機器人關節破壟斷 | 嘉賓案例

【婷姐推薦語】

這是「我有嘉賓」為您帶來的第238個案例。

中國機器人產業在世界地位如何？這是一個關注並不高的領域，很多人容易把人工智慧與機器人混為一談，實際上前者是計算機科學的分支，後者則以精密製造為主。不同於BAT、科大訊飛、曠視科技等企業已經把中國的人工智慧技術拉到全球前列的情況，中國的機器人技術與產業水準還相當落後。

從2013年開始，中國成為全球最大的機器人市場。然而，在這個龐大的市場裡，國產機器人佔比僅為5%左右。究其原因，三大核心零組件難以自給是國產機器人發展的瓶頸。

精密減速器、伺服電機和控制器是工業機器人的三大核心部件，其中精密減速器是研發難度最大、佔機器人本體成本最高的部件，在一些小型機器人上，精密減速器成本甚至超過了50%。

精密減速器又包括RV減速器和諧波減速器，前者更多地應用在大型機器人上，而後者主要應用於中小型機器人上。隨著機器人應用領域的不斷拓展，中小型機器人需求大幅增加，諧波減速器具有更大的增長潛力。僅以電子行業測算，國內諧波減速器市場就有10億元以上的新增市場空間。

曾經，諧波減速器市場被日本企業高度壟斷。國內廠商核心零組件主要依賴進口，採購成本遠高於國際同行，製造成本高企成為國產機器人企業發展的桎梏。然而，這種情況在2013年被本土民營企業蘇州綠的所打破。

攻克了小型機器人用精密減速器的技術和生產，綠的憑藉高性能、壽命久、交期短、價格低、服務優等諸多優勢逐漸嶄露頭角，在國內市場佔有率超過50%，讓諧波減速器價格下降了30%-40%，之後綠的還拓展了國外市場，成為該領域全球出貨量排名第二的企業。

1999年創立、2003年註冊的蘇州恆加金屬製品有限公司是蘇州綠的的前身，紮根在太湖邊，以做代工起家，默默在精密機械加工領域積澱多年。精密儀器代工處於整個產業鏈的最低端，含金量不高，賣到歐洲的零組件售價只為歐洲本土企業的十之二三。

2003年前後，一個偶然的機會，綠的高管聽到國際巨頭ABB的工作人員對日本公司高度壟斷諧波減速器的做法頗有怨言。諧波減速器是什麼？有著怎樣的市場前景？綠的創立者之一左昱昱決定去日本考察，之後他意識到精密儀器代工未來將是一片紅海，競爭激烈且極易被取代，企業需要為轉型早做準備。

於是綠的從技術團隊中抽調3人組成研發小組，先行做諧波減速器的理論研發。但是作為一種相對精密的機械儀器，研發減速機對企業的要求非常高，而且前期需要特別大的成本投入，所以綠的的研發進展比較緩慢。然而，2006年發生了一件事，讓綠的的創立者們意識到他們必須加快轉型步伐，從此開始加大對諧波減速器項目的投入。

當時，綠的有一位製造離心機的歐洲客戶，離心機的核心部件是潤滑系統，包括1根軸和3個零件，其中3個零件的加工是交給綠的來做的，綠的想向這個客戶企業爭取他們把軸也交給自己來加工。

經過測試，綠的的樣品質量很好，而且報價僅為1000元人民幣，與歐洲那邊1000歐元的報價相比可謂物美價廉。本以為勝券在握的綠的卻遭到了客戶的拒絕。當對方被問及為何沒有把訂單交給綠的來做時，對方回答說：

「你們已經負責了3個零件的加工，如果將軸也交給你們做，那不就等於把高速離心機的核心技術都給了你們嗎？這個技術稍加改造後，還可以用來濃縮鈾，這怎麼得了？」

受到很大刺激的綠的高層此時深深意識到，一定要來做些能讓自己在行業內站穩腳跟的事情。那麼到底做什麼呢？有人建議仿製日本的減速器產品，但是綠的的高管們覺得如果靠模仿就能成功，聰明人那麼多，這條路早就被走完了，日本產品全球壟斷三四十年，顯然不是輕易可以模仿和拷貝得了的。

模仿行不通，要想轉型生產減速器就只能走自主研發的「原創」路線了。之前已經開始的諧波減速器的理論研發尚在進行，這對綠的來說是一個艱難但卻非常適合的方向。

因為機器人產業是伴隨著汽車工業發展起來的，與汽車工業配套的都是大型機器人，均使用RV減速器，RV減速器就像人腳上的關節，具有很強的載力。後來隨著應用領域的擴展，小型機器人逐漸興起，與之相配的諧波減速器就像人手上的關節，體積小，重量輕，精度高，具有廣泛的市場需求。

2003年之前，RV減速器市場佔比達85%。但之後，隨著機器人產業朝著小型化的方向前進，諧波減速器的需求越來越多。由於諧波減速器被日本企業在全球範圍內長期壟斷，甚至連歐洲的一些自動化巨頭都受製於日本企業，所以國內機器人企業拿到諧波減速器的價格比歐洲企業貴，比日本企業更貴。國內拿到手要1萬人民幣的產品在國際上才兩三千元。

