2023裝配機(jī)器人行業(yè)市場全面分析

• 黃文玉 2023年6月14日 來源：互聯(lián)網(wǎng) 1062 68
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自工業(yè)機(jī)器人誕生以來，其度用和種類不斷得到擴(kuò)展，其中裝配機(jī)器人在工業(yè)制造領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，主要用于電器、汽車、電子等產(chǎn)品及其組件的裝配任務(wù)。

一、裝配機(jī)器人行業(yè)概況

裝配機(jī)器人是柔性自動(dòng)化裝配系統(tǒng)的核心設(shè)備，由機(jī)器人操作機(jī)、控制器、末端執(zhí)行器和傳感系統(tǒng)組成。其中操作機(jī)的結(jié)構(gòu)類型有水平關(guān)節(jié)型、直角坐標(biāo)型、多關(guān)節(jié)型和圓柱坐標(biāo)型等;控制器一般采用多CPU或多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制和運(yùn)動(dòng)編程;末端執(zhí)行器為適應(yīng)不同的裝配對(duì)象而設(shè)計(jì)成各種手爪和手腕等;傳感系統(tǒng)用來獲取裝配機(jī)器人與環(huán)境和裝配對(duì)象之間相互作用的信息。

常用的裝配機(jī)器人主要有可編程通用裝配操作手即PUMA 機(jī)器人最早出現(xiàn)于1978年，工業(yè)機(jī)器人的祖始)和平面雙關(guān)節(jié)型機(jī)器人即SCARA機(jī)器人兩種類型。與一般工業(yè)機(jī)器人相比，裝配機(jī)器人具有精度高、柔順性好、工作范圍小、能與其他系統(tǒng)配套使用等特點(diǎn)，主要用于各種電器的制造行業(yè)。

自工業(yè)機(jī)器人誕生以來，其度用和種類不斷得到擴(kuò)展，其中裝配機(jī)器人在工業(yè)制造領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，主要用于電器、汽車、電子等產(chǎn)品及其組件的裝配任務(wù)。隨著計(jì)算機(jī)、通信、材料等學(xué)科的發(fā)展，裝配機(jī)器人也獲得了長足的發(fā)展，從早先的操作型、程控型到示教型，再到現(xiàn)在的智能型，裝配機(jī)器人的精細(xì)化和智能化程度越來越高，使得應(yīng)用范圍也得到了很大擴(kuò)展，例如借助電子顯微鏡，微裝配機(jī)器人能夠操作和裝配數(shù)十微米的微機(jī)系統(tǒng)零部件、通過多機(jī)器人協(xié)調(diào)作業(yè)實(shí)現(xiàn)大型構(gòu)件的裝配任務(wù)等。

二、裝配機(jī)器人行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析

從我國裝配機(jī)器人銷售應(yīng)用領(lǐng)域來看，數(shù)據(jù)顯示，2020年電子、鋰電與光伏領(lǐng)域是裝配機(jī)器人主要應(yīng)用領(lǐng)域，銷量分別占比60%、15%與9%，其他領(lǐng)域銷量占比16%。

裝配機(jī)器人的大量作業(yè)是軸與孔的裝配，為了在軸與孔存在誤差的情況下進(jìn)行裝配，應(yīng)使機(jī)器人具有柔順性。主動(dòng)柔順性是根據(jù)傳感器反饋的信息而從動(dòng)柔順心則利用不帶動(dòng)力的機(jī)構(gòu)來控制手爪的運(yùn)動(dòng)以補(bǔ)償其位置誤差。例如美國Draper實(shí)驗(yàn)室研制的遠(yuǎn)心柔順裝置RCC，一部分允許軸作側(cè)向移動(dòng)而不轉(zhuǎn)動(dòng)，另一部分允許軸繞遠(yuǎn)心(通常位于離手爪最遠(yuǎn)的軸端)轉(zhuǎn)動(dòng)而不移動(dòng)，分別補(bǔ)償側(cè)向誤差和角度誤差，實(shí)現(xiàn)軸孔裝配。

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2022-2027年中國裝配機(jī)器人行業(yè)市場全面分析及發(fā)展趨勢調(diào)研報(bào)告》顯示：

