2024工博会最新洞察:机器人走向大负载,中国厂商从跟随到并跑
大数据文摘 2024-09-29
大数据文摘受权转载自机器人大讲堂
第二十四届中国国际工业博览会于2024年9月24日-28日在国家会展中心（上海）举办，机器人展作为工博会重要的组成部分，本次以各类智能机器人为载体，瞄准新型工业化高质量发展的核心技术和重点领域，展现我国新型工业化高质量发展的核心技术和重点领域，为产业转型升级提供良好的示范样板。
工博会机器人展上，350多个中外知名品牌同框展示，国际工业机器人“四大家族”悉数以大规模展位亮相，其中ABB搬来了不久前被马斯克提及的“OmniCore运动控制挑战演示单元”，3台机器人协同完成任务，发那科则携M-1000/550大负载长臂机器人全球首发。从厂商分布来看，协作机器人和工业机器人平分天下，共同展现着工业制造升级的全新可能性。 值得关注的是，今年工博会现场还专门设置人形机器人专区，10家国内领先的人形机器人企业展现人形机器人在智能制造各环节的应用场景，还有仙工机器人、埃斯顿机器人、节卡机器人等传统机器人制造商展示最新研发的人形机器人新品，展现了当下机器人企业对于新技术的重视度和密切跟踪。大负载机器人成为本次工博会机器人展的亮点之一，重载机器人作为高端装备制造领域的重要助力，在汽车制造、航空航天、重型机械、物流仓储等关键行业的应用日益广泛，其应用场景展现出前所未有的广阔前景。相对于常规工业机器人而言，重载机器人为了实现高速、高精度、高负载等典型性能需求，对控制系统的性能提出了更高的要求。本次工博会，多个品牌纷纷展示大负载机器人，国产大负载机器人正与国外实现同台竞技。 国产龙头埃斯顿机器人本次就展示了ER500-3200-PL重载码垛机器人，该机器人基于埃斯顿全新的500平台设计，采取高刚性机械结构，最大运动半径3200mm，搬运重量高达500kg，门型节拍3.044s，能满足所有码垛应用场景的极致需求，已经应用于酒水，食品，化工等码垛的行业应用，同时，埃斯顿“重载工业机器人”还成功入选工信部《首台（套）重大技术装备推广应用指导目录》，是重载码垛领域外资品牌国产替代的高质量选择。另外机器人大讲堂还关注到，一家名为柴孚机器人的中国企业，推出了令人震惊的2.4吨负载重载机器人，宣布打破现有中国工业机器人的负载能力上限。这款机器人基于其力克RV减速器和柴孚系统，柴孚伺服系统研发，专为极端工况设计，无论是在制造业、物流领域，还是在建筑和采矿等重工业场景，这款重载机器人都能轻松应对。据悉，柴孚机器人也是中国唯一能与纳博特斯克直接竞争全系列RV齿轮箱产品的公司。 更大负载也是协作机器人厂商创新的重要方向。由于大负载拆垛/码垛等既要求人机协作，又需要大负载的应用，为了进一步开拓相关应用市场，厂商不断突破负载极限已经成为必然，因此大负载协作机器人开始成为工业制造领域的重要组成部分，本次工博会，不少厂商展示更大负载的协作机器人。节卡机器人就推出了40kg大负载工业协作机器人JAKA MAX40，该机器人采用高集成、大中空大功率关节模组，内部搭载基于EtherCAT和SiC的高性能模块化驱动器，以及高性能紧凑型主控制器，在保证40kg有效负荷的条件下，机器人运行能耗下降40%，控制精度提升25%，装配测试时间减少约30%能源效率以及开发性上升到了全新台阶，该机器人也荣获今年CIIF机器人奖。 遨博机器人推出35kg协作机器人，该机器人本体重量155kg，从外观上保留了协作机器人的构型，这也是遨博首次在协作机器人上使用RV减速机方案，一二关节的RV减速机使得该机器人具备高刚性，同时得益于自研高功率低压伺服电机，很好协调了机器人控制能力以及负载、稳定性等指标。