的是對市場和自身有清晰的認(rèn)識。在日本機(jī)器人電機(jī)制造方面。由于類人行走、類人運(yùn)動是機(jī)器人最大的技術(shù)特點(diǎn)。比如日本本田汽車公司生產(chǎn)的機(jī)器人“阿西莫”（ASHIMO）能夠依靠雙腿去行走，日本的村田制作所的“村田頑童”能夠在一條5公分寬的軌道上騎車，并且在平地上能夠做到四處闖蕩。因此，讓機(jī)器人動起來最根本的因素在于機(jī)器人驅(qū)動裝置——電機(jī)。比如生產(chǎn)“草蛇”機(jī)器人的日立，剛開始其實(shí)就是生產(chǎn)電機(jī)起家的。日立公司的創(chuàng)始人1910年就生產(chǎn)出了具有5匹馬力的電機(jī)，正是因?yàn)槌晒ιa(chǎn)出了這臺電機(jī)，才使得日立擁有辦企業(yè)的極大信心。日立在此后的各種世界級展覽會上，每次必然會把自己1910年這臺很笨重的電機(jī)拿出來，告訴看展覽的人，自己是一家電機(jī)生產(chǎn)企業(yè)。事實(shí)上，今天的日立能夠生產(chǎn)的各種各樣電機(jī)，不僅生產(chǎn)發(fā)電站引擎的中大型電機(jī)，同時(shí)也有小型的微型產(chǎn)品。因此，日立的豐富的電機(jī)產(chǎn)品，使得其生產(chǎn)起機(jī)器人來，它的驅(qū)動裝置就有了重要保證。除日立外，日本能夠生產(chǎn)機(jī)器人的企業(yè)很多，霸氣都有極強(qiáng)的電機(jī)研發(fā)及制造實(shí)力。比如著名的日本安川電機(jī)本來也是電機(jī)的專業(yè)廠家。早在1977年，安川電機(jī)公司就研制出了日本第一臺全電動的工業(yè)用機(jī)器人——“莫托曼”1號。日本在機(jī)器人方面，其幾個機(jī)器人巨頭日立、安川電機(jī)、發(fā)那科等已經(jīng)形成了一個機(jī)器人發(fā)展矩陣，幾乎能提供工業(yè)生產(chǎn)上的所有自動化機(jī)器人設(shè)備。他們有一個共同之處是：都具有超乎其他國家企業(yè)實(shí)力的電機(jī)生產(chǎn)能力。因此，可以這么說，沒有強(qiáng)大的電機(jī)制造能力，就無法在在機(jī)器人制造領(lǐng)域搶占先機(jī)。尖端技術(shù)之三：日本機(jī)器人中的控制器在世界上，日本安川電機(jī)制造的的機(jī)器人非常牛，日本安川電機(jī)被譽(yù)為全球機(jī)器人四大家族之一。事實(shí)上，安川電機(jī)厲害不僅僅是它的機(jī)器人，最厲害是他們家的控制器。日本安川擁有世界上十分先進(jìn)的、同步掃描速度極高的機(jī)器控制器－MP3300。所謂機(jī)器控制器MP3300，是安川電機(jī)MP2000系列的后續(xù)機(jī)型，是業(yè)界同步掃描速度更高的機(jī)器控制器。它是通過和AC伺服Σ-7系列組合，向客戶的設(shè)備提供系統(tǒng)方案，安川的MP3300有哪些突出特點(diǎn)呢？在性能方面，安川控制器實(shí)現(xiàn)了高速、高精度的運(yùn)算和應(yīng)用程序處理，并擴(kuò)充了程序容量。同時(shí)，可與支持開放式運(yùn)動網(wǎng)絡(luò)MECHATROLINK-III的伺服、變頻器進(jìn)行高速同步通信，提高了裝置的生產(chǎn)效率與性能。支持雙精度實(shí)數(shù)型、64bit整數(shù)型數(shù)據(jù)，可減少運(yùn)算時(shí)的近似值誤差，從而進(jìn)行更高精度的控制。 MP3300的主機(jī)CPU中標(biāo)配有全球同行業(yè)內(nèi)最快的運(yùn)動網(wǎng)絡(luò)MECHATROLINK-III，它通過精細(xì)的運(yùn)動控制實(shí)現(xiàn)了高速、高精度通信。安川控制器最多可控制16軸，在同一回路下MP3300最多可控制21站（伺服最多為16軸）運(yùn)動系統(tǒng)。在擴(kuò)展系統(tǒng)時(shí)，也可通過選購模塊構(gòu)建靈活的系統(tǒng)。安川縮短多軸的伺服調(diào)整時(shí)間，無需打開各軸的調(diào)整畫面即可在1個畫面上進(jìn)行多個軸的參數(shù)調(diào)諧，可大幅縮短調(diào)整時(shí)間。