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新型工业化,工业机器人线缆要关注什么?
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新型工业化,工业机器人线缆要关注什么?

2024-01-30 11:17:53 来源:连接器世界网 作者:郑晓荧 点击:2589

【哔哥哔特导读】新型工业化之下,工业机器人稳步推动智能制造进程。机器人特种线缆作为机器人产业的重要组成部分,又将迎来怎样的发展?

新型工业化时代发展,对智能制造的要求不断提升,进一步拉动了工业机器人市场的发展速度。

据统计,2021年中国工业机器人市场的总出货量为23.6万台,同比增长40.1%。2022年我国工业机器人产量达到了44.31万套,同比上涨了21.04%

早在2021年的十四五规划中,就已明确提出要发展机器人产业,要求机器人行业要在提高产业创新能力,包括突破机器人系统开发、推进人工智能、5G大数据等新技术与机器人技术的融合发展。

在2023年9月中旬,全国新型工业化推进大会在京召开。会议提出要将高质量发展贯穿新型工业化全过程,要将工业化建立在更先进的技术基础上,把建设制造强国同发展数字经济、产业信息化等有机结合。

线缆是工业机器人当中不可忽视的存在,在智能制造稳步推进,工业机器人市场未来可期之下,特种线缆市场又有哪些值得关注的方面?

线缆

工业机器人不可忽视的存在

线缆在机器人结构中充当着血管和神经系统的角色,是工业机器人中重要的组成部分。工业机器人市场的增长也必然带动机器人特种线缆市场的增长。

根据《深圳市特种线缆产业发展白皮书(2022年)》(以下简称白皮书),通过对国内机器人生产企业的成长预期调查,预测几年内机器人线缆市场都维持增长状态,到2025年机器人特种线缆增长率将达到23%。

与服务型机器人相比,工业机器人的线缆在电压电流上面的要求会更高;其次工业机器人相比起普通服务型机器人在耐磨性方面要求会更高。

工业机器人线缆根据机器人结构可分为核心零部件用线缆、本体线缆以及系统集成线缆。以功能为区分,工业机器人线缆分为动力线缆以及信号传输线缆,这些线缆一方面维系着机器人动作的正常运行,另一方面保证信号传输的完整与稳定。

动力线缆将连接机器人控制器、示教器以及本体其他部分,能否具备良好的耐磨性、耐弯折性能以及能否有合理的布局等都会影响到机器人的稳定运行;而信号传输线缆主要在抗拉强度、柔性上具有较高要求。

新雅电线电缆(深圳)有限公司技术总监颜涛表示,当前在市面上机器人线缆处于百花齐放的状态。“每个公司的研发方向并不一样,有些针对工业类机器人,有些针对服务类机器人,又可分为动力线缆及数据传输线缆等等。”

颜涛认为,产品的附加价值更多是受到线缆的应用功能和使用寿命、工序复杂程度、线缆材料成本以及产品MOQ等因素的影响。比如,机器人动力线缆需求量大,结构相对简单,而数据传输线缆,特别是高清视频传输线缆,工艺复杂,测试要求严苛,后者的附加价值相对要更好一些。

线缆

发展一:协作机器人势头强劲

新型工业化不断推进,使得协作机器人、人形机器人以及圆形机器人等类型如雨后春笋般冒出,成为当前大众关注的热门领域。协作机器人作为新兴的品类,目前呈现出强劲发展势头,被广泛应用于多个领域中。

根据高工机器人产业研究所数据,2021年中国协作机器人市场规模达到了20.39亿元同比增长76.84%。随着工业化进程的不断加快,协作机器人的发展空间愈加广阔。据预测,到2028年协作机器人市场规模将增长到24.1亿美元,预计期间年复合增长率达到20.50%。

协作机器人以人机协作为主要操作方式,以小型化、灵活、安全为特性。相比起传统机器人,协作机器人更小型、灵活,安全系数也相对较高,应用场景更加广泛,是工业制造中新兴的机器人类型,为机器人的发展开启了新时代。

越疆机器人联合创始人刘主福向《国际线缆与连接》介绍,结合2023年越疆的发展情况来看,协作机器人目前在工业制造领域中较为热门的有新能源、半导体以及汽车零部件制造

而协作机器人在设计上更加注重人机交互和安全性,因此与普通的工业机器人不同,协作机器人对线缆的布局位置要求更为特殊,需要线缆满足具备碰撞检测功能和拖动示教功能的要求。

刘主福表示,因为协作机器人是一个多关节串联的结构,里面所使用到的线缆主要要求是拥有抗高柔性弯折次数较多。“我们一般要求它的弯折寿命达到1000万次以上。”

线缆

在刘主福看来,在大数据和人工智能技术与机器人的不断融合之下。未来协作机器人的感知能力会越来越强,自我决策能力也会越来越强,未来机器人能够达到只要给他们一个指令或数据,他们就可以自主去完成相应的指令。

刘主福将机器人的迭代比喻成幼童的训练过程。“就像我们以前说教一个小孩,会教他拿起一个东西,慢慢走一步,若看到他没有拿好,我们便会伸手进去再让他好好拿,这样去教。”

“那么未来就会慢慢变成,我发出指令让他去拿一样东西,至于如何拿、怎么完成这个动作就是机器人自己去完成操作了。”根据刘主福的观点,未来协作机器人在使用、调试、部署方面都有望迎来革新。

越疆身为下游终端整机企业表示,对线缆方面的要求首先是高柔性性能要维持、另一方面是抗干扰性需要更好。未来随着数据传输体量和速度不断增大,软件传输的性能还是要构建在硬件的基础之上。

