石化機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈分析

一、產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)

石化機(jī)器人行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈可以分為上游、中游和下游。上游企業(yè)是指生產(chǎn)服務(wù)機(jī)器人所需零部件的零部件供應(yīng)商、材料供應(yīng)商及芯片供應(yīng)商，主要包括電子器件、伺服電機(jī)、減速器、傳感器、電池等元器件。中游企業(yè)本體制造。下游則主要是行業(yè)終端用戶(hù)，包括石油化工行業(yè)和領(lǐng)域。

二、上游關(guān)鍵材料及零部件

上游是關(guān)鍵零部件生產(chǎn)廠商，三大零部件主要是減速器、控制系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)。

核心零部件中除了減速器、伺服系統(tǒng)和控制器以外，還有以下幾種

芯片：在機(jī)器人中負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)、發(fā)出和執(zhí)行指令，服務(wù)機(jī)器人結(jié)合多種傳感技術(shù)和人工智能技術(shù)，對(duì)其芯片算力和性能提出了更高要求。機(jī)器人芯片主要包括CPU、GPU、FPGA等通用芯片和AI專(zhuān)用芯片。目前高通、英特爾、英偉達(dá)等芯片巨頭在機(jī)器人芯片方較為領(lǐng)先，國(guó)內(nèi)機(jī)器人芯片企業(yè)包括瑞芯微、炬力等。

傳感器：石化機(jī)器人在移動(dòng)過(guò)程中通過(guò)傳感器感知外界信息，并通過(guò)定位和路徑規(guī)劃技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)避障和自主移動(dòng)。在感知方面主要通過(guò)激光雷達(dá)、視覺(jué)相機(jī)、陀螺儀、里程器等傳感設(shè)備獲取環(huán)境信息;定位和路徑規(guī)劃主要通過(guò)SLAM(Simultaneouslocalizationandmapping，同步定位與地圖構(gòu)建)等導(dǎo)航定位技術(shù)結(jié)合傳感器實(shí)現(xiàn)。

三、中游本體制造

中游則是機(jī)器人本體，即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括手臂、腕部等，按照結(jié)構(gòu)形式，本體可以劃分為直角坐標(biāo)、球坐標(biāo)、圓柱坐標(biāo)、關(guān)節(jié)坐標(biāo)等類(lèi)型。

四、下游系統(tǒng)集成及應(yīng)用

下游是系統(tǒng)集成商，以自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)商(即系統(tǒng)集成商)為主，根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和用途進(jìn)行有針對(duì)性地系統(tǒng)集成和軟件二次開(kāi)發(fā)，生產(chǎn)出來(lái)的機(jī)器人只有通過(guò)系統(tǒng)集成之后，才能投入到下游的石化行業(yè)，為終端客戶(hù)所用。

石化機(jī)器人控制器

一、控制器簡(jiǎn)介

機(jī)器人控制器是機(jī)器人控制系統(tǒng)的核心大腦?？刂破鞯闹饕蝿?wù)是對(duì)機(jī)器人的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)、逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)求解，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的操作空間坐標(biāo)和關(guān)節(jié)空間坐標(biāo)的相互轉(zhuǎn)換，完成機(jī)器人的軌跡規(guī)劃任務(wù)，實(shí)現(xiàn)高速伺服插補(bǔ)運(yùn)算、伺服運(yùn)動(dòng)控制。機(jī)器人控制器由機(jī)器人控制器硬件和機(jī)器人控制器軟件組成。機(jī)器人控制器的軟件部分是工業(yè)機(jī)器人的“心臟”，隨著科技的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人從下位機(jī)到上位機(jī)的應(yīng)用軟件方面都有了不同程度的研究成果。

石化機(jī)器人控制器的主要任務(wù)是接收來(lái)自視覺(jué)、力覺(jué)等傳感器的檢測(cè)信號(hào)，根據(jù)操作任務(wù)的要求驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂中的各個(gè)伺服電機(jī)，進(jìn)而控制機(jī)器人在工作空間中的運(yùn)動(dòng)位置、運(yùn)動(dòng)姿態(tài)、速度、軌跡、操作順序及動(dòng)作的時(shí)間等，同時(shí)控制器也具有各類(lèi)輸入輸出接口、人機(jī)交互界面等，擁有編程簡(jiǎn)單、在線操作提示、使用軟件菜單操作和使用方便等特點(diǎn)。

二、主要控制器廠商介紹

控制器與機(jī)器人本體一樣，一般由機(jī)器人廠家自主設(shè)計(jì)研發(fā)。目前主流機(jī)器人廠商的控制器均為在通用的多軸運(yùn)動(dòng)控制器平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行自主研發(fā)，各品牌機(jī)器人均有自己的控制系統(tǒng)與之匹配，因此控制器的市場(chǎng)份額基本和機(jī)器人市場(chǎng)份額保持一致，發(fā)那科、庫(kù)卡、ABB、安川分別占據(jù)前四名，國(guó)內(nèi)企業(yè)控制器尚未形成市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，占比僅為20%左右。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)也有了較快的發(fā)展，一些傳統(tǒng)CNC設(shè)備的生產(chǎn)廠家憑借著已有的數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)開(kāi)始研制具有運(yùn)動(dòng)控制特征的產(chǎn)品，使得通用運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品開(kāi)始擴(kuò)展開(kāi)來(lái)。其中機(jī)器人專(zhuān)用運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和行業(yè)應(yīng)用的推廣也逐漸走向成熟和產(chǎn)業(yè)化，這類(lèi)企業(yè)以廣州數(shù)控、埃斯頓等為代表，他們不只開(kāi)發(fā)出機(jī)器人專(zhuān)用的控制系統(tǒng)，還借此進(jìn)入機(jī)器人行業(yè)，并成為國(guó)產(chǎn)機(jī)器人企業(yè)中的代表。

此外，國(guó)內(nèi)也誕生了一批專(zhuān)注于運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的企業(yè)，為無(wú)力研發(fā)自主控制器的小型工業(yè)機(jī)器人廠家提供解決方案，這類(lèi)企業(yè)以固高科技為代表，固高科技是國(guó)內(nèi)較早實(shí)現(xiàn)六軸機(jī)器人控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)之一，目前主要向工業(yè)機(jī)器人集成商提供控制系統(tǒng)平臺(tái)。

目前國(guó)產(chǎn)控制器與國(guó)際先進(jìn)水平相比還存在較大差距，主要體現(xiàn)在核心底層算法上，例如參數(shù)自整定，抑震算法，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)補(bǔ)償?shù)鹊龋瑢?dǎo)致國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人精確性、穩(wěn)定性、故障率和易用性等關(guān)鍵指標(biāo)不如發(fā)那科、ABB、安川、庫(kù)卡“四大家族”的產(chǎn)品，這也和國(guó)內(nèi)廠家重硬件、輕軟件有關(guān)。當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人需要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作愈加復(fù)雜，想要在高速的運(yùn)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的控制，其背后需要的是長(zhǎng)期的多軸聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)積累，控制器必須足夠“聰明”，而先進(jìn)核心算法的缺失使國(guó)產(chǎn)控制器要想從“能用”到“好用”還有很長(zhǎng)的路要走。

三、2019-2022年石化機(jī)器人控制器市場(chǎng)規(guī)模測(cè)算

2019-2022年石化機(jī)器人控制器市場(chǎng)規(guī)模由1.89億元上升到4.64億元。

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