2023机器人执行器行业产业链、竞争格局及相关公司分析报告.pdf

1、2023 年深度行业分析研究报告 1/42 行业研究报告 慧博智能投研 目录 目录 一、机器人执行器概述.1 二、机器人执行器产业链.7 三、机器人执行器组成及竞争格局.15 四、执行器技术壁垒.34 五、执行器相关公司.38 一、机器人执行器概述一、机器人执行器概述 1.机器人执行器机器人执行器机器人通常由执行机构、驱动系统、控制系统和传感系统四部分组成。机器人执行机构是机器人赖以完成工作任务的实体，通常由一系列连杆、关节或其他形式的运动副组成。工业机器人按臂部的运动形式分为四种：直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩

2、；关节型的臂部有多个转动关节。这些运动都需要执行器来完成。2/42 2.执行器作用执行器作用执行器决定机器人的负荷和工作精度。机器人的技术参数反映了机器人可胜任的工作、具有的最高操作性能等情况。主要包括：自由度、额定负载、工作空间、工作精度。其他参数还有：工作速度、控制方式、驱动方式、安装方式、动力源容量、本体质量、环境参数等。（1）自由度）自由度工业机器人的自由度是根据其用途设计的。机器人的自由度反映机器人动作的灵活性，自由度越多，机器人就越能接近人手的动作机能，通用性越好，可用直线移动、摆动或者旋转动作的数目来表示。自由度越多，结构越复杂，对机器人的整体要求越高。工业机器人把机械臂上每一个

3、关节都当作一个独立的伺服机构，即每个轴对应一个伺服器，每个伺服器通过总线控制，由控制器统一控制协调工作。（2）额定负载）额定负载额定负载也称有效负荷，是指正常作业条件下，工业机器人在规定性能范围内，手腕末端所能承受的最大载荷。工业机器人负载范围较大，一般为 0.52300kg。当负载较大时，提高电机的功率不划算，可以在适宜的速度范围内，通过减速器来提高输出扭矩。伺服电机在低频转速下容易出现发热和低频振动，对于长 3/42 时间工作的工业机器人不利于确保其精确可靠的运行。精密减速器使伺服电机在合适的速度下运转，并精确地将转速降到工业机器人各部位需要的速度，提高机械刚性的同时，输出更大的力矩。（3

4、）工作精度工作精度 重复定位精度取决于机器人关节减速机及传动装置的精度，绝对精度取决于机器人控制算法、编码器精度、减速及传动装置精度等的综合表现。一般来说，机器人的重复精度高于绝对精度。要提高机器人的绝对精度，需要进行高精度标定。标定可以分为三级：一级未驱动器与关节传感器的标定，即确定关节位移传感器产生的信号与实际关节位移之间的关系；二级在一级基础上，加入机器人几何参数的标定，针对各组成连杆的运动变量误差和各连杆结构参数误差引起的位姿误差；三级为非几何标定，针对由关节柔度、摩擦、间隙以及连杆柔度等因素引起的误差。在标定过程中，测量是进行参数辨识和补偿之前的重要环节，包括关节位移测量和机器位姿测

5、量。位姿测量方法又包括接触式和非接触式，其中接触式测量对机器人位姿限制较大；非接触式测量中，三坐标测量机只能测量小型机器人，而激光跟踪仪对环境影响较为敏感，同时操作复杂，测量时间长。4/42 （4）工作空间工作空间 工作空间又称工作范围、工作行程，是指工业机器人作业时，手腕参考中心（即手腕旋转中心）所能到达的空间区域，不包括手部本身所能达到的区域，常用图形表示，P 点为手腕参考中心。工作空间的形状和大小反映了机器人工作能力的大小，它不仅与机器人各连杆的尺寸有关，还与机器人的总体结构有关，工业机器人在作业时可能会因存在手部不能到达的作业死区而不能完成规定任务。由于末端执行器的形状和尺寸是多种多样

6、的，为真实反映机器人的特征参数，工作范围一般是指不安装末端执行器时，可以达到的区域。综上，执行器是机器人的关键零部件，对机器人的负荷和精度有重大影响。减速器是一种减速传动装置，可以通过降低转速而提高扭矩，以传递较大的负荷，克服伺服电机输出的扭矩较小的缺陷。3.执行器特点执行器特点 执行器具备复用性强、价值量高两大特点。执行器具备复用性强、价值量高两大特点。5/42 （1）复用性强复用性强 执行器采用标品化设计，复用性强，具备大规模批量生产可能。在特斯拉之前，人形机器人硬件设计高度定制化，各关节采用不同型号、类型的执行器，因此成本高昂；特斯拉在其人形机器人上展现了其规模化降本能力，虽然全身使用