当前位置: 直线机 >> 直线机前景 >> 减速器行业深度报告国产替代及应用拓宽空间
(报告出品方/作者:华安证券,张帆)
1减速器:精密减速器是机器人核心零部件精密减速器主要含谐波减速器、RV减速器和行星减速器
减速器分为一般传动减速器和精密减速器。减速器是连接动力源和执行机构的中间机构,起到匹配转速和传递转矩的作用。根据控制精度的要求,减速器分为一般传动减速器和精密减速器。
工业机器人用的精密减速器主要有三种类型。一般传动减速器通常用于满足基本的动力传输需求,其控制精度较低。工业机器人用的精密减速器主要有三种类型分别为谐波减速器、RV减速器、行星减速器。
精密减速器的性能直接决定机器人的整体性能水平。精密减速器是工业机器人最重要的基础部件,直接关系到机器人的反应速度和功能实现精度。工业机器人主要使用的精密减速器有谐波和RV两种。由于体积小巧,承载能力相对较低,谐波减速器主要用于腕部、手部和小臂等执行机构的末端位置。相比之下,由于RV减速器的体积、质量较大但稳定性强,并拥有更大的承载能力,它通常应用于基座、肩膀、大臂等部位。对于一个拥有六个关节的机器人来说,关节A1-A3通常采用RV减速器,而末端执行关节A4-A6则主要选用谐波减速器。移动机器人的轮部可使用精密行星减速器。
寿命是考量减速器性能的重要指标
国内谐波减速器寿命较国外更低。减速器的疲劳寿命直接决定着机器人的正常工作时长,寿命是考量减速器性能的重要指标。国内的谐波减速器产品寿命普遍在h以内,主要的失效形式表现为齿轮磨损后导致传动精度严重下降;国外产品寿命则高达h,其主要失效形式为柔性轴承的破坏,而不是齿轮副磨损失效。
谐波减速器齿轮设计经历了多个阶段的演进。最初齿轮的设计主要以实现齿面的简单直线接触为目标。而后渐开线齿形广泛应用,为齿轮传动提供了更高的效率和平稳性。近期圆弧齿形逐渐崭露头角,这种设计在降低应力、延长使用寿命方面表现出色。齿轮的齿形和结构是其最关键的组成部分,直接影响着齿轮的传动性能。其他方面的改进只能在齿形基础上进行局部的优化。早期的齿轮设计对于传输速度和功率的要求相对较低,因此齿廓通常采用简单的直线或不太精确的曲线。随着数学理论的不断发展和应用,齿轮的齿廓设计变得更加精确和可预测,这为齿轮传动提供了更坚实的理论基础。
精密减速器性能影响机器人定位精度及重复精度等
精密减速器的传动误差与扭转特性对工业机器人的定位精度和重复精度影响明显。RV减速器和谐波减速器的主要性能指标有:额定输出转矩、额定输出转速、额定输入功率、额定寿命、回差(背隙)、滞回特性、扭转刚度、角度传递误差、转动惯量、传动比、启停允许转矩、瞬时最大转矩、重量、噪声等。其中额定参数、允许参数、转动惯量和传动比等主要为设计制造时确定的静态指标。
在工业机器人领域为了保证机器人减速器的动态特性、使用寿命、保证工作的稳定性及可靠性,以及降低运转中的噪声等,对减速器的技术指标有一定检测及计量需求。精密减速器的传动误差与扭转特性对工业机器人的定位精度和重复精度影响明显,同时扭转刚性和动态特性与机器人的动态性能关系紧密。
2下游:工业机器人应用扩大带动上游减速器市场扩容,多品类进口替代空间广阔下游机器人产业:精密减速器性能直接决定机器人整体性能水平
减速器下游应用领域分布广泛。近年来,我国减速器逐渐实现工业化生产和规模化应用,包括起重运输、水泥建材、机器人、重型矿山、冶金、电力等众多领域。其中,起重运输、水泥建材、机器人分别为应用市场前三名,市场分别占比25%、15%、11%。
精密减速器的性能直接决定机器人的整体性能水平。精密减速器是工业机器人最重要的基础部件,直接关系到机器人的反应速度和功能实现精度。工业机器人主要使用的精密减速器有谐波和RV两种。由于体积小巧,承载能力相对较低,谐波减速器主要用于腕部、手部和小臂等执行机构的末端位置。相比之下,由于RV减速器的体积、质量较大但稳定性强,并拥有更大的承载能力,它通常应用于基座、肩膀、大臂等部位。对于一个拥有六个关节的机器人来说,关节A1-A3通常采用RV减速器,而末端执行关节A4-A6则主要选用谐波减速器。移动机器人的轮部可使用精密行星减速器。
工业机器人产能扩大,减速器需求同步提升
国内机器人产量持续加大,上游减速器市场前景广阔。根据华经产业研究院和国家统计局数据,近年来全国工业机器人产能不断扩大,年产量为44.3万套,同比增长21%,年1-11月,工业机器人产量达到38.76万台,同比-2.8%。主要受下游需求波动影响。
工业机器人行业需求大幅增长,存量替换需求同步提升。据GGII数据显示,年中国工业机器人减速器总需求量为93.11万台,同比增长78.06%。其中增量需求82.41万台,同比增长95.05%;存量替换量为10.70万台,同比增长6.57%。随着数字化进程的加快推进,机器换人将受益其中,预计未来几年减速器市场增长的确定性将进一步增强。
国产精密减速器产品力持续提升,部分接近国际前沿水平
国产与进口减速器差距收敛,部分接近国际前沿水平。自20世纪60年代谐波减速器技术引入我国之后,经过多年发展,现阶段国产谐波减速器和RV减速器部分参数已经达到国际前沿水平。谐波减速器方面,以哈默纳科为代表的日本产品扭矩更大、背隙较小,且寿命高达50,小时,国产谐波减速器在空程上相对占优,其中绿的谐波产品减速比、转速基本与哈默纳科产品相当。RV减速器方面,南通振康推出的ZKRV-E系列产品在大部分指标上与纳博特斯克的RV-E系列产品相当,且有更大的输出扭矩范围。但是,由于材料、加工工艺和装备等方面存在一定技术壁垒,国内减速器产业在精度保持性、使用寿命和大批量产品性能一致性方面与国外企业存在一定差距。总体来看,国产减速器与世界先进国内外减速器厂商差距收敛,进口替代逐渐加速。
3人形机器人:新技术新产品加快孕育,增量市场前景广阔各大厂商加速布局,机器人新技术新产品加快孕育
波士顿动力Atlas拥有出色的运动能力。Atlas是全球最活跃的人形机器人之一,凭借先进的控制系统硬件,Atlas被赋予了动力和平衡能力,使其展现出卓越的运动能力和敏捷性.由波士顿动力
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