【长文】国产工业机器人控制器的市场知多少
专题策划：熙文
本刊记者：叶兮 鸿嬴 陈远红
近年来，国内运动控制（包括CNC）技术有了较快的发展。一些传统生产数控设备的厂家开始研制具有运动控制特征的产品。控制器一般由机器人厂家自主设计研发，目前国外主流机器人厂商的控制器均为在通用的多轴运动控制器平台基础上进行自主研发，各品牌机器人均有自己的控制系统与之匹配。因此，控制器的市场份额基本和机器人保持一致。而国产工业机器人的控制器部分由企业自主开发，另一部分则是形成了专业的控制器厂商。
国产控制器的市场现状
三大核心零部件的对比
作为机器人三大核心零部件，减速器、控制器以及伺服驱动是机器人本体发展和进步的关键所在。相较于减速器，国产的控制器和伺服系统从某种程度上来说，已经具备了自己的技术优势和市场基础。（见下表）
表1：三大核心零部件规模、成本及品牌企业的对比
国外机器人企业控制器占主导
工业机器人控制系统的主要任务是控制机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹，操作顺序及动作的时间等。它同时具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。
机器人自由度的高低取决于其可移动的关节数目，关节数愈多，自由度越高，位移精准度也愈出色，然所须使用的伺服电机数量就相对较多；换言之，愈精密的工业型机器人，其内的伺服电机数量愈多，一般每台多轴机器人由一套控制系统控制，也意味着控制器性能要求越高。
控制器、软件与本体一样，一般由机器人厂家自主设计研发。目前国外主流机器人厂商的控制器均为在通用的多轴运动控制器平台基础上进行自主研发，各品牌机器人均有自己的控制系统与之匹配。因此，控制器的市场份额基本和机器人保持一致，国内企业控制器尚未形成市场竞争优势。
表2：国内外机器人本体企业自主控制器系列
国产控制器发力奋追
近年来，国内运动控制(包括CNC)技术有了较快的发展。一些传统生产数控设备的厂家开始研制具有运动控制特征的产品。为了提高机械设备的生产效率和产品质量，越来越多的机械设备制造厂商开始使用并且逐渐熟悉通用运动控制系统，使得通用运动控制产品在很多原来运用不多的领域开始扩展开来。
同时，部分数控设备厂家进行了机器人专用运动控制产品的开发和行业应用的推广，并逐渐走向成熟和产业化。这类企业以广州数控、广泰数控、埃斯顿等为代表，他们不只开发出来机器人专用的控制系统，而且还借此进入机器人行业，并成为国产机器人企业中的代表。
随着我国制造业市场的全球化，对制造业的技术和装备提出了更高的要求，这给运动控制技术的推广和高水平应用带来了契机。在此背景下，国内逐步成长了一批专业的运动控制企业，他们开始逐步向市场提供机器人专用控制器。这类企业以固高科技、卡诺普、众为兴等为代表，固高科技是国内较早实现六轴机器人控制系统产业化的企业之一，目前主要向机器人集成商提供控制系统平台，而卡诺普和众为兴的控制系统则在自己的机器人上获得了较好的应用经验。于此同时，不少国内机器人企业也陆续开发自己的控制系统。
经过多年的沉淀，国内机器人控制器所采用的硬件平台和国外产品相比并没有太大差距，差距主要体现在控制算法和二次开发平台的易用性方面。随着技术和应用经验的积累，国内企业机器人控制器产品已经交为成熟，是机器人产品中与国外产品差距最小的关键零部件。未来几年中国国产机器人将得到快速发展，国产机器人控制器应用市场面临较好的发展契机，尤其是在运动控制领域深耕多年的企业。
国产十大控制器厂商
企业访谈
本次控制器专题，我们采访了五家专业控制器厂商，他们对自己产品以及国产市场的认识基本相似，我们可以肯定的是，国产工业机器人控制器与国外品牌的差距在一定时间内将继续存在，但国内产品也有自己难得的优势，希望国产品牌继续耕耘，不断创新。
以下企业不分排名不分先后
成都卡诺普自动化控制技术有限公司总经理 李良军
深圳众为兴技术股份有限公司驱控一体研发中心经理 杨基鹏
深圳市英威腾智能控制有限公司（迈科讯）总经理 张炜
深圳市雷赛智能控制股份有限公司工业机器人事业部副总经理 吴寒
深圳市汇川技术股份有限公司机电控制产品总经理 陈培正
卡诺普李良军
英威腾 张炜
汇川技术陈培正
雷赛智能 吴寒
众为兴杨基鹏
1. 贵司基于什么样的机缘进入机器人行业？在控制系统这一方面经历了哪些重要发展和突破？
卡诺普李良军：我们的核心技术人员早在10年前就开始从事工业方向的运动控制，给机器人控制理念很接近，也就是说当时我们就基本的掌握了工业机器人控制技术的基础。基于2009-2010两年的市场走访，我们分析认为在工厂自动方面工业机器人将会是一个核心点，因此在2011年初我们创业就选择了工业机器人控制器这个产品。
在2011年的5月份我们的第一代控制器就完成了开发工作。第一代控制开成功后我们基于客户的现场应用，我们陆续增加了焊接、喷涂、码垛、视觉、跟踪等功能包 丰富了应用技术，使用我们的产品可适合多种场合的应用。2015年我司的总线型控制系统推出，加入动力学控制技术，使机器人将有更好的运动性能。
