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盘点工业机器人四大家族的前世今生和技术优劣

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科技传媒网 WPR 2017-08-09 08:04

四大家族的起家皆是从事机器人产业链相关的业务,如ABB和安川电机从事电力设备电机业务,发那科研究数控系统,库卡最初从事焊接设备。最终他们能成为全球领先的

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图片来自“视觉中国”

【编者按】ABB的优点在于算法和种类齐全,但是价格偏高;德国库卡故障率较高,但是二次开发做的好,即便是小白也可以一天就上手;发那科精度非常高,但过载不行;安川电机稳定性好,但精度略差。

本文发于WPR,经亿欧编辑,供行业人士参考。

在世界工业机器人业界中,以瑞士的ABB、德国的库卡、日本的发那科和安川电机最为著名,并称工业机器人四大家族。

它们在亚洲市场同样也是举足轻重,更占据中国机器人产业70%以上的市场份额,几乎垄断了机器人制造、焊接等高阶领域。下面我们来揭开这四大家族的神秘面纱吧。

不管是历史原因还是文化差异,亦或者是理念的影响,从这四大主力的机器人企业的产品中我们可以看到一个企业在面对市场的变化而选择的发展路径,而谁能够走得更远,同样由市场决定。

那么,对比发那科、ABB、安川、库卡的机器人,它们的机器人产品都有哪些各自的特点,优劣势分别是什么?

一、瑞士ABB

ABB是一家由两个历史100多年的国际性企业(瑞典的ASEA和瑞士的BBC Brown Boveri)在1988年合并而成,名列全球500强,总部坐落于瑞士苏黎世。

ABB的业务涵盖电力产品、离散自动化、运动控制、过程自动化、低压产品五大领域,以电力和自动化技术最为著名。ABB拥有当今最多种类的机器人产品、技术和服务,是全球装机量最大的工业机器人供货商。

ABB强调的是机器人本身的整体性,以其六轴机器人来说,单轴速度并不是最快的,但六轴一起联合运作以后的精准度是很高的。

1、核心领域

ABB的核心技术是运动控制系统,这也是对于机器人自身来说最大的难点。掌握了运动控制技术的ABB可以轻易实现循径精度、运动速度、周期时间、可程序设计等机器人的性能,大幅度提高生产的质量、效率以及可靠性。

2、盈收情况

ABB的股票分别在苏黎世、斯德哥尔摩及纽约的股票市场上市买卖。而营收中有一半以上是来自欧洲市场,五分之一来自亚洲、中东和非洲,四分之一来自北美和南美洲市场。截至2016/3/8公司市值约415亿美元,收入约为355亿美元,净利19亿美元。

3、技术:算法最好,但略贵

以“专业严谨,实用至上”著称的ABB最早是从变频器开始做起的,传承了瑞士严谨的企业精神,在世界占据着重要的位置,在中国,大部分的电力站和变频站都是ABB做的。

对于机器人自身来说,最大的难点在于运动控制系统,而ABB的核心优势就是运动控制。可以说,ABB的机器人算法是四大主力品牌中最好的,不仅仅有全面的运动控制解决方案,产品使用技术文档也相当专业和具体。

据悉,ABB的控制柜随机附带Robot Studio软件,可进行3D运行模拟以及联机功能(复制文件、编写程序、设置系统、观察I/O状态、备份及恢复系统等多种操作)。与外部设备的连接支持多种通用的工业总线接口,也可通过标注输入输出接口实现与各种品牌焊接电源、切割电源、PLC等的通讯。此外,ABB的控制柜还可以自由设定起弧、加热、焊接、收弧段的电流、电压、速度、摆动等参数,可自行设置实现各种复杂的摆动轨迹。

ABB还讲究机器人的整体特性,在重视品质的同时也讲究机器人的设计,但众所周知是,配备高标准控制系统的ABB机器人价格都很贵。此外,有不少的企业反应在四大主力品牌中,ABB的交货期是最长的。

二、德国库卡(KUKA)