达明机器人重磅推出大负载新品TM30S，该机器人最高达35kg负载及1702mm的臂长，搭配智能视觉及AI技术，可搭载3D 相机，快速辨识箱子体积及位置。此外，还有大族机器人、中科新松、艾利特机器人也是多可全系列产品一齐上阵，负载从3公斤一直延伸到35公斤，展现出了持续的大负载开发能力以及应用于焊接、打磨等工艺领域的潜力。重载机器人受欢迎背后的原因在于，2024年中国的机器人市场规模持续扩大，中国厂商走向高质量发展，技术不断进步，机器人产品性价比提升，开始更多地渗透到更多领域之中，重载作业领域已经成为厂商实现差异化，体现核心技术优势的焦点，具有更强控制能力的大负载机器人成为企业希望拉开差异的胜负手。增加高端产品供给也是本届工博会机器人厂商展示的重点。 在2023-2024年，受益于智能制造和机器换人政策驱动，3C、光伏、锂电、汽车、电子、金属制品等高端制造业需求旺盛，中国本土厂商凭借轻中型负载的机器人快速崛起，大部分外资厂商在华销量均呈下滑态势。从细分产品数据看，除多关节机器人外，主要是SCARA、协作机器人、DELTA的国产化份额均超过50%，其中，协作机器人国产份额接近80%，SCARA国产份额突破50%。从应用来看，国产轻负载机器人主要在新能源汽车、光伏等在已形成较大机器人规模应用的行业中应用逐渐广泛，从全国组织机构统一社会信用代码数据服务中心统计数据来看，截至2024年8月31日，我国制造业企业总量达到603万家，其中与战略性新兴产业有关的企业51.53万家，占制造业企业总量的8.55%，证明了这部分市场正在快速扩大。庞大的市场需求下，国产机器人从原先的码垛搬运等要求精度不高的工艺，开始重点推进新能源汽车、光伏等行业领域重点产品的研制及应用，拓展机器人产品系列，提升性能、质量和安全性，并着力开发和推广机器人新产品，开拓高端应用市场，深入推动智能制造，推动了产品朝着高端化、智能化发展。 本届工博会上可以看到，不少企业展示面向汽车、航空航天、轨道交通等领域的高精度、高可靠性的焊接机器人，面向半导体行业的自动搬运、智能移动与存储等真空（洁净）机器人，具备防爆功能的民爆物品生产机器人，还有面向 3C、汽车零部件等领域的大负载、轻型、柔性、双臂、移动等协作机器人，同时，可在转运、打磨、装配等工作区域内任意位置移动、实现空间任意位置和姿态可达、具有灵活抓取和操作能力的复合机器人也成为企业关注的焦点。 不少企业针对特定细分场景、环节及领域，如光伏、冶炼、铸造、钣金、五金等细分领域，开发出抛光、打磨、焊接、喷涂、搬运、码垛等关键环节工艺，形成专业化、定制化解决方案并复制推广，同时国产企业还积极打造特色全球化服务品牌，形成了国产替代过程中的竞争新优势。本届工博会在协作机器人领域，中国企业占了绝大多数，可以发现，中国协作机器人愈发敢于同台秀实力，除了展示协作机器人各类工业制造应用演示之外，也推动着协作机器人创新。除了大负载机器人，部分企业将协作机器人的创新重点放在效率和可靠性上。例如长广溪机器人，本次展示了车规级“工控+工艺”智造能力，展示了C、G、X三大系列车规级协作机器人产品矩阵，车规级标准通常比工业级标准更为严格，涵盖了耐久性、可靠性、安全性等多个方面，强调工艺与控制的紧密结合，是协作机器人的再进化。在汽车制造领域，由于车规级协作机器人具有高效、精准、灵活、安全等优点，能够更好用于焊接、冲压、涂装、装配等工艺流程，很大程度上提高了汽车行业的生产效率和产品质量。除了大负载，另外一个趋势则是，大多厂商开始展示防水防爆特性。