经过多年来的研究与开发, 我国在装配机器人方面有了很大的进步,成为我国工业机器人细分产品中发展较快的种类。目前我国对装配机器人的需求主要集中在制造业中的汽车及电子电气行业,随着制造业自动化改革的深入及制造业用工荒现象频现,我国装配机器人需求呈现上升趋势。
装配机器人则是工业生产中,用于装配生产线上对零件或部件进行装配的工业机器人,它属于高、精、尖的机电一体化产品,它是集光学、机械、微电子、自动控制和通讯技术于一体的高科技产品,具有很高的功能和附加值。
装配机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构,包括臂部、腕部和手部。大多数装配机器人有3~6个运动自由度,其中腕部通常有1~3个运动自由度;驱动系统包括动力装置和传动机构,用于使执行机构产生相应的动作;控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号,并进行控制。
装配机器人从适应的环境不同,又分为普及型装配机器人和精密型装配机器人,根据臂部的运动形式不同,分为直角坐标型装配机器人,垂直多关节型装配机器人和平面关节型(SCARA)装配机器人。自工业机器人诞生以来,其度用和种类不断得到扩展,其中装配机器人在工业制造领域获得了广泛应用,主要用于电器、汽车、电子等产品及其组件的装配任务。
装配是产品生产的后续工序,在制造业中占有重要地位, 在人力、物力、财力消耗中占有很大比例, 作为一项新兴的工业技术, 机器人装配应运而生。在机器人应用各领域中只约占10%的份额。
从具体行业应用上来看,装配作为汽车制造工艺中的最后一个环节,在汽车零部件的生产过程中,手工装配生产线中存在人工操作失误而造成产品缺陷的问题,不利于规模化生产以及保持产品质量的稳定。为此,汽车零部件企业通过建立自动化生产工序,节省了人工成本,提高了产品一致性及其质量稳定性,缩短了产品生产周期,实现了规模化生产。
随着计算机、通信、材料等学科的发展,装配机器人也获得了长足的发展,从早先的操作型、程控型到示教型,再到现在的智能型,装配机器人的精细化和智能化程度越来越髙,使得应用范围也得到了很大扩展,例如借助电子显微镜,微装配机器人能够操作和装配数十微米的微机系统零部件、通过多机器人协调作业实现大型构件的装配任务等。
1、装配机器人行业发展现状
从世界角度来看,装配机器人的发展主要经历了起步阶段、推广应用阶段和普及阶段这三个阶段。由于各个国家的具体情况不同,经历三个阶段的时间先后和持续的时间长短也有所区别。总体而言,我国对于装配机器人的应用水平还落后于一些发达国家。
美、日、西欧的制造业中约40% 的劳动力用于装配, 西德电子工业产品总成本的50~ 70% 是装配。装配机器人是高质量、高柔性、高效率完成自动装配的理想手段,所以装配机器人得到迅速发展。日本作为机器人王国,各产业中应用的机器人总数占世界的40%。其中装配机器人近年来异军突起,发展迅速,成为日本市场份额最大的工业机器人。
据中研产业研究院《2022-2027年中国装配机器人行业市场全面分析及发展趋势调研报告》分析:
值得一提的是,近几年来,我国在汽车、电子等行业相继引进了不少配有装配机器人的先进生产线。除此之外,国内一些大专院校和科研单位也相继从国外进口了一些装配机器人,这些设备的引入,为我国在相关领域的研究工作提供了重要的借鉴作用。
装配机器人具有负载小、速度快的产品特点,主要被应用在3C行业、食品行业、半导体行业和医疗行业等,从市场销量来看,2014-2020年我国装配机器人销量整体呈增长趋势,截至2020年销量达4.63万台,同比增长59.1%。截至2020年我国装配机器人销售单价为37977元/台,未来随着装配机器人国产替代的加速,销售单价有望进一步下降。
2、装配机器人行业市场格局
目前我国整个工业机器人的市场都别外资企业占据大部分市场,而国产机器人在涂层和胶封领域销量较好。由于装配机器人属于中高端机器人,技术门槛较高,外资优势明显,侵入本土市场严重,我国装配机器人需求约80%由外资企业满足。
目前我国装配机器人市场已基本形成由爱普生、雅马哈两家外资企业主导的格局,2020年两家企业合计占据中国市场份额的50%,其中爱普生自2011年起一直保持全球装配机器人市占率第一名,是全球范围内装配机器人行业绝对龙头。国内企业由于起步较晚,从出货量上来看国内企业市场规模较小,其中汇川技术是内资龙头企业,装配机器人行业出货量达到3535台,占比约为7%。
装配机器人技术涉及多个科学领域,依赖于很多相关技术的进步。首先是智能化技术,因为智能机器人是未来机器人发展的必然趋势。在智能技术的帮助下,机器人面对非结构性的复杂环境和任务将拥有逻辑思考的能力以及主动学习经验并自主寻找解决方法处理问题的能力。
其次是多机协调技术,因为制造业产业领域更多地体现出多机协调作业的特征,这是现代生产规模不断扩大决定的。而多台设备共同生产时,相互之间的协调控制就变得异常重要了。
接下来是统一的标准化技术,这是为了使各个制造商生产的机器人相互之间可以互换零部件。这不仅有利于机器人的保养和维修,而且对于完善机器人功能,让使用者能够根据自己的需要对机器人进行“重组”都有着重要的意义。单由于标准化工作牵涉到各家机器人生产企业的利益得失,所以进度非常缓慢。
最后,装配机器人的微型化也是一个重要的研究领域,这有赖于微型传感器、微处理器、微执行机构等电子元件集成技术的进步。
随着装配机器人行业竞争的不断加剧,大型企业间并购整合与资本运作日趋频繁,国内外优秀的装配机器人企业愈来愈重视对行业市场的分析研究,特别是对当前市场环境和客户需求趋势变化的深入研究,以期提前占领市场,取得先发优势。正因为如此,一大批优秀品牌迅速崛起,逐渐成为行业中的翘楚。
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