德国库卡于1898年在德国奥格斯堡建立,最初主要专注于室内及城市照明,不久后开始涉足其他领域。1973年研发了名为FAMULUS的第一台工业机器人。

库卡公司主要客户来自汽车制造领域,同时也专注于向工业生产过程提供先进的自动化解决方案,更涉足于医院的脑外科及放射造影。

1、涉足领域

库卡机器人可用于物料搬运、加工、点焊和弧焊,涉及到自动化、金属加工、食品和塑料等产业。

使用库卡机器人的用户群体包括:通用汽车、克赖斯勒、福特、保时捷、BMW、奥迪、奔驰、福斯、法拉利、哈雷、波音、西门子、宜家、施华洛世奇、沃尔玛、百威啤酒、BSNMedical、可口可乐等著名大咖级企业。

不仅如此,库卡的机器人还被广泛用于食品工业、物流运输、建筑产业、玻璃制造业等。

2、盈收情况

截至2016/3/8,库卡公司市值约35亿美元,收入约31亿美元,净利率3%。公司系统集成业务和工业机器人本体业务收入占比分别约为58%、42%。

3、技术:操作简单,但故障率较高

去年,美的收购库卡的事件可谓让库卡火了一把。如果说ABB是汽车中的奔驰,那么库卡就是汽车中的宝马,虽说同是高端汽车,但是宝马的返修率要高于奔驰。据悉,相对于ABB、发那科等机器人,库卡机器人的返修率是较高的。有知情人士反应,曾使用过库卡的机器人,几乎每天都有一台机器人出故障。

库卡在国内销售的优势在于它的二次开发做的好,就是一个完全没有技术基础的小白,甚至文化水平只是初等的学生用库卡的软件,一天之内就可以上手操作;在人机界面上,为了迎合中国人的习惯,库卡做得很简单,就像玩游戏机一样好用,相比较之下,日系品牌的机器人的控制系统键盘很多,操作略显复杂。

值得一提的是,库卡在重负载机器人领域做的比较好,在120KG以上的机器人中,库卡和ABB的市场占有量居多,而在重载的400KG和600KG的机器人中,库卡的销量是最多的。

三、日本发那科(FANUC)

FANUC公司创建于1956年,三年后首次推出了电液步进电机,进入70年代,得利于微电子技术、功率电子技术,尤其是计算技术飞速发展,FANUC公司毅然舍弃了使其发家的电液步进电机数控产品而开始转型。

1976年FANUC公司研制成功数控系统,随后又与SIEMENS公司联合研制了具高水平的数控系统,从那时起,FANUC的产品日新月异,年年翻新,成为当今世界上数控系统、设计、制造、销售实力最强的企业之一。

1、核心领域

FANUC公司是全球专业的数控系统生产厂,FANUC工业机器人与其他企业相比独特之处在于:工艺控制更加便捷、同类型机器人底座尺寸更小、更拥有独有的手臂设计。

2、盈收情况

截至2016/3/8,FANUC公司市值约235亿美元,收入约61亿美元,净利率约27%。公司一直保持着较高的盈利能力,长期毛利率在40%以上。

3、技术:精度非常高,但过载不行

被称为当今世界数控系统科研、设计、制造、销售实力最强大的企业,发那科关于数控系统的研究可以追溯到1956年,具备前瞻性的日本技术专家预见到3C时代的到来,并组建了科研队伍。

历史的沉淀造就了发那科在精度上的优势,因为在数控机床的加工过程中,其所加工的零部件的精度直接影响产品的质量,部分机械零部件和精密设备的零部件对加工精度的要求非常高。

而将在数控系统的优势用于机器人身上,发那科的工业机器人精度也很高,据悉,发那科的多功能六轴小型机器人的重复定位精度可以达到正负0.02mm。此外,发那科工业机器人与其他企业相比独特之处在于:工艺控制更加便捷,同类型机器人底座尺寸更小、更拥有独有的手臂设计。

值得一提的是,发那科更将数控机床精加工的刀片补偿功能应用在机器人身上,从算法上植入了刀片补偿的功能,这使得机器人在精加工切割的过程中可以实现一圈一圈往里边走,而安川的机器人本体本身不具备这个功能,要实现这一功能只能通过二次开发进行功能补偿,而这也是很有些客户反映安川机器人不太方便的地方。