例如艾利特、法奥机器人、大族机器人都有相关防水防爆特性展示，这种特性为机器人进入恶劣环境作业打下了基础，是企业深度开拓化工、打磨等场景的重要体现。除了专注工业，零售和教育也是企业深耕行业应用，拓展新兴场景的重要方向。机器人大讲堂注意到，在2023年10月传出收购消息后，本届工博会Franka机器人首次以思灵机器人集团成员身份亮相。一直以来，Franka机器人凭借简便的编程接口和强大的开放性使得其能够轻松适应大规模的机器学习和深度学习模型训练，成为研究者们进行前沿科技探索的强力工具。本次工博会，Franka机器人表示，未来将瞄准教育等市场，坚定面向广大开发者提供更智能、更简单易用的智能机器人，通过在全球化战略布局，持续以尖端技术引领行业高质量发展。在国产机器人快速发展的背后，得益于国产机器人厂商补齐产业发展短板，推动产学研用联合攻关，补齐了专用材料、核心元器件、加工工艺等短板，提升机器人关键零部件的功能、性能和可靠性提升。控制器等国产核心零部件的快速进步是机器人领域快速超越的关键。本次工博会，除了有绿的谐波等厂商展示谐波减速机外，还有在重载机器人应用的RV减速机领域，目前国产厂商正在积极发力，研发 RV 减速器和谐波减速器的先进制造技术和工艺，提高减速器的精度保持性、可靠性，降低噪音，实现了规模生产。类似美的工业技术展示MRV减速机-N系列在精度保持性和耐冲击方面已经有了大幅提升，而环动科技也展示了重载高精密摆线减速机SHPR-H系列，该系列减速机采取轻量化设计、原材料定制，具有精度高、背隙小、效率高等优点，可覆盖3kg-1000kg机器人需求。不仅仅是机器人本体，不少工业机器人本体厂商还在积极开发机器人控制软件、核心算法等，持续优化高性能伺服驱动控制、伺服电机结构设计、制造工艺、自整定等技术，研制高精度、高功率密度的机器人专用伺服电机及高性能电机制动器等核心部件，提高了机器人控制系统的功能和智能化水平，或者借助视觉、传感器等产品，让国产机器人在大负载的同时，精度、柔性化同样保持了可观水准。例如跨维智能、微亿智造、梅卡曼德等厂商展示的最新具身智能方案，就已经尝试将大模型技术与视觉技术深度融合，并与机器人厂商实现底层控制方面的合作，从而让机器人展现出了更智能、更灵活的特征，成为国产机器人高质量发展中的一抹亮色。本届工博会上，我们看到外资品牌展位上，也展示了机器人在整体负载和控制能力上的新突破，同时，能耗也是本次外资品牌希望凸显的亮点。例如ABB机器人带来全新IRB 7710和IRB 7720系列模块化大型机器人产品，这两款产品采用OmniCore™控制技术，比传统控制器更强大，能让多台机器人以高达1600毫米/秒的速度和重达620千克的负载运行时，可以实现一流的运动控制，路径精度能够精确到0.6毫米，节拍时间缩短25%。借助其能量回收技术，两款机器人还相较原先可节约高达30%的能耗，适用于汽车、通用工业和物流等行业。 例如发那科机器人进行了800kg大负载码垛作业展示，一款名为M-410/800F-32C的新型大负载码垛机器人针对包装行业和物流行业高效搬运需求，采用高度降低的紧凑型底座，提高机器人安装表面高度的灵活性，提升了最大负载和最高速度能力。除了负载，发那科也希望展示大负载下的机器人控制能力，例如现场这款M-1000/550F-46A大负载长臂机器人拥有550kg的大负载，以及4.6m可达半径的大运动范围，现场展示了携带大型喷头进行自动喷淋作业，工作人员介绍，这款机器人非常适用于新能源汽车轻量化零部件的制造，将进一步协助提升新能源轻量化车身的生产效率。 