安川的優(yōu)點(diǎn)是減輕使用伺服的運(yùn)動控制系統(tǒng)構(gòu)建負(fù)擔(dān)，尤其是不依賴于PLC類型即可實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化。安川最厲害的地方是：能夠在非常嚴(yán)酷環(huán)境下使用。安川控制器擴(kuò)大了使用環(huán)境溫度范圍 0°C+60°C （超過+55°C時(shí)，柜內(nèi)需要安裝冷卻風(fēng)扇）。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，全球面積最大的沙漠——撒哈拉大沙漠的最高溫度才57.7攝氏度，說白了，安川電機(jī)的這款機(jī)器控制器扔到沙漠上仍然可以正常使用！日本人把極限溫度提高到了60度，其工匠精神十分了得！綜上所述，發(fā)展工業(yè)機(jī)器人必須突破機(jī)器人核心零部件技術(shù)。值得一提的是，中國工業(yè)機(jī)器人市場長期被全球巨頭占據(jù)，其中最突出的原因就是精密減速器、伺服電機(jī)、控制器等核心零部件上嚴(yán)重依賴進(jìn)口，讓國產(chǎn)品牌機(jī)器人成本相比國外品牌機(jī)器人并優(yōu)勢。需要提醒的是，國產(chǎn)機(jī)器人曾一直游走在產(chǎn)業(yè)中低端。從2013年以來，中國已成為全球最大的機(jī)器人消費(fèi)國，連續(xù)3年穩(wěn)居世界工業(yè)機(jī)器人市場頭把交椅；而與此同時(shí)，國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量也呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長的趨勢。盡管自動化技術(shù)改造給工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)帶來了巨大市場，但國產(chǎn)機(jī)器人關(guān)鍵零部件一直“受制于人”。全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈可劃分成上中下三個層次：上游是核心零部件，主要是減速機(jī)和控制系統(tǒng)，相當(dāng)于機(jī)器人的“大腦”；中游是機(jī)器人本體，就是機(jī)器人的“身體”；下游則是系統(tǒng)集成商，并且依賴上游和中游的核心設(shè)備做集成品。在全球機(jī)器人市場，日本安川電機(jī)公司和發(fā)那科公司曾分別以5823項(xiàng)4512項(xiàng)專利申請位居全球前兩位，歐洲ABB有2231項(xiàng)、韓國三星2016項(xiàng)、日本日立1907項(xiàng)。這個數(shù)據(jù)對于工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)而言，急需我們在技術(shù)和產(chǎn)品上進(jìn)行優(yōu)化升級。工業(yè)機(jī)器人三大核心零部件：控制器、伺服電機(jī)、減速機(jī)是制約中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的主要瓶頸，并且占到機(jī)器人成本的70%。控制器是機(jī)器人的大腦，作用是發(fā)布和傳遞動作指令。其中包括硬件和軟件兩部分：硬件是工業(yè)控制板卡，包括一些主控單元、信號處理部分等電路，國產(chǎn)品牌事實(shí)上已經(jīng)掌握；而軟件部分主要是控制算法、二次開發(fā)等，國產(chǎn)品牌特別在穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、易用性等還存在一定差距。控制器由于是“神經(jīng)中樞”，世界上成熟的機(jī)器人廠商一般自行開發(fā)控制器，目的是保證穩(wěn)定性和維護(hù)自己的技術(shù)體系。因此，在控制器的市場份額基本跟機(jī)器人本體是一致的。當(dāng)然，全球也有KEBA、倍福、貝加萊這樣提供控制器底層平臺的廠商。