重載機器人，國產(chǎn)機器人品牌的又一必爭地。

目前全球范圍內(nèi)重載機器人生產(chǎn)商主要包括庫卡、發(fā)那科、安川、ABB、川崎等，根據(jù)高工機器人調(diào)研顯示，全球重載機器人市場份額主要集中在前五大廠商。

某種程度來看，外資品牌憑借深厚的技術(shù)積累、嚴格的質(zhì)量把控、豐富的行業(yè)經(jīng)驗以及廣泛的品牌影響力，在全球重載機器人市場已占據(jù)了顯著優(yōu)勢。(注：庫卡已被美的私有化，不計入外資品牌。)

在此背景下，美的集團中央研究院院長孫年祥博士在3月8日的“美的藍橙實驗室首屆重載機器人學術(shù)論壇”上強調(diào)，重載機器人作為高端制造業(yè)的核心裝備，其發(fā)展水平直接關(guān)系到我國的工業(yè)競爭力和戰(zhàn)略安全。

作為依托美的集團的重載機器人全國重點實驗室，美的藍橙實驗室自2022年獲批準建設以來，堅持聚焦核心零部件、整機設計、智能控制等領(lǐng)域研發(fā)。孫年祥提出，美的藍橙實驗室不僅是美的集團科技創(chuàng)新的重要平臺，更要成為推動我國重載機器人技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的重要支點。

不止美的集團，埃斯頓、埃夫特、廣州數(shù)控、新松機器人、柴孚機器人、匯川技術(shù)、卡諾普、寶信圖靈、珞石機器人、艾創(chuàng)科技等多家國內(nèi)機器人產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，也在重載機器人領(lǐng)域奮起直追，以通過技術(shù)創(chuàng)新、深耕應用場景、構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)等方式，逐步打破國際壟斷。

重載機器人“國產(chǎn)替代”槍聲已響

一般來說，100KG及以上負載的機器人可視為重載機器人，部分應用場景的負載標準可能更高。在實際應用中，100KG至數(shù)噸的重載機器人類型多樣，涵蓋六軸工業(yè)機器人、移動機器人、四軸碼垛機器人等。

比如300KG-1000KG負載的六軸工業(yè)機器人，可用于汽車制造、機械加工、重工裝備、建材等行業(yè)，完成大型零部件的搬運、焊接、裝配等任務。

公開信息顯示，庫卡推出的KR Fortec系列重載機器人，負載范圍從360至600KG，與KR 1000 titan共同構(gòu)成完整重載產(chǎn)品線。另外，其KR Fortec ultra系列機器人適用于480至800KG重負載場景。

埃斯頓推出700KG級工業(yè)機器人，可廣泛應用于重工裝備、汽車、建材等行業(yè)，憑借這一突破，埃斯頓重載機器人成功入選工信部《首臺(套)重大技術(shù)推廣應用指導目錄(2024年版)》。此外，埃斯頓還將推出高達1000KG國產(chǎn)最大負載六關(guān)節(jié)機器人。

埃夫特董事長兼總經(jīng)理游瑋博士透露：“最新款的重載機器人，在2024年已經(jīng)實現(xiàn)了百臺以上的批量銷售。此外，負載500KG、700KG級別的產(chǎn)品，也是我們在加速研發(fā)和突破的領(lǐng)域?！?/p>

在2024年工博會上，柴孚機器人推出2.4噸負載重載機器人，這款機器人基于其力克RV減速器和柴孚系統(tǒng)，柴孚機器人伺服系統(tǒng)研發(fā)，專為極端工況設計，無論是在制造業(yè)、物流領(lǐng)域，還是在建筑和采礦等重工業(yè)場景，都能輕松應對。

另外，匯川技術(shù)推出了IR-R220系列六關(guān)節(jié)機器人，最大負載能力為220KG。珞石機器人也已推出了NB220系列機器人，負載達到220KG。廣州數(shù)控推出了GSK RB系列工業(yè)機器人，最大負載量達到500KG，已成功通過中國機器人CR認證。新時達也推出了有效負載165KG的SR165大負載機器人，以及有效負載180KG的SP180四軸碼垛機器人。

重載機器人待解痛點

盡管越來越多的國內(nèi)機器人廠商開始涌入重載機器人領(lǐng)域布局，且取得顯著成效，但目前仍然面臨多方面難題，比如精度和剛度提升困難、核心零部件存在短板、智能化程度不足等。

游瑋也指出，以往在重載機器人領(lǐng)域，國產(chǎn)設備的占比還不足3%。相比小型輕負載機器人，研發(fā)難點主要集中在核心傳動部件和運動控制技術(shù)上。