据悉,在精加工按照部件边缘进行切割的过程中,切割的刀一般是圆柱形的,就像铣刀一样,在铣了10个件之后,可能会磨损一点点,铣的量越多,磨损就会越大,如果再按照原来的数据去铣,就会有偏差,这个时候就需要有一个补偿值,比如说这把刀加工100个件之后,需要补偿1毫米,加工200个件之后就需要补偿2毫米,而本身数控系统就有这个刀片补偿的功能。

但是,发那科在机器人的稳定性上,做得还不是最好,据悉,在满负载运行的过程中,当速度达到80%的时候,发那科的机器人就会报警,这也说明了发那科机器人的过载能力并不是很好。所以发那科的优势在于轻负载、高精度的应用场合,这也是发那科的小型化机器人(24KG以下的)畅销的原因。

四、安川电机(YASKAWA)

创立于1915年,是日本最大的工业机器人公司,总部位在福冈县的北九州岛市。

1977年,安川电机运用自己的运动控制技术开发生产出了日本第一台全电气化的工业用机器人,此后相继开发了焊接、装配、喷漆、搬运等各种各样的自动化作用机器人,并一直引领着全球产业用机器人市场。

截至2015年9月,安川电机累计出售机器人台数已突破28万台,成为全球机器人销量冠军!

1、核心领域

安川电机主要生产的伺服和运动控制器都是制造机器人的关键零件。安川电机之所以可以掌握核心科技与其有着近百年专业电气的历史密不可分,这让安川电机在开发机器人方面有着独特优势。

安川电机相继开发了焊接、装配、喷涂、搬运等各种各样的自动化作业机器人,其核心的工业机器人产品包括:点焊和弧焊机器人、油漆和处理机器人、LCD玻璃板传输机器人和半导体芯片传输机器人等,是将工业机器人应用到半导体生产领域最早的厂商之一。

2、盈收情况

截至2010/3/8安川电机公司市值约35亿美元,收入约37亿美元,净利率约6%。公司运动控制、工业机器人、系统工程和驱动控制四项业务收入占比分别为47%、36%、12%和4%。

3、技术:稳定性好,但精度略差

传承了近百年的电气电机技术,安川的AC伺服和变频器市场份额稳居世界第一,1977年,安川研发出日本首台全电气式产业用机器人MOTOMAN。

安川是从电机开始做起的,因此它可以把电机的惯量做到最大化,所以安川的机器人最大的特点就是负载大,稳定性高,在满负载满速度运行的过程中不会报警,甚至能够过载运行。因此安川在重负载的的机器人应用领域,比如汽车行业,市场是相对较大的。

但相比较发那科的机器人来说,安川机器人的精度没有那么高,在同等价格的基础上,如果客户要求精度高的话,往往会选择发那科的机器人。

但好在安川机器人价格优势明显,可以说是四大品牌中价格最低,性价比较高的,安川的焊接机器人包括焊接包,报价才13/14万,与松下的焊接机器人相比较,安川走的是批量化的道路。

与知名企业连手,相辅相成

工业机器人本体中最好的当属欧洲产品,以库卡最为顶级。而当四大家族进入亚洲市场后,ABB机器人国产化的质量有所下降,日本的安川、发那科与欧美产品相比则CP值较高,更加符合在华的客户需求。

如今,机器人厂商通常更喜欢与知名品牌车厂进行合作绑定,如福斯汽车只用库卡、通用主要用发那科、欧系品牌更钟情于ABB等等,这与产业四大家族的策略调整息息相关。

四大家族的起家皆是从事机器人产业链相关的业务,如ABB和安川电机从事电力设备电机业务,发那科研究数控系统,库卡最初从事焊接设备。最终他们能成为全球领先的综合型工业自动化企业,都是因为掌握了机器人本体及其核心零件的技术,并致力投入研究而最终实现一体化发展,这才有了今日工业机器人四大家族的美誉。

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