“总的来说,未来主要是三个方向的发展,一是线缆的柔性性能需要更高;二是线缆的传输速率需要更高;三是线缆本身的信噪比需要更高。

颜涛认为,随着AI大模型、5G通信等技术的加持,工业机器人不断向数字化和智能化发展。在此之下,从动力线缆发展到数据传输线缆,在满足动态的使用寿命同时,还需要保证数据传输、音影视频传输的正常工作。

发展二:国产替代日程逐步加快

国产替代是机器人特种线缆另外一个重要的发展方向。虽然当前我国在机器人线缆方面取得较为突出的发展,但在国内中高端工业机器人及系统集成商所使用的本体电缆70%以上都仍然依赖进口,主要垄断权还是掌握在日系和欧系本体电缆上。

深圳市金泰科环保线缆有限公司技术总监金涛表示:“以前国外的企业根本就不待见国内厂商,一听说我们要卖电缆给他们,他们就会说不需要,会更偏向于使用日本的、德国的,一点也不给你机会。”

据统计,2022年我国中高端机器人线缆的国产化率约为30%,但在工业4.0和自动化生产的推动下,工业机器人电线电缆需求不断上升,为机器人国产替代化带来新的发展机遇。

金涛表示,“目前机器人线缆国产替代化的进程逐步加快。现在,国外企业遇到一些问题会开始来找我们的企业进行合作,也会进行定向开发。”

相比起依赖进口产品,国产替代化在价格上、交付周期上以及定制化服务商都具备优势。“客户需要什么样解决什么样的问题,我们就可以帮助客户解决问题。比如说他需要解决药水耐高温问题,那么我们就可以专门为他们解决耐高温问题。”以此就可以有更强的针对性,这样客户就慢慢接受了国内的一些厂商。

线缆

机器人线缆之所以难以实现国产替代化的重要限制是材料与工艺方面的瓶颈。根据《深圳市特种线缆产业发展白皮书》介绍,与普通线缆相比,机器人线缆除了要满足电性能、耐候性等基本要求之外,还需要经受长时间弯曲运动、大角度扭绞运动的环境。

这要求线缆的导体材料要韧性好、绝缘材料的耐拉伸、抗老化、耐候性等各种性能都更高。而我国的线缆在导体、绝缘材料上仍然处于弱势,若无法解决这些最基础原料问题,线缆行业的国产替代化进程的阻碍就依旧无法突破

金涛也表示,国产替代化突破的难点依旧在材料方面。“有些材料主要还是集中在国外。比如先前我们遇到客户提供需求,我们在做材料分析时还是发现所用到的材料国内较少。”

面对这样的难题,线缆企业们也在不断作出努力。“我们目前尽力在做的就是校企合作,与一些高校进行合作,中间碰到问题也会进行反馈,通过学校的力量给出寻找解决方案。”金涛介绍。

颜涛认为,机器人线缆市场是一个慢牛市场,终端对国内机器人线缆的认可、对线缆企业的认可,都需要一个验证的过程。机器人线缆企业对产品质量的提升,会直接反馈到工控设备的线缆使用寿命上,产品质量达到甚至超过进口产品时,市场才会认可,客户才会认可。

“这就需要首先客户愿意为你去试错;其次是在产品研发的工艺以及制造设备上和材料开发,包括导体和绝缘材料上去努力。”在颜涛看来,当机器人线缆产品品质提升,能够满足客户、满足机器设备的要求,替代是水到渠成的事情。

而品质的提升需要从材料,从制造设备和设计等各方面入手。在《白皮书》中也提及,生产设备和生产工艺是除材料之外需要去突破的发展瓶颈。

有危也有机,在国际贸易形势变化多端下,国产替代化进程逐步加快,也相较于先前取得突破。金涛表示,未来一方面线缆企业会希望扩大市场占有率,再在此基础上去不断开发新的产品。“不断扩大占有率后,才会有资金去研发新的产品,这就是我们通常讲的开发一代、生产一代再集中开发下一代。

发展三:标准制定稳步推进

“其实标准的制定就是为了提供统一规范,推动大家往生产更高质量的产品去发展,以此来避免低质量产品打乱市场。因为不断重复出现的低质产品无论是对行业还是客户而言都是伤害。”

刘主福表示,在协作机器人领域目前参考了部分工业机器人的传统标准,但在ISO/TS 15066的技术规范上还未完全形成标准。“这方面国内来说是缺失的部分。包括零部件的测量、验证和安全方面的标准都相对空白。”

越疆作为国内协作机器人头部企业,也在积极与各家联合,包括国家检测与评定中心、上电科等机构去完善标准的制定。

在线缆方面,标准的制定也经历了从无到有的过程。当前具有代表性的标准包括CRIA-003-2019工业机器人用柔性电缆标准、PFG2577机器人柔性线缆规范等。当前深圳市机器人特种线缆协会也在制定相关标准,并在协会内部以及部分公司客户上推广应用。

“先前相关标准的制定都是在国外,主要是针对于某一项测试,而我们这次标准的制定主要是整个体系的规范,覆盖下游端和上游端。”金涛表示,他们这次所制定的标准覆盖范围会更加广泛,与国外相比更加前沿。

结语

工业机器人市场看亚洲,亚洲市场看中国。作为工业制造大国,中国机器人线缆市场属于全球前列。未来随着产业升级转型,本土机器人市场将进一步扩大,旺盛的需求必然带动整个工业机器人线缆产业高速发展。

由此来看,随着市场的逐步扩大,像协作机器人、人形机器人等新兴领域会迎来新机遇;而国产替代化以及行业标准的制定也有望实现新的突破。在新的契机来临之际,仍需机器人线缆企业突破发展难题,集聚智慧共同推动行业进步。

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