具體來看，由于重載機械臂屬于柔性多體系統(tǒng)，在重載高速啟停沖擊下，難以實現(xiàn)高精度的定位和軌跡控制。以航空航天領(lǐng)域為例，加工復雜曲面和交變重載工件時，現(xiàn)有技術(shù)難以滿足高精度要求，常出現(xiàn)攪拌摩擦焊縫偏離、機器人銑削顫振等問題。

作為重載機器人的核心零部件，RV減速機對傳動鏈剛度和精度影響重大，其軸承剛度和擺線針輪機構(gòu)精度分別是RV減速機剛度和精度的瓶頸所在，而現(xiàn)有改進措施難以滿足行業(yè)跨越式發(fā)展的需求，限制了重載機器人整體性能的提升。

在智能化方面，當前工業(yè)機器人主要依賴離線編程，缺乏在運行過程中自主調(diào)整和適應產(chǎn)品質(zhì)量、性能的智能編程能力。在人機協(xié)作方面，機器人與工藝難以形成閉環(huán)，難以像人類一樣在操作過程中實時檢測和調(diào)整。

除此之外，重載機器人在產(chǎn)業(yè)應用中成本較高，這限制了其在一些對成本敏感行業(yè)的廣泛應用，不利于市場的拓展和普及。

面對以上難題，工業(yè)機器人企業(yè)和科研機構(gòu)積極探索解決方案。美的集團藍橙實驗室借助基于V型開發(fā)流程的正向設計仿真平臺，融合多學科工具鏈，顯著提升了機器人的剛度與精度;集成雙編碼器、末端傳感器及視覺補償技術(shù)，實現(xiàn)全閉環(huán)控制，并開發(fā)出抗干擾運動剛度模型，有效解決了重載機器人在精度和剛度方面的難題。

據(jù)哈爾濱工業(yè)大學朱延河教授介紹，哈爾濱工業(yè)大學已聯(lián)合10家單位構(gòu)建“通用技術(shù)底座”，打破企業(yè)間技術(shù)壁壘，實現(xiàn)多譜系機器人算法與架構(gòu)的共享。此外，團隊還研發(fā)出負載1噸的輕量化高剛度樣機，通過參數(shù)化建模和迭代學習控制，將絕對軌跡誤差降至0.2mm以下，有效提升了工業(yè)機器人整機性能。

針對智能化不足問題，香港大學陳和平教授表示，其團隊采用統(tǒng)計學習+深度學習方法，優(yōu)化機器人工藝參數(shù)，提升制造質(zhì)量，裝配效率從1分鐘提升至10秒。南方科技大學鄭峰教授也透露，其團隊建立了300萬條具身智能數(shù)據(jù)集，開發(fā)可編輯仿真平臺，支持場景重構(gòu)與交互數(shù)據(jù)采集。

國產(chǎn)重載機器人“起勢”

隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)與機器人技術(shù)深度融合，重載機器人正朝著智能化、自主化、協(xié)作化的方向邁進。佛山市人民政府副市長陳新文指出，高精度的傳感器技術(shù)、先進的控制算法、以及輕量化材料的應用等，成為了重載機器人研究的重點。

為滿足航空航天、港口作業(yè)等領(lǐng)域的需求，重載機器人正朝著更高負載和更輕量化發(fā)展。事實上，埃斯頓、柴孚機器人等計劃推出更大負載的機器人產(chǎn)品，也都是在拓展重載機器人的應用邊界。

為擺脫國外核心部件依賴、增強產(chǎn)品競爭力，國內(nèi)機器人企業(yè)紛紛加大自主研發(fā)力度。例如，卡諾普專注于機器人控制系統(tǒng)研發(fā);珞石機器人在機器人運動控制算法、輕量化設計和智能化功能方面發(fā)力，能夠為重載應用提供高效、穩(wěn)定的解決方案;藍橙實驗室用滾珠絲桿和多電機并聯(lián)傳動替代傳統(tǒng)RV減速器;新松機器人的自主控制器實現(xiàn)硬件成本不變下的節(jié)拍提速。

在智能化進程中，AI全面賦能重載機器人。埃斯頓集成AI實現(xiàn)產(chǎn)線數(shù)字化管理，優(yōu)化生產(chǎn)計劃與資源配置;華數(shù)機器人計劃2025年重點發(fā)力產(chǎn)品創(chuàng)新、軟件賦能以及機器人與人工智能的融合;南方科技大學的300萬條具身智能數(shù)據(jù)集推動工業(yè)質(zhì)檢性能逼近人類專家水平。

總體來看，工業(yè)重載機器人行業(yè)在發(fā)展進程中已取得顯著成績，但也面臨技術(shù)瓶頸和市場挑戰(zhàn)。隨著AI技術(shù)的深度應用以及未來技術(shù)融合創(chuàng)新、生態(tài)標準建設和新興市場拓展，重載機器人將突破傳統(tǒng)工業(yè)邊界，滲透至航空航天、深海探測等新興領(lǐng)域，迎來真正的"黃金期"。