機(jī)器人關(guān)鍵基礎(chǔ)部件定義、分類及市場占有率；

　　機(jī)器人關(guān)鍵基礎(chǔ)部件是指構(gòu)成機(jī)器人傳動系統(tǒng)，控制系統(tǒng)和人機(jī)交互系統(tǒng)，對機(jī)器人性能起到關(guān)鍵影響作用，并具有通用性和模塊化的部件單元。機(jī)器人關(guān)鍵基礎(chǔ)部件主要分成以下三部分：高精度機(jī)器人減速機(jī)，高性能交直流伺服電機(jī)和驅(qū)動器，高性能機(jī)器人控制器等。

　　目前在高精度機(jī)器人減速機(jī)方面，市場份額的75%均兩家日本減速機(jī)公司壟斷，分別為提供RV擺線針輪減速機(jī)的日本Nabtesco和提供高性能諧波減速機(jī)的日本Harmonic Drive.包括 ABB， FANUC， KUKA，MOTOMAN在內(nèi)國際主流機(jī)器人廠商的減速機(jī)均由以上兩家公司提供，與國內(nèi)機(jī)器人公司選擇的通用機(jī)型有所不同的是，國際主流機(jī)器人廠商均與上述兩家公司簽訂了戰(zhàn)略合作關(guān)系，提供的產(chǎn)品大部分為在通用機(jī)型基礎(chǔ)上根據(jù)各廠商的特殊要求進(jìn)行改進(jìn)后的專用型號。國內(nèi)在高精度擺線針輪減速機(jī)方面研究起步較晚，僅在部分院校，研究所有過相關(guān)研究。目前尚無成熟產(chǎn)品應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人。近年來國內(nèi)部分廠商和院校開始致力高精度擺線針輪減速機(jī)的國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化研究，如浙江恒豐泰，重慶大學(xué)機(jī)械傳動國家重點實驗室，天津減速機(jī)廠，秦川機(jī)床廠，大連鐵道學(xué)院等。在諧波減速機(jī)方面，國內(nèi)已有可替代產(chǎn)品，如北京中技克美，北京諧波傳動所，但是相應(yīng)產(chǎn)品在輸入轉(zhuǎn)速，扭轉(zhuǎn)高度，傳動精度和效率方面與日本產(chǎn)品還存在不小的差距，在工業(yè)機(jī)器人上的成熟應(yīng)用還剛剛起步。

　　在伺服電機(jī)和驅(qū)動方面，目前歐系機(jī)器人的驅(qū)動部分主要由倫茨，Lust，博世力士樂等公司提供，這些歐系電機(jī)及驅(qū)動部件過載能力，動態(tài)響應(yīng)好，驅(qū)動器開放性強(qiáng)，且具有總線接口，但是價格昂貴。而日系品牌工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵部件主要由安川，松下，三菱等公司提供，其價格相對降低，但是動態(tài)響應(yīng)能力較差，開放性較差，且大部分只具備模擬量和脈沖控制方式。國內(nèi)近年來也開展了大功率交流永磁同步電機(jī)及驅(qū)動部分基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化，如哈爾濱工業(yè)大學(xué)，北京和利時，廣州數(shù)控等單位，并且具備了一點的生產(chǎn)能力，但是其動態(tài)性能，開放性和可靠性還需要更多的實際機(jī)器人項目應(yīng)用進(jìn)行驗證。

　　在機(jī)器人控制器方面，目前國外主流機(jī)器人廠商的控制器均為在通用的多軸運動控制器平臺基礎(chǔ)上進(jìn)行自主研發(fā)。目前通用的多軸控制器平臺主要分為以嵌入式處理器（DSP，POWER PC）為核心的運動控制卡和以工控機(jī)加實時系統(tǒng)為核心的軟PLC系統(tǒng)，其代表分別是Delta Tau的PMAC卡和Beckhoff的TwinCAT系統(tǒng)。國內(nèi)的在運動控制卡方面，固高公司已經(jīng)開發(fā)出相應(yīng)成熟產(chǎn)品，但是在機(jī)器人上的應(yīng)用還相對較少。