伺服電機(jī)方面競爭十分激烈，但外資始終掌握著話語權(quán)，尤其是日本的品牌獨(dú)樹一幟。伺服電機(jī)在機(jī)器人中屬于執(zhí)行單元，是影響機(jī)器人工作性能的重要因素。伺服電機(jī)主要分為步進(jìn)、交流和直流，機(jī)器人行業(yè)應(yīng)用最多的是交流伺服，大約占65%。伺服系統(tǒng)外資品牌占據(jù)著壟斷性優(yōu)勢。日系品牌憑借良好的產(chǎn)品性能與極具競爭力的價(jià)格壟斷了全球中小型OEM（設(shè)備制造業(yè)）市場。比如在2014年，伺服系統(tǒng)市場TOP15廠商中，前三名都是日本的品牌，市場份額占比高達(dá)45%。德國西門子、博世、施耐德等歐系品牌同樣占據(jù)著高端市場，市場份額也在30%左右。國內(nèi)企業(yè)份額低于10%左右。控制器和伺服系統(tǒng)關(guān)聯(lián)十分緊密，客戶選擇產(chǎn)品的排序分別是：可靠穩(wěn)定性、價(jià)格、服務(wù)。減速機(jī)方面，，上面介紹得很多了。機(jī)器人減速機(jī)市場屬于高度壟斷，在普及期的國產(chǎn)減速機(jī)短期內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)全面進(jìn)口替代。減速機(jī)是用來精確控制機(jī)器人動作，傳輸更大的力矩。減速機(jī)分為兩種：一是安裝在機(jī)座、大臂、肩膀等重負(fù)載位置的RV減速機(jī)，一種是安裝在小臂、腕部或手部等輕負(fù)載位置的諧波減速機(jī)。上面說過，RV減速機(jī)被日本納博特斯克完全壟斷，諧波減速機(jī)被日本哈默納科完全壟斷。 RV減速機(jī)有一個最核心的難點(diǎn)，就在于基礎(chǔ)工業(yè)和工藝。因?yàn)镽V減速機(jī)是純機(jī)械的精密部件，在材料上、熱處理工藝上和高精度加工機(jī)床上是缺一不可的。我們尤其在這幾個方面長期落后發(fā)達(dá)國家，并非單靠某個企業(yè)所能徹底解決。減速機(jī)需要將200多個零部件組合在一起，精度要求十分苛刻，特別是在零部件之間的公差匹配上，需要長期的經(jīng)驗(yàn)積累。從國際減速機(jī)上來看，日系減速器的知名度無疑是最高的，日本除卻排名分列一二的哈默納科和納博特斯克之外，日本還有住友、新寶等著名品牌，在世界上同樣十分受歡迎。國內(nèi)的斯瑞恩機(jī)電總經(jīng)理曾說過，在諧波減速器的鋼齒輪加工工藝上，日本的哈默納科已經(jīng)做到了一分鐘（加工）兩個工件，而國內(nèi)目前很多還在采用傳統(tǒng)的插齒工藝，慢絲工藝；在RV減速器擺線的加工上，納博特斯克使用了最新的成形磨和展成法，每分鐘可以加工兩至三件產(chǎn)品，而國內(nèi)的效率還非常低，不具備量產(chǎn)的條件。中國在工業(yè)機(jī)器人的三大核心零部件若從根本上突破，需要付出更多的時(shí)間耐心及資金投入，特別是減速機(jī)的研發(fā)及投入，當(dāng)然，我們的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)人才也很稀缺，這一點(diǎn)值得改變。日本的工業(yè)機(jī)器人水平已處于“遠(yuǎn)距作業(yè)型”和“智能型”這一階段，因?yàn)樵缭谏蟼€世紀(jì)90年代的時(shí)候，日本就已普及了“順序型”和“沿軌跡作業(yè)型”機(jī)器人。日本下一代的機(jī)器人發(fā)展方向是：低成本、高速化、可靠性、網(wǎng)絡(luò)化、視覺和觸覺、高精度化等方面。世界上，隨著勞動力成本的上漲及社會老齡化問題的加大，世界各國都展開了工業(yè)機(jī)器人的研究，目的是通過利用工業(yè)機(jī)器人來替代勞力。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，一個工業(yè)機(jī)器人差不多等價(jià)于10個勞動力的標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)悉，早在2007年，日本就出臺了一份計(jì)劃，準(zhǔn)備在2050年之前，將工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，擴(kuò)大到1.4兆日元，擁有百萬工業(yè)機(jī)器人的計(jì)劃。