中国又一突破洗刷工业机器人减速器30年屈辱日本

时间:2021-10-08 16:04

  我国成功打破日本RV减速器对我国工业机器人30年的掣肘,开始独立生存,打破日本企业的垄断局面。中国究竟是如何做到的?今天就来解密一下。

  就在今年7月4日,我国航天员刘伯明、汤洪波,从天宫空间站出舱,利用机械臂的托举,到达指定地方开始作业,顺利完成任务。

  完成这次任务的机械臂被冠上了“百变金刚”之称,可以实现7自由度的任意旋转,让众多科技爱好者赞不绝口。

  天宫机械臂虽然被称为我国技术难度最大、智能化技术最高的机械臂,但是它再先进也离不开一个东西,那就是精密减速器。

  减速器大家应该不陌生了,广泛应用于车床、轮船、航天、冶金等多种设备和多个领域。

  减速器的原理也不复杂,就是把高速发动机的转速,通过齿轮和轴降低转速,来增大转矩满足动力需要。

  我们被卡了30年的RV减速器就是众多减速器的一种,也是新兴的一种传动方式,在精密减速器当中被广泛使用,

  RV减速器前级采用行星齿轮减速器,而后级采用摆线针轮减速器,相比较谐波减速器,RV减速器的耐疲劳强度更高,使用寿命更长,而且稳定精度高。

  而谐波减速器利用的是谐波传动,利用一个构建的可控制的弹性变形来实现机械运动的传递。

  从技术来看,谐波减速器技术含量略低,我国的谐波传动水平,以及谐波减速器的制造水平,处于世界领先水准。

  目前RV减速器被广泛应用于工业机器人的机座、大臂、等大负重传动位置,而谐波减速器

  举个例子就能理解,如果把工业机器人比作人的一只手臂,那么减速器相当于人的关节,RV减速器就是肘关节,谐波减速器就是指关节。

  RV 减速机是由德国人发明的,但是做大做强的却是日本人。在上世纪80年代日本的帝人精机首次将RV 减速器应用于工业机器人。

  纳博特斯克公司的RV 减速机,在全世界都享有盛名,并占据了全球60%以上的市场,中高端机器人减速器的市场占了90%以上。

  现如今全球能够大规模提供可靠的精密减速器厂家都集中在日本,并且处于垄断地位。

  除了纳博特斯克RV减速器,还有哈默纳科的谐波减速器约占全球市场的15%左右,以及日本住友重工等多家日企,凭借着优质的加工水平和制造能力,占据了了全球的机器人的精密减速器大部分市场。

  尤其是一台机器人使用的RV 减速器大约是4-5个,未来整个市场有望突破90亿元。

  不过国内精密减速器的需求日益加大,但是主要依赖进口,及其容易被“卡脖子”。

  尤其是小日子过得不错的日本人,有小礼而无大义的本性尤为突出。在精密减速器的贸易方面没少给我们下黑手。

  目前我国的绿的公司在谐波减速器的技术方面已经是世界第二,可以批量出口到日本以及一些发达的西方国家。例如美国通用等著名的电气公司都是绿的公司的采购商。

  我国清华大学著名的机械博士张跃明说道:“以前日本企业卖给外国工业机器人生产商的RV减速器价格,只有卖给我国的价格一半,卖给本国机器厂商的价格只有我们的四分之一或者五分之一。而且国内厂商拿着高价去买,还要等待漫长的3-6个月的供货期。”