　　機(jī)器人關(guān)鍵基礎(chǔ)部件國內(nèi)外發(fā)展趨勢（技術(shù)、產(chǎn)業(yè)）；

　　在機(jī)器人高精度諧波減速機(jī)方面， 在其齒輪傳動中采用雙圓弧齒廓，可以有效改善柔輪齒根的應(yīng)力狀況和傳動嚙合質(zhì)量，提高承載能力、扭轉(zhuǎn)剛度和柔輪疲勞壽命，并可降低最小傳動比。日本的IH齒形是基于余弦凸輪波發(fā)生器開發(fā)的雙圓弧齒形，由于采用近似方法設(shè)計，應(yīng)用初期出現(xiàn)了齒廓干涉等問題，但是到1990年代初期已經(jīng)基本完善。目前，日本諧波傳動系統(tǒng)有限公司的諧波產(chǎn)品有十幾個類型，二十多個系列，最小傳動比為30，型號中帶有字母“S”的，其齒形為雙圓弧齒形，產(chǎn)品壟斷了主要國際市場。其中超短杯型號CSD和SHD，其柔輪長度僅有常規(guī)諧波傳動柔輪的1/3，既增加傳動剛度，又大幅度減輕了諧波減速器重量。此外，在諧波傳動輕量化技術(shù)方面，采用鋁等輕合金材料制造波發(fā)生器與減速器殼體等方式，減薄剛輪外緣以及改進(jìn)連接結(jié)構(gòu)等形式，使整機(jī)重量大幅度減輕。 相比于諧波減速機(jī)，RV減速機(jī)具有更高的高度和回轉(zhuǎn)精度，目前其發(fā)展方向是如何通過對內(nèi)部軸承的配置，材料和熱處理工藝的改進(jìn)，增加減速機(jī)的扭轉(zhuǎn)剛度，最大抗彎彎矩，以及提高在頻繁加減速等惡劣工況下的使用壽命。

　　在機(jī)器人伺服電機(jī)和驅(qū)動器方面，機(jī)器人專用化的伺服電機(jī)和驅(qū)動器將成為發(fā)展趨勢，即在普通通用伺服電機(jī)和驅(qū)動器的基礎(chǔ)上，根據(jù)機(jī)器人的高速，重載，高精度等應(yīng)用要求，增加驅(qū)動器和電機(jī)的瞬時過載能力，增加驅(qū)動器的動態(tài)響應(yīng)能力，驅(qū)動增加相應(yīng)的自定義算法接口單元，并且采用通用的高速通訊總線作為通訊接口，摒棄原先的模擬量和脈沖方式，進(jìn)一步提高控制品質(zhì)（如安川，松下，倫茨等主流伺服廠商以將EtherCAt總線作為下一代產(chǎn)品的總線標(biāo)準(zhǔn)）。同時，對于通用型的伺服驅(qū)動器刪除冗余的通訊接口和功能模塊，簡化系統(tǒng)，提高系統(tǒng)可靠性，并進(jìn)一步降低成本。

　　在機(jī)器人控制器和控制結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢方面，不僅要具有快速的響應(yīng)特性，較高的跟蹤精度，而且應(yīng)該有良好的通用性和擴(kuò)展性。采用傳統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)固有的缺點逐漸暴露出來，例如由于配線過多，對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試及維修比較困難；采用基于模擬信號的數(shù)據(jù)傳輸方式，系統(tǒng)的抗噪聲能力很差；由于控制器的模塊繁多， 模塊之間的連接復(fù)雜，而且相互制約，難以實現(xiàn)十幾個軸以上的同步協(xié)調(diào)運動控制；機(jī)器人所采用的專用的封閉式體系結(jié)構(gòu)阻礙了機(jī)器人控制器的發(fā)展，滿足不了現(xiàn)代工業(yè)柔性化發(fā)展的要求。同時目前的機(jī)器人控制智能型，交互性較差，操作安全性還有待提高。