中国精密减速器行业未来发展趋势分析
导读: 工业机器人的自由度根据其用途与功能要求，可能小于6个自由度，也可能大于6个自由度。
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精密减速器  机器人  运动控制  
　　自由度是衡量机器人技术水平的主要指标之一。所谓自由度是指运动件相对于固定坐标所具有的独立运动，通常每个自由度需要一个伺服电机驱动，也需要一个配套的减速器来传动，以完成精确驱动的要求。工业机器人的自由度根据其用途与功能要求，可能小于6个自由度，也可能大于6个自由度。例如，A4020装配机器人具有4个自由度，可以在印刷电路板上接插电子器件，PUMA562机器人具有6个自由度，可以进行复杂空间曲面的弧焊作业。一般情况下通用工业机器人有4-6个自由度，也就是说一台通用机器人需要的减速器个数为4-6个，其中所需RV减速器占比约为50%-80%。
　　
图1：六轴工业机器人6个自由度位置图
　　根据IFR统计，2012年我国工业机器人的销量为2.69万台，同比增长19.6%；超越韩国成为工业机器人第二大市场，预计今明两年将超过日本成为全球最大的工业机器人市场。我们在6月25日的报告《产业升级助推我国工业机器人市场快速成长》中认为：与日本80年代初相似，国内聚积三股力量：经济结构转型的“推力”、人口结构变化造成劳动力短缺与制造业用人成本趋势性上升的“拉力”以及政府政策扶持的“催化力”将共同触发国内工业机器人市场蓬勃发展；到2020年我国工业机器人保有量将达到约60万台，行业销量复合增速有望达到25.1%。
　
　图2：中国工业机器人年新增安装量（台）
　　
图3：中国工业机器人保有量（台）
　　分析2000-2012年中国工业机器人销量数据和保有量数据，两者相关系数极高，保有量与销量间存在线性关系。结合我们在《产业升级助推我国工业机器人市场快速成长》分析的结论，预计2013-2015年间，我国工业机器人的销量分别为3.35万台、4.18万台和5.24万台；而保有量依次为12.1万台、15.1万台和18.9万台。
对于2013-2015年中国新增安装量的工业机器人，按照保守、中性与乐观的3中情况预计，保守情况下假设工业机器人平均为4轴，中性假设工业机器人平均轴数位4.5轴，乐观假设为5轴，最后取保守与中性情况下工业机器人对减速器的平均数需求量，那么2013-2015年新安装的工业机器人对精密减速器的需求依次约为14.24万套、17.76万套和22.27万套。

　　

表1：新增工业机器人对精密减速器需求预计

　　工业机器人的工作寿命一般为8-10年，期间减速器作为传动、承重部件，磨损是不可避免的；在周期性力的作用下也会产生“疲劳”；且工业机器人在工作中急停、急启动对减速器造成的冲击力较大，有可能会对减速器造成损伤。此外，由于工业机器人在工作期间对定位于重复定位的精度要求很高，精密减速器工作一段时间后可能不能精确、高效地传动。况且从精密减速器本身来说，也有额定工作寿命。

　　因此对于存量的工业机器人，假设保守情况下20%的工业机器人需要维修，中性情况下25%，乐观情况下30%；再假设需要维修的工业机器人中保守、中性和乐观的情况下，需要更换的精密减速器依次为2、2.5和3套；最后采取保守与中性情况下的平均数，那么2013-2015年存量工业机器人对精密减速器的需求约为5.17万套、6.20万套和7.74万套。

　　

表2：存量工业机器人对精密减去器需求预计

　　结合新增需求和存量需求，未来3年工业机器人对精密减速器的总需求依次为19.41万套、23.97万套和30万套。但是我们应该知道，这仅是用在工业机器人上的精密减速器；事实上，精密减速器还可以用在其他领域，例如航空航天、卫星雷达等；总的实际需求应该要比上述数据大。

　　从历史数据来看，我国应用中的工业机器人按类型主要为焊接机器人和搬运/上下料机器人。据资料统计，历年这两类工业机器人合计占总销量均保持在80%左右，2010年国内工业机器人的销量为2.25万台，其中焊接机器人占50%，搬运/上下料机器人占27%。焊接和上下料机器是典型的“6轴关节型机器人”，它们对于工作的精度要求极高；而搬运机器人的关节数量在5-6个，需要较大的负载能力和良好的机构刚性。因此，这类工业机器人的多数关节连接处都需要RV减速器，根据负载的不同部分手部、腕部或使用谐波减速器。
预计现在与未来焊接机器人依然是工业机器人中最主要的成员，搬运/上下料工业机器人的绝对量仍将继续提高，但随着工业机器人应用领域及行业的扩大，这两类最主要的工业机器人占总量的比例会相对下降，预计2013-2015年占总量的比例为75%、73%和70%。假设这两类工业机器人使用的减速器中80%为RV减速器，其他工业机器人中使用的减速器中40%为RV减速器，那么2013-2015年国内工业机器人对精密减速器的需求中RV减速器的占比依次为70%、69%和68%。
　　在国内精密减速器的价格不仅与类型及型号有关，最主要的还是与品牌和采购量有关。根据草根调研的数据，2013年RV减速器的均价约1.2万元，谐波减速器的均价约为0.9万元。结合之前对精密减速器销量规模的预计，2013年国内工业机器人用精密减速器的市场规模约为23亿元。考虑到未来减速器价格的下降，2014和2015年市场的规模估计为26亿元和30亿元。