【研究報告 | 中國算法軟件開發行業現狀及發展趨勢分析研究報告】

　　摘要：控制器是工業機器人的大腦，我國工業機器人控制器技術近年不斷突破，新松、新時達等本土廠商國際競爭力提升顯著。本文從控制器概述、國內控制器市場格局、代表性企業及國內外技術差距等維度對我國工業機器人控制器技術進行了分析。

　　近年來，我國工業機器人控制器技術突破顯著，在控制器硬件方面，新時達、新松等我國國內主要工業機器人控制器企業其技術已經達到世界領先水平，但在軟件方面由于核心算法缺失，采用國產控制器的工業機器人本體在穩定性、故障率、易用性等關鍵指標方面與ABB、Yaskawa、KUKA、FANUC仍有差距。

　　工業機器人控制器概述

　　控制器是工業機器人的三大核心部件之一，具有控制工業機器人的工作體態、運動軌跡、空間位置、操作順序等功能。工業機器人控制器包括硬件和軟件兩個部分，其中硬件主要是工業控制板卡，軟件主要是控制算法和二次開發等。目前我國工業機器人控制器生產廠商在硬件技術方面與國外差距較小，但在軟件方面國產品牌在穩定性、響應速度、易用性等方面還有差距。

表 1 工業機器人控制系統組成、分類及功能

　　日系品牌主導國內市場，新松等國內廠商發展迅速

　　近年來國產工業機器人控制器發展迅速，其中華中數控股份有限公司、新松機器人自動化股份有限公司、新時達電氣股份有限公司等本土企業的相關產品均已經達到國際先進水平，但在軟件方面，國產品牌在穩定性、響應速度、易用性等指標與國外先進產品仍有差距。截至2017年，日系品牌占據國內工業機器人控制器市場份額的49.50%，歐美品牌占30.10%，國產品牌占比約12.20%。

圖 1 國內工業機器人控制器市場格局

　　截至2017年，國內工業機器人市場主要代表性廠商包括ABB、KUKA、KEBA、FANUC、Yaskawa、新松、新時達、廣州數控、華中數控、匯川技術、固高科技等。其中FANUC、Yaskawa、ABB占據近40%的份額。目前ABB、KUKA、FANUC、Yaskawa擁有先進的核心算法，控制器產品在控制精度、穩定性、響應速度、二次開發方面的優勢顯著;國內的新松機器人在控制器領域突破顯著，其自主設計、研發的SIASUN-GRC控制系統已達到世界先進水平。

表 2 工業機器人控制器主要廠商情況

　　國內工業機器人控制器核心算法亟需突破

　　穩定性是衡量工業機器人的重要指標，控制器核心算法是決定控制器能否精確維持機器本體穩定性的核心技術。現階段我國新松機器人、新時達、匯川技術等國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，這使得我國自主生產的工業機器人在穩定性、故障率、精度等關鍵指標方面存在顯著的劣勢。未來工業生產對自動化程度要求將日益提升，這意味著對工業機器人自由度的要求將顯著提升。工業機器人的自由度高低由可移動的關節數目所決定，關節數越多，自由度就越高，位移精準度越出色。實現高自由度需要使用和裝配大量的伺服電機，而對伺服電機進行調控的核心部件就是控制器，這意味著一套控制系統所需要控制的伺服電機數量越多，其對應的機器人本體自由度越高，要達到這種要求需要工業機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鍵技術。為了滿足我國工業自動化的需求，盡快提升工業機器人控制器的性能，核心算法是我國工業機器人控制器廠商亟需突破的核心技術。

　　結語

　　控制器是影響工業機器人精度及穩定性的核心零部件，控制器性能的高低決定了國產工業機器人能否有效滿足我國工業自動化的需求。現階段雖然我國在工業機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。未來隨國內相關廠商技術能力的不斷提升，相信我國工業機器人控制器核心算法技術的突破終將實現。