看準方向後，綠的決定從代工的紅海殺入諧波減速器的藍海，不斷將每年代工的幾千萬利潤全部「砸」進諧波減速器的研發。現在來看，當時的這個決策很有遠見，但是當時光有遠見肯定是不夠的，還需要能夠堅持。綠的在諧波減速器技術研發上前後共投入兩億多費用，這對一個代工民營企業來說，還是很「瘋狂」的。

實際上，當時看到這個機會並開始投入的企業有十來家，但最後僅有綠的一家堅持了下來。經過三年多的艱苦奮戰，終於，在2009年年底，蘇州綠的生產出了首部諧波減速器樣機，並在國內外多家權威機構一一通過測試，第二年產品性能各項指標就已達到甚至超越日本同類產品。

2012年，通過了庫卡、ABB等國際機器人製造企業20000小時壽命精度測試（及格線是6000小時）的綠的，首次把諧波減速器產品推向市場就售出了數百台。隨著綠的產品的推出，日本減速器巨頭企業在中國市場節節後退，中國企業採購的減速器產品價格大幅下降，機器人製造成本隨之降低。

不僅如此，綠的的產品還吸引了國際企業的注意力，大概因為天下苦日本壟斷久矣，早在研發階段部分國際機器人公司就已經盯上了綠的，主動前來接觸。綠的產品性價比高、優勢顯著，很快就暢銷於國內大部分地區和日本、美國、俄羅斯等多個國家，向富士康、UR機器人、科爾摩根等諸多國際知名機器人企業批量銷售。

2015年，經歷了十多年的艱苦努力，綠的減速器產品終於實現了收支平衡；2016年，綠的諧波減速器銷量突破6萬台，佔據國內60%的市場份額；2017年，其銷量銳增至11萬台，而且「產多少就能銷多少」。之後綠的著重進行技術和產品的改進和持續創新，以圖更大進步。

?

技術致勝

大而不強是中國製造業企業中存在的一個較為普遍的現象。發達國家由於起步早，在基礎工業領域積累了大量的經驗，因而領跑賽道。中國企業要想迎頭趕上甚至實現產業內的超越，必須放棄純粹的模仿或者一味的逆向工程，通過開展具有顛覆性的研發工作和實現產品技術的快速迭代才有機會。

綠的正是因為認識到了這一點，十多年裡一直堅持原創乃至具有顛覆性的基礎研發工作才實現了產業的彎道超車。今年4月25日，綠的在其和北京立德共同承辦的「智能製造產業科技創新論壇」上，發布了面向未來的新一代Y系列（model Y）諧波減速器。

Y系列是綠的採用獨有專利設計的，擁有全新結構和齒形設計、採用特製的柔輪及軸承材料和熱處理工藝的新產品，扭轉剛度提升了一倍，單向傳動精度提升了兩倍以上。目前Y系列產品全球精度最高，傳動精度控制在了10弧秒以內，並且徹底解決了振動耦合的問題。這一系列產品適用於高端工業自動化、高端協作機器人，代表了諧波減速器的未來發展方向，預計今年第四季度投入市場。

此外，綠的公司還同時發布了精度保持壽命超過20000小時的N系列諧波減速器，是目前已知的國際最高壽命水準。N系列產品在具有超長壽命的同時還具有精度高、承載高、溫升小、效率高、運行平穩、抗衝擊能力強等多種特性。

僅僅幾年間國產的諧波減速器產品技術就已經走在了世界前列，綠的在這一領域的努力功不可沒。要知道，在2013年以前，能夠規模化生產性能可靠的精密減速器的企業幾乎都在日本。其中納博特科的RV減速器約佔減速器全部市場的60%，Harmonica的諧波減速器約佔減速器全部市場的15%。

而在諧波減速器領域，Harmonica幾乎佔據了全球所有的市場份額，不誇張地說，在機器人生產製造方面，日本企業說跪著全球機器人企業就沒幾家能站著。這種情況直到蘇州綠的的產品上市才得以改觀。

為了製造出真正屬於自己的產品，實現諧波減速器的「中國造」，綠的完全跳出傳統齒輪的漸開線設計理論，運用不同的計算方法進行數學建模，在不斷地試錯中藉助自主研製的3D模擬模擬軟體進行批量化、系列化的產品設計。

產品擁有具有自主知識產權的P形齒，精度、壽命、噪音控制均達到甚至超越國外同類產品，並結合大量實驗、應用數據實現快速迭代升級。目前綠的已經擁有20多個產品系列、上千種規格的諧波減速器，可以滿足上百種應用場景的需求，而且每年還會推出近百款新產品和升級產品。

技術創新和應用的結果就是綠的產品各項指標都超越了日本產品。以綠的的一款擁有6個「關節」的機器人為例，根據預先設定好的程序，其可以循環做出一系列有難度的精細動作，包括「扭轉」「揮臂」「握手」「投籃」等，且看上去比人體的手臂更靈活有力。這款6關節串聯機器人使用了6款綠的自產的諧波減速器，以生產數位相機為例，它平均十幾秒即可完成一台相機的組裝，速度上完勝人工。

