工业机器人具备在高危环境下生产、生产效率高、稳定性强、精度高等特点，它是通过编程或示教方式实现自动化，同时具备拟人形态及功能的装置，主要由本体、伺服电机、减速机、控制器、传感器等核心零部件构成，操作系统包括伺服系统、控制系统、视觉系统等。

机器人自动化行业按产业链分为上游、中游和下游。上游生产核心零部件：包括减速器、伺服系统、控制器；中游是本体生产商，包括工业机器人本体、服务机器人本体。下游是系统集成商，包括单项系统集成商、综合系统集成商。

工业机器人优于传统的机械设备的原因主要在于上游的关键基础部件。从结构上来看，工业机器人由控制系统、驱动系统和执行机构组成，分别对应控制器、伺服电机和减速器等核心零部件。从成本上来看，核心零部件占工业机器人成本大头，约72%左右。多轴工业机器人的成本构成中，机械本体约占22%；伺服系统约占24%；减速器系统约占36%；控制系统约占12%；其他外设约占6%。

我国工业机器人主要集中在本体和集成端，原因在于核心零部件缺失严重抬高国内工业机器人成本，制约行业发展。多数厂商承担系统二次开发、定制部件和售后服务等附加值低的工作。关键基础部件中，减速器控制器在国内大部分知名机器人本体制造企业均已实现自主生产，但和国际水平仍有差距；而另两个关键基础部件伺服电机和减速器，仍大量依赖进口。全球减速器行业集中度很高，两家日本公司纳博特斯（Nabtesco）和哈默纳科（HarmonicDrive）控制的全球机器人减速器市场超过75%（工业机器人用减速器轴承的开发与应用，《机械工程师》2015年第5期），包括ABB、FANUC、KUKA、MOTOMAN在内的国际主流机器人厂商的减速器均由以上两家公司提供。国内机器人市场主要采购以上两家企业的减速器，但采购成本往往较高，这成为了制约国产机器人发展的主要瓶颈之一。

国产机器人比进口机器人贵，原因在零部件上。根据产业信息网发布的《2014-2019年中国钕铁硼永磁材料产业市场分析及投资前景预测报告》，目前一台165kg焊接机器人成本国内约为29.9万元，而国外大约为16.86万元。零部件成本差异是造成国内外机器人成本差距的最大因素，其中减速器是成本差异最大部分，国内和国外和成本比达到4.4，控制器的国内外成本比,达2.6，伺服电机（驱动）的国内外成本比为1.68（1.95）。国内的材料消耗也更大，如在永磁同步伺服电机中钕铁硼材料成本，国内单体用量比国外高接近1倍。

核心零部件市场需求广阔，亟需国产化突破

国内减速器、伺服电机市场需求广阔。一般而言，一套工业机器人的一个手臂需要配备一个减速器和伺服电机，那一套工业机器人需要配备4-6个减速器/伺服电机和1套控制系统。根据世界机器人协会的预测，2015-2017年我国工业机器人销量将保持12%的年增长率，分别达到6.395万台、7.162万台和8.022万台。假设平均一台工业机器人平均配备5个减速器/伺服电机，工业机器人精密减速器/伺服电机的2015-2017年的需求量将达到31.98万套、35.8万套和40.1万套。

工业机器人零部件亟需国产化突破，并且是规模化量产的突破，否则没有意义。减速器是国内机器人产业必须攻克的关卡，尽管研发过程漫长充满挑战，也有少数公司经过多年研发，生产出了减速器，但未大规模量产。日本减速器掌握减速器市场的绝大份额，大规模量产，生产成本低，掌握了定价权。根据我们的草根调研，国外进口RV减速器价格是国内企业减速器产品的3倍，他们还有很大的降价空间挤压中国品牌。国内即使研发出合格的减速器，也得量产才有意义。否则没有量，就算技术达到日本标准，日本四大家机器人公司同样不会买中国的。

减速器机器人的关节，KUKA机器人维修，不能缺失之痛

减速器对机器人意味着什么？精密减速器，是一种精密的动力传达机构，它利用齿轮的速度转换器，将电机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的装置，从而降低转速，增加转矩。精密减速器是工业机器人最重要的零部件，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。

按结构不同，工业机器人用精密减速器可以分为五类，RV减速器和谐波减速器是工业机器人最主流的精密减速器。精密减速器按照结构的不同，可以分为谐波齿轮减速器、摆线针轮行星减速器、RV减速器、精密行星减速器和滤波齿轮减速器五类。在精度、扭矩、刚度、传送效率等衡量减速器的各个性能指标上，它们各有不同。其中，RV减速器和谐波减速器是工业机器人最主流的精密减速器。

RV减速器和谐波减速器是工业机器人中使用最主要的减速器，RV减速器在先进机器人传动中有逐渐取代谐波减速器的趋势。世界75%的精密减速器市场被日本的HarmonicaDrive和Nabtesco占领，其中Nabtesco生产RV减速器，约占60%的份额，HamonicaDrive生产谐波减速器，约占15%的份额。RV减速机主要用于20公斤以上的机器人关节，谐波用在20公斤以下机器人关节。RV减速器不像谐波减速器那样随着使用时间的增长，运动精度会显著降低，在先进机器人传动中有逐渐取代谐波减速器的趋势。但由于RV减速机组成零件更复杂，承载强度更高，不光制造难度要比谐波减速机大，库卡机器人驱动器维修，其生产线投资规模远大于谐波减速机。

回顾减速器两巨头的前世今生，他们的减速器业务都经过了数十年的发展。如Nabtesco的RV减速器，前身正是帝人精机的主流产品。70年代开始，帝人精机减速器作为挖掘设备驱动马达的核心部件使用。80年代早期，应世界主要机器人制造商要求，帝人精机改进了RV减速器，使之更加精准可靠，符合机器人制造行业的严格要求。取得了精密摆线针轮RV减速机专利后，于1986年开始批量生产，从此开始为现代工业机器人的关节应用进行配套。可见，减速器是需要时间积淀成功的。

我国精密减速器为起步晚，逆袭挑战重重。相比日本巨头几十年的积淀，中国的工业机器人用精密减速器研究开始较晚，技术不成熟，形成了精密减速器不能自给自足的局面，严重依赖进口。RV减速器需要传递很大的扭矩，承受很大的过载冲击，保证预期的工作寿命，因而在设计上使用了过定位结构，加工十分困难。看似简单的RV减速器，实则是对我国工业基础系统的挑战。昂贵进口的通用机床不一定能生产出精密零部件，不是仅仅引进几台进口设备就可以生产制造出来的，没有吃透相关材料、热处理、工艺等是不可能生产出精密减速器的。国内有部分公司在技术水平上取得了重大突破，目前也未形成较大的销售规模。

国内涉足RV精密减速器的公司有上市公司秦川机床、上海机电、巨轮股份，新三板公司有唯一标的恒华股份，非上市公司有南通振康、恒丰泰、武汉精华、上海精华、山东帅克等，涉足谐波减速器的有非上市公司苏州绿的谐波传动科技有限公司、北京中技美克谐波传动有限公司等。

伺服电机：工业机器人的必不可少的关键零部件