【研究報(bào)告 | 中國(guó)算法軟件開(kāi)發(fā)行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析研究報(bào)告】

　　摘要：控制器是工業(yè)機(jī)器人的大腦，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人控制器技術(shù)近年不斷突破，新松、新時(shí)達(dá)等本土廠商國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力提升顯著。本文從控制器概述、國(guó)內(nèi)控制器市場(chǎng)格局、代表性企業(yè)及國(guó)內(nèi)外技術(shù)差距等維度對(duì)我國(guó)工業(yè)機(jī)器人控制器技術(shù)進(jìn)行了分析。

　　近年來(lái)，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人控制器技術(shù)突破顯著，在控制器硬件方面，新時(shí)達(dá)、新松等我國(guó)國(guó)內(nèi)主要工業(yè)機(jī)器人控制器企業(yè)其技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平，但在軟件方面由于核心算法缺失，采用國(guó)產(chǎn)控制器的工業(yè)機(jī)器人本體在穩(wěn)定性、故障率、易用性等關(guān)鍵指標(biāo)方面與ABB、Yaskawa、KUKA、FANUC仍有差距。

　　工業(yè)機(jī)器人控制器概述

　　控制器是工業(yè)機(jī)器人的三大核心部件之一，具有控制工業(yè)機(jī)器人的工作體態(tài)、運(yùn)動(dòng)軌跡、空間位置、操作順序等功能。工業(yè)機(jī)器人控制器包括硬件和軟件兩個(gè)部分，其中硬件主要是工業(yè)控制板卡，軟件主要是控制算法和二次開(kāi)發(fā)等。目前我國(guó)工業(yè)機(jī)器人控制器生產(chǎn)廠商在硬件技術(shù)方面與國(guó)外差距較小，但在軟件方面國(guó)產(chǎn)品牌在穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、易用性等方面還有差距。

表 1 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)組成、分類(lèi)及功能

　　日系品牌主導(dǎo)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，新松等國(guó)內(nèi)廠商發(fā)展迅速

　　近年來(lái)國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人控制器發(fā)展迅速，其中華中數(shù)控股份有限公司、新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司、新時(shí)達(dá)電氣股份有限公司等本土企業(yè)的相關(guān)產(chǎn)品均已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但在軟件方面，國(guó)產(chǎn)品牌在穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、易用性等指標(biāo)與國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品仍有差距。截至2017年，日系品牌占據(jù)國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人控制器市場(chǎng)份額的49.50%，歐美品牌占30.10%，國(guó)產(chǎn)品牌占比約12.20%。

圖 1 國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人控制器市場(chǎng)格局

　　截至2017年，國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)主要代表性廠商包括ABB、KUKA、KEBA、FANUC、Yaskawa、新松、新時(shí)達(dá)、廣州數(shù)控、華中數(shù)控、匯川技術(shù)、固高科技等。其中FANUC、Yaskawa、ABB占據(jù)近40%的份額。目前ABB、KUKA、FANUC、Yaskawa擁有先進(jìn)的核心算法，控制器產(chǎn)品在控制精度、穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、二次開(kāi)發(fā)方面的優(yōu)勢(shì)顯著;國(guó)內(nèi)的新松機(jī)器人在控制器領(lǐng)域突破顯著，其自主設(shè)計(jì)、研發(fā)的SIASUN-GRC控制系統(tǒng)已達(dá)到世界先進(jìn)水平。

表 2 工業(yè)機(jī)器人控制器主要廠商情況

　　國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人控制器核心算法亟需突破

　　穩(wěn)定性是衡量工業(yè)機(jī)器人的重要指標(biāo)，控制器核心算法是決定控制器能否精確維持機(jī)器本體穩(wěn)定性的核心技術(shù)。現(xiàn)階段我國(guó)新松機(jī)器人、新時(shí)達(dá)、匯川技術(shù)等國(guó)有品牌在控制器硬件方面突破顯著，但在軟件方面與四大家族仍有差距，尤其是核心算法基本缺失，這使得我國(guó)自主生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人在穩(wěn)定性、故障率、精度等關(guān)鍵指標(biāo)方面存在顯著的劣勢(shì)。未來(lái)工業(yè)生產(chǎn)對(duì)自動(dòng)化程度要求將日益提升，這意味著對(duì)工業(yè)機(jī)器人自由度的要求將顯著提升。工業(yè)機(jī)器人的自由度高低由可移動(dòng)的關(guān)節(jié)數(shù)目所決定，關(guān)節(jié)數(shù)越多，自由度就越高，位移精準(zhǔn)度越出色。實(shí)現(xiàn)高自由度需要使用和裝配大量的伺服電機(jī)，而對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行調(diào)控的核心部件就是控制器，這意味著一套控制系統(tǒng)所需要控制的伺服電機(jī)數(shù)量越多，其對(duì)應(yīng)的機(jī)器人本體自由度越高，要達(dá)到這種要求需要工業(yè)機(jī)器人控制器具有超高的性能，而核心算法是決定控制器性能的關(guān)鍵技術(shù)。為了滿足我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化的需求，盡快提升工業(yè)機(jī)器人控制器的性能，核心算法是我國(guó)工業(yè)機(jī)器人控制器廠商亟需突破的核心技術(shù)。

　　結(jié)語(yǔ)

　　控制器是影響工業(yè)機(jī)器人精度及穩(wěn)定性的核心零部件，控制器性能的高低決定了國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人能否有效滿足我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化的需求。現(xiàn)階段雖然我國(guó)在工業(yè)機(jī)器人控制器硬件方面突破顯著，但在核心算法方面缺失明顯。未來(lái)隨國(guó)內(nèi)相關(guān)廠商技術(shù)能力的不斷提升，相信我國(guó)工業(yè)機(jī)器人控制器核心算法技術(shù)的突破終將實(shí)現(xiàn)。