因為綠的在技術方面的創新，2012年綠的作為諧波減速器編制技術審查會的主要起草方制定了國內首個機器人零組件的國家標準。經過一年多的嚴格審核，2014年5月，國家質檢總局、國標委聯合下發通知，由綠的作為主要負責部門起草的《機器人用諧波齒輪減速器》於2014年12月31日正式實施。

這一國家標準的推出，對促進我國諧波傳動技術進步和產品升級，推動我國整個機器人行業的健康發展具有十分重要的意義。目前綠的在諧波傳動領域已擁有40多項國家專利，在起草《機器人用諧波齒輪減速器》之後，還作為主要編制起草方起草了《小模數精密齒輪傳動裝置試驗方法》等國家標準。

公司也成為江蘇省認定的高新技術企業，其生產的精密諧波減速器獲得江蘇省2014年中小企業「專精特新」產品，獲得2014年度高工機器人零組件類金球獎等，如今的綠的正在謀求更多資本的支持以實現更大的技術創新和規模化生產。

未來發展

綜合來看，綠的作為一家從事工業元器件的行業企業，能夠成功的關鍵在於其「走了原創的路」，始終把自主創新作為發展的重要手段，以實現核心技術、關鍵共性技術的自主研發和產業化為追求，每年在研發上的投入都超過企業營收的10%，而且形成了諧波減速器全產業鏈平台。

雖然全球有多家企業同樣在生產諧波減速器，但主要用於軍品和國家項目，暫時還達不到小型機器人諧波減速器的要求，而綠的具有很強的競爭優勢，這使得綠的的利潤水準得以大幅提升，從代工時不到10%到有了自己的品牌後能夠輕鬆實現百分之四五十的利潤。

利潤反哺研發，形成正向循環。儘管在產能方面綠的和日本企業還差距較大，但是綠的好在效率更高，日本企業推出新品一般需要兩到三年，綠的有時僅需半年，所以目前在諧波減速器領域，綠的保持著中國第一，世界第二的位置，而且未來發展前景廣闊。

諧波減速器應用到越來越高端的醫療、半導體等行業是未來發展趨勢。隨著60萬台/年的50畝新廠房的投入使用，加上原有的20萬台/年的產能，綠的在用戶成本、產品交期、產品質量一致性、柔性化定製等方面將會邁上一個新的台階。

為適應協作機器人、服務機器人、特種機器人等的快速發展需求，綠的作為硬體廠商專註於精密加工製造等苦活、累活，協助整機廠商實現個性化、定製化的產品開發，從而有更多精力專註於系統控制、軟體與集成應用等方面的工作。

比如綠的適時推出的中空結構的一體化諧波減速模組，融合集成諧波減速器、超扁平力矩電機、EtherCAT匯流排型驅動器、絕對值中空編碼器、製動器、智能感測器等於一體，大大節約了整機用戶硬體加工、裝配及測試成本，增強了整機產品的一致性和可靠性，簡化了用戶的安裝使用時間和成本。

諧波減速模組的集成化不是簡單的硬體「1+1」，而是從設計、精密加工、智能製造和精密管控等方面實現大的提升，在設計、加工、裝配、檢測，減速模組等方面都具有非常高的精度、高轉矩/體積比、低溫升和超緊湊尺寸，能夠實現極低振動和平滑運行，防護等級極高，勝任惡劣工作環境的綜合性改進。

然而，雖然近幾年來國產減速器發展迅速，進口替代顯著加快，訂單不斷增多，但要做到國產精密減速器領域健康有序的發展，還要從如下幾個方面深挖產業背後的不足，認清行業發展現狀以便能夠更好地前行。

首先，作為以原創技術和產品贏天下的綠的要堅決把握好整個技術體系。國內減速器產品若要突出日本企業的包圍，形成具有競爭力的品牌，應該在做到技術跟蹤的同時具有更高的追求，達到能夠完成自主創新的水準。只有擁有具有自主知識產權的顛覆性創新技術，才能更快看到曙光。

其次，制定全面系統的行業標準。目前減速器行業國際標準的缺失使得一部分企業在發展過程中比較迷茫。建立健全基於用戶要求的行業標準有助於企業為客戶提供高質量可持續的產品。

第三，生態體系的建立事關行業發展全局和走向。綠的諧波作為行業領頭羊，想要建立持續的領先優勢，還需要構建好行業的整體生態，除去對上遊廠家共性需求的把握，繼續完善下遊材料、檢測以及評估體系也至關重要。

第四，一定要嚴把質量關，無論是材料、熱處理還是加工技術、質量體系的保障都非常重要。作為製造業大國，質量問題還是比較多的，所以，對於在一個新崛起的科技產業裡如何建造一個好的質量體系，需要予以高度重視。

總之，綠的在諧波減速器方面的技術突破，邁出了中國機器人掌握核心技術的關鍵一步。但前路漫漫，行業整體的發展還亟待提升，尤其是在工業機器人減速器技術方面的突破還有待努力。只有完全攻克了減速器技術，才能看到我國機器人產業的未來和希望。