  中国有关部门约谈日本厂家时,日方企业大言不惭地说:中国要订单量大,我们才能优惠。

  就算低价拿到货了也肯定比国外的贵,生产出来的工业机器人就没有价格优势,因为工业机器人的成本的30%都是减速器的成本,所以没有核心技术就是会被刁难。

  面对这样的情况,张跃明博士放弃了自己最爱的科研工作,毅然决然地踏入生产一线,开始研究减速器产业化的问题。

  张跃明博士先是和北京一机合作,联合研发数控机床的核心部件,提高数控机床质量,摆脱对日企设备的依赖。

  张跃明博士曾接受采访时表示:机械产品里面蕴含丰富的科学规律,只有揭示其内在的运动规律和科学原理,才能制造出高品质的产品。

  国内大部分RV减速器的制造商,都是优先模仿国外产品生产,制造工艺又达不到国外大厂的质量。

  面对这样的情况张博士只能耐着性子搞产业化的研究,希望把科研结果转化到市场。

  张博士带领团队在数千个日夜里,攻破了RV减速器技术的一个又一个难关,设计出来的RV减速器性能优于日本产品。

  但是国内科研机构研究成果的产业化和商业化更加困难,大部分教授醉心基础研究,很容易束之高阁。

  这意味着学校内部没有合适的高端加工机床可以生产。一个高端机床的价格都要上千万,这是清华都负担不起的价格。

  一家意大利的机床厂想要开拓国内市场,恰好这个意大利公司中国区负责人是张博士的好友。两人谈起了合作,对方也同意帮这个忙。

  随后张博士带着团队前往意大利,做出了精度和寿命都远超日本产品的RV减速器。

  整个团队喜极而泣,回忆过去,心中更是充满了心酸。如今,终于可以扬眉吐气。

  张博士和他的团队回国以后,一家专门做减速器的企业主动寻求合作,拿着3700万的现金买专利。

  该公司专门从国外高价购买高端机床,并花了2个亿直接在北京开发区建厂,在张跃明团队的技术支持下,加上众多资本的注入,很快国产RV减速器产量就达到每年8万台左右。

  随着市场扩大,国产RV减速器的数量还在增长,日本的RV减速器不得不开始降价销售。

  随着我国减速器的突破,我国工业机器人数量开始大幅增长。我国最大的两家RV减速器生产商双环传动和中大力德,在2019年RV减速器的收入分别为 1.23 亿元和 1.89 亿元,增速分别达到 95.92%和 26.0%。

  目前纳博特斯克RV 减速器在我国的市占率依旧高达60% ,纳博特斯克为了抢占市场开始降价,打压我国相关企业。

  受制于我国部分高端机床的质量还达不到西方标准,所以我们部分核心零件和加工机床都需要从德、意、瑞士进口。

  加上国外一些政策的限制,我们采购一些大型设备的价格往往超过市场价格,国产RV减速器的成本问题就是一个短期迈不过去的坎。

  不过长远来看这些都不是问题。目前国内已经崛起了一批优秀的民营企业,例如大连光洋等企业,生产的数控机床已经出口海外。

  我们只需要耐心等待,等我国新一代的机床技术遍地开花时,我国精密制造业必然会上一个台阶。

  减速器说完了,减速器最终面对的还是工业机器人,目前工业机器人的产业链大致可以分为上、中、下三游。

  上游是核心,也就是工业机器人的核心部件,包括减速器、控制系统和伺服系统。

  工业机器人在2020年疫情期间是最大的赢家,因为大部分使用工业机器人的企业的生产工作没有受到特别大的影响。

  瑞士ABB开发了远程操作系统,利用工业机器人帮助船厂和造纸厂等企业,在疫情期间实现业绩翻番。

  阿里巴巴也在去年发起了“迅犀”计划。通过数字化整合价值链,利用工业机器人以及自动化系统,完成定制化需求,从产品的设计、到核心零件采购和生产,以及最后的物流和售后,都是由服务机器人完成。

  我国就已经提出了要把“高档数控机床和机器人”作为重点领域,要求相关企业,要突破机器人的减速器、伺服电机、控制器等核心零部件的同时,还要对工业机器人的集成系统进行编纂和设计,一举打破我国在这方面的技术瓶颈,并在这个基础上围绕汽车制造、机械工程、电子信息、危险品制造、国防、化工等多个领域开发专业的机器人。

  目前我国已经在工业机器人产业链的多个领域出现突破之势。日本弹丸之地也敢嚣张欺压我国,未来必然是自讨苦吃,人在做天在看,苍天饶过谁。

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