裝配機(jī)器人具有負(fù)載小、速度快的產(chǎn)品特點(diǎn)，主要被應(yīng)用在3C行業(yè)、食品行業(yè)、半導(dǎo)體行業(yè)和醫(yī)療行業(yè)等，從市場銷量來看，數(shù)據(jù)顯示，2014-2020年我國裝配機(jī)器人銷量整體呈增長趨勢，截至2020年銷量達(dá)4.63萬臺(tái)，同比增長59.1%。工業(yè)機(jī)器人主要包括：垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人、SCARA機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人及DELTA機(jī)器人，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年我國工業(yè)機(jī)器人銷量中，這四種類型的工業(yè)機(jī)器人占比分別為63%、30%、4%、3%。

PUMA 機(jī)器人，美國 Unimation 公司1977年研制的PUMA是一種計(jì)算機(jī)控制的多關(guān)節(jié)裝配機(jī)器人。一般有 5或6個(gè)自由度，即腰、肩、肘的回轉(zhuǎn)以及手腕的彎曲、旋轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)等功能。其控制系統(tǒng)由微型計(jì)算機(jī)、伺服系統(tǒng)、輸入輸出系統(tǒng)和外部設(shè)備組成。采用VALⅡ作為編程語言，例如語句“APPRO PART，50”表示手部運(yùn)動(dòng)到PART上方50mm處。PART的位置可以鍵入也可示教。VAL具有連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)和矩陣變換的功能。

SCARA機(jī)器人，大量的裝配作業(yè)是垂直向下的，它要求手爪的水平(X，Y)移動(dòng)有較大的柔順性，以補(bǔ)償位置誤差。而垂直 (Z)移動(dòng)以及繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)則有較大的剛性，以便準(zhǔn)確有力地裝配。另外還要求繞Z 軸轉(zhuǎn)動(dòng)有較大的柔順性，以便于鍵或花鍵配合。日本山梨大學(xué)研制出SCARA機(jī)器人，它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)滿足了上述要求(圖2)。其控制系統(tǒng)也比較簡單，如SR-3000機(jī)器人采用微處理機(jī)對(duì)θ1、θ2、Z 三軸(直流伺服電機(jī))實(shí)現(xiàn)半閉環(huán)控制，對(duì)s 軸(步進(jìn)電機(jī))進(jìn)行開環(huán)控制。編程語言采用與 BASIC相近的SERF。最新版本Level4具有坐標(biāo)變換、直線和圓弧插補(bǔ)、任意速度設(shè)定、以文字命名的子程序以及檢錯(cuò)等功能。SCARA機(jī)器人是目前應(yīng)用較多的類型之一。

2021年8月，國內(nèi)首臺(tái)建筑構(gòu)件裝配機(jī)器人在江蘇格雷特重工制造基地下線，填補(bǔ)了我國裝配式建筑施工裝備領(lǐng)域的一項(xiàng)空白。該臺(tái)裝備將用于廣州地鐵11號(hào)線赤沙車輛段的建設(shè)。這臺(tái)機(jī)器人長80米，自重460噸，有效跨度達(dá)69米，可架設(shè)最重120噸的梁體。機(jī)器人安裝了72個(gè)傳感器、50個(gè)攝像頭，采用北斗差分定位糾偏系統(tǒng)和變頻調(diào)速技術(shù)，測量精度可達(dá)10毫米，操作僅需1名司機(jī)和1名指揮員。

裝配機(jī)器人主要用于各種電器制造(包括家用電器,如電視機(jī)、錄音機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱、吸塵器)、小型電機(jī)、汽車及其部件、計(jì)算機(jī)、玩具、機(jī)電產(chǎn)品及其組件的裝配等方面。裝配機(jī)器人生產(chǎn)成本方面，減速器、伺服驅(qū)動(dòng)、伺服電機(jī)是主要核心零部件，成本結(jié)構(gòu)分別占比30%、15%、15%，控制器占比10%，其他成本占比30%。

三、裝配機(jī)器人市場未來發(fā)展趨勢預(yù)測

隨著裝配機(jī)器人的規(guī)?；a(chǎn)，我國裝配機(jī)器人銷售單價(jià)呈下降趨勢，數(shù)據(jù)顯示，截至2020年我國裝配機(jī)器人銷售單價(jià)為37977元/臺(tái)，未來隨著裝配機(jī)器人國產(chǎn)替代的加速，銷售單價(jià)有望進(jìn)一步下降。

專家表示，近年來，城市建筑采用現(xiàn)場澆筑的傳統(tǒng)施工方式已不能滿足政府越來越嚴(yán)格的要求,裝配式施工方式因其用工少、工期短、效率高、環(huán)境影響小等優(yōu)勢，符合綠色、節(jié)能、環(huán)保、智能的時(shí)代要求而具有廣闊的市場前景。

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