假如按照一個工業(yè)機(jī)器人等價(jià)于10個勞動力，而100萬個工業(yè)機(jī)器人，則相當(dāng)于1000萬個勞動力，并且還是優(yōu)質(zhì)可靠的勞動力。日本總?cè)丝趯?shí)際上才1億多，100萬個工業(yè)機(jī)器人，數(shù)量上完全可以滿足日本的國內(nèi)經(jīng)濟(jì)需求了。丹麥?zhǔn)锥几绫竟?990年曾經(jīng)召開了一次工業(yè)機(jī)器人國際標(biāo)準(zhǔn)大會，并通過了一個文件，將工業(yè)機(jī)器人分為了四大種類。這四大種類分別是：一是順序型。這種類型的工業(yè)機(jī)器人，就是擁有規(guī)定程序動作控制的系統(tǒng)。二是沿軌跡作業(yè)型。這種類型的工業(yè)機(jī)器人，可以執(zhí)行某種移動作業(yè)，如焊接和噴漆等較為復(fù)雜的工作。三是遠(yuǎn)距作業(yè)型。這種類型的工業(yè)機(jī)器人，可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離操控，是未來工業(yè)機(jī)器人，比如可在月球上自動工作的機(jī)器人。四是智能型。這種類型的工業(yè)機(jī)器人具有感知、適應(yīng)及思維和人機(jī)通信機(jī)能，事實(shí)上，這種機(jī)器人已脫離了“機(jī)器”的范疇，甚至達(dá)到了“人”的范疇。人類利用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行生產(chǎn)，其效率將會大幅提升，重要的是還會減少工傷事故。特別在發(fā)達(dá)國家中，工業(yè)機(jī)器人就已經(jīng)成為了自動化裝備的主流，及未來的發(fā)展方向。國外的許多汽車行業(yè)、工程機(jī)械和電子電器行業(yè)等，已使用了大量的工業(yè)機(jī)器人疊加自動化生產(chǎn)線。現(xiàn)在全世界有許多國家，使用工業(yè)機(jī)器人的時(shí)間，已經(jīng)有幾十年了，因此，工業(yè)機(jī)器人是提高全社會生產(chǎn)效率，推動工業(yè)發(fā)展的未來方向。與日本相比，我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)加快機(jī)器人核心及關(guān)鍵技術(shù)的自主創(chuàng)新。特別是產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，強(qiáng)化機(jī)器人共性關(guān)鍵技術(shù)研究，加強(qiáng)高端機(jī)器人技術(shù)攻關(guān)，最終實(shí)現(xiàn)核心零部件、控制應(yīng)用系統(tǒng)和制造工藝等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的技術(shù)突破，全面提升我國機(jī)器人產(chǎn)品在國際間的競爭力。相信，未來中國的機(jī)器人必然實(shí)現(xiàn)大的超越及領(lǐng)先。原文標(biāo)題：產(chǎn)業(yè)|日本機(jī)器人全球領(lǐng)先來自這三大頂尖技術(shù) 文章出處：【微信公眾號：機(jī)器人大講堂】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。責(zé)任編輯：haq

標(biāo)簽：朔州恩施益陽濱州通化廣安德州安康

巨人網(wǎng)絡(luò)通訊聲明：本文標(biāo)題《日本工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的三個階段》，本文關(guān)鍵詞日本,工業(yè),機(jī)器人,發(fā)展,；如發(fā)現(xiàn)本文內(nèi)容存在版權(quán)問題，煩請?zhí)峁┫嚓P(guān)信息告之我們，我們將及時(shí)溝通與處理。本站內(nèi)容系統(tǒng)采集于網(wǎng)絡(luò)，涉及言論、版權(quán)與本站無關(guān)。