例如安川展示了一款负载高达1000kg的新型6轴SCARA机器人ME1000，这款机器人安川希望优先在锂电及新能源制造行业中提高产线效率，这领域既需要效率又对于产品精度提出更高要求，配合安川自研数据平台系统YASKAWA Cockpit，ME1000能实时分析生产节拍，最适化生产路径，节能增效，助力企业迈向智能制造新征途。还有例如库卡除了基于KR C5 micro-2最新控制器推出了最大负载能力可达 60kg的SCARA机器人之外，还将目光放到了地面上，推出了一款额定负载3,000kg的全向重移动机器人，这也是面向全球市场推出的一款融合激光SLAM和二维码导航的重载AMR，具备高通行性、高兼容性、高柔性和高可靠性，能对汽车、锂电、光伏、航空及工程机械等行业场景应用提供助力。我们看到，四大家旁边，纳博特斯克和住友机电两家企业的精密减速机凭借较强的可靠性以及稳定性，展位依然吸引着人们的目光。例如住友HECY系列减速机使用高强度树脂,材质刚性为普通树脂的6倍，重量仅为270g，但刚性和精度领先于同行。现场住友展示的还有其W和C系列RV减速机，这两款减速机结构上进行创新设计，电机轴可插入至减速机内部，总长大幅缩短，而且在传递损失、减速比、额定扭矩等方面都有着相当的优势，同时住友也尝试开发出更多减速机+电机的组合，展现了外资品牌的创新力。更底层的控制平台是外资能够持续在控制领域创新的基础。例如ABB基于新一代机器人控制平台，全新推出了Ultra Accuracy（超高精度功能选项）领先功能，该功能不仅可以应用于工业机器人，使其在路径规划和精度方面原创同行，还能为ABB GoFa™协作机器人系列提供卓越的运行精度和速度，与市场上的其他协作机器人相比，其路径精度提高了10倍以上，支持电子、汽车、航空航天和金属加工行业的精密制造。可以发现，在大负载领域，虽然国产机器人近年来不断追赶，但与国外仍存在部分技术差异，尤其在脱离码垛和搬运工艺后，在高速路径规划和控制等方面，能够大负载进行搅拌摩擦焊等高端工艺的工业机器人依然是外资品牌的强项。然而，今年中国品牌大负载机器人的快速崛起，正成为中国机器人领域全面技术追赶的一个缩影，未来非常有望超越外资真正做到弯道超车。一直以来，工博会都是全球工业机器人领域企业参与数量最多的全产业链展览平台，被业界誉为中国机器人产业发展的风向标。人形机器人作为近年来的亮点，本届工博会也有一个人形的新展区，专区邀请到包括钛虎、宇树科技、卓益得机器人、里工实业、天链机器人、伟景机器人、优宝特等国内领先的人形机器人企业参展并带来最新研究成果。除此之外，本届工博会还有仙工智能、埃斯顿酷卓的人形机器人产品展示，从高精度伺服电机到先进的传感器阵列，从强大的Ai算法到灵活的机械结构设计，这些人形机器人展示了如何通过软硬件的深度融合，实现高度自主的运动控制、环境感知与智能决策。但是在工业场景落地上，暂时我们还没能见到人形机器人与工业结合的展示，希望能在下届展会中能够有企业率先实现突破。十年来，从工博会展示的国产机器人企业数量来看，我国机器人产业实现了“从小到大”“从大到强”的历史性跨越，产品种类愈发丰富，大跨步迈入高质量发展阶段。如今，我国已成为全球最大工业机器人市场和生产国，为全球发展贡献着中国力量。本届工博会，可以发现，国产机器人厂商纷纷瞄准我国新型工业化发展的核心技术和重点领域，围绕新兴产业和未来产业融合、现代服务业与先进制造业深度融合，推出一批具有核心竞争力的前沿技术、产品和应用成果，犹如一个新质生产力“秀场”，为产业转型升级提供示范样本。展望未来，随着我国不断加强机器人基础研究、关键核心技术攻关,完善“机器人+”应用体系,未来我国工业机器人必然将更进一步服务于智能制造，为中国制造业的高质量发展贡献更大力量。