众为兴杨基鹏：众为兴一直以来从事的就是工业自动化解决方案，机器人是自动化的一个必然的趋势，早在2006年就列入众为兴技术平台研发范围内。在控制系统的更新换代上，众为兴算是中国这些年进步史的一个缩影。从基于脉冲型的机器人运动控制卡，到EtherCAT总线型控制系统，再到近两年研发的驱控一体化的机器人控制系统，应该说众为兴始终能迎合上中国机器人发展的需要。特别是针对目前比较火的适用于3C制造业的各种机器人，如SCARA，小六轴等，众为兴推出的驱控一体化超小型机器人控制系统，就是一个众为兴多年运动，伺服技术积累的经典代表作。
英威腾 张炜：迈科讯从事机器人控制已经超过8年，2008年我们就推出了工业机器人的相关控制器产品，当时的技术团队包含台湾和海外人士，多年来我们始终针对于关节机器人控制器，包括六轴、SCARA等真正意义上的工业机器人。
雷赛智能 吴寒：雷赛智能从1997年开始一直从事运动控制的开发，主要的业务范围涵盖了电子、机械、测量、激光、医疗、纺织、包装、广告等行业，但进入机器人行业是从2014年开始的，2014年我们瞄准冲压机器人行业，并推出相应产品，目前已经在冲压机器人行业占据70%的市场份额；今年我们切入SCARA和DELTAL机器人细分市场，将在这两个领域做出成绩。
汇川技术陈培正：汇川从2008年开始进入机器人行业的伺服领域，2013年扩展到控制器领域。经过多年的积累，目前汇川的伺服系统在机器人行业的品牌和市场占有率都是业内领先地位，尤其是在直角坐标、传统的四六轴等机器人市场，我们占有国产品牌的话语权。
控制器是目前公司重点推进的领域之一，我们的路线是聚焦机器人专用控制器，结合我们早期的PLC产品市场经验，在结合公司工控+工艺的营销模式，机器人专用控制器一开始就是贴近于市场需求的，不仅要让机器人运动流畅精确，而且必须与应用端紧密结合。2014年，我们成功推出基于EtherCAT总线的IMC100机器人控制器和IS620N总线型绝对值的机器人专用伺服系统，目前我们主要针对的市场包括小型六关节、小型SCARA和并联机器人等新兴应用领域的产品，值得注意的是，我们已经在这些领域批量化出货。
2. 2015年贵司的销售额多少？其中控制系统约占比多少？贵司的控制系统在国产工业机器人领域的市场地位如何？
卡诺普李良军：我们的主营业务就是机器人控制系统，我们的产品分6轴机器人控制系统和4轴工业机器人控制系统。2015年我们实现销售1450套工业机器人控制系统，实现销售额1700多万。其中控制系统主要以6轴为主，4轴占比20%左右。
目前我司产品在国产工业机器人控制系统中销售应该算领先的状态，客户基数占比较大，总的市场保有量也应该处于第一的状态。
英威腾 张炜：2015年我们销售控制器产品约为1000台左右，基本都在中高端多关节机器人领域。15年下半年，我们加入了英威腾集团，无论是产品线还是销售模式都有了新的变化，一方面，我们扩宽了产品线，主流行业及细分行业的控制器产品都在涉及，这是产品类别的全方位延伸，另一方面，我们将快速释放销售量，逐渐铺开销售层面，以增大销售体量。
目前，迈科讯有30余人的队伍在做专业的事情，与英威腾联姻后，我们将以系统解决方案为客户提供更加全面的产品和服务。
雷赛智能 吴寒：2015雷赛智能整个集团的销售额超过4亿元，其中工业机器人只是新兴业务，占比较小。去年我们在机器人这一领域的销量约为1000台左右，基本针对冲压机器人。
汇川技术陈培正：汇川技术2015年财报显示,全年实现营业收入27.71亿元,实现净利润8.09亿元。在公司的整个营收中，尽管机器人业务占比不大，但却是高增长的领域，因此我们会继续加大对机器人相关产品的投入力度。
3. 目前国产工业机器人本体市场发展迅速，其中以几大领头企业表现突出，请问您如何看待国产工业机器人本体市场发展现状？对于我国工业机器人的未来您有何预测？
卡诺普李良军：国产工业机器人本体市场目前涉入的企业越来越多，但真正掌握自主设计、自主开发的并不多，主要还是以模仿为主。国工业机器人的未来我认为在一般工业的应用，要有很好的出路必须有很好的性价比，其中提高三大核心部件的国产化率就是关键的一点。国产化率提高了、成本控制好了市场就有了。
众为兴杨基鹏：中国工业机器人本土化是一个必然的趋势。中国本身就是个巨大的内需市场，而且这些年在工业自动化领域的技术积累上，特别是工业机器人这些年也硕果累累，其产业倒逼技术升级的趋势进而衍生出很多优秀的企业，包括众为兴。为何会有这种现象，我认为这正好说明中国市场的需求正在细分和升级，因为中国制造基本是输出全世界，中国制造背后的大数据意味着我们清楚这个时代最流行的产品的制造需求，需求趋势的引领才是机器人发展的关键所在。还是3C机器人的例子，例如拿1400的焊接机器人来做手机装配机器人行不行，技术上肯定是行的，但是如果要求更快更精而且更轻巧，显然焊接机器人就露出短板了，而中国机器人本土化的意义在于更快更好更合适的催生出符合这些新工艺特点要求的机器人，在大量涌现的新需求面前，中国的机器人发展机遇和国外是平等的，我认为首先中国机器人市场的火爆会先催生出本体多元化的设计，并且带动核心部件如减速机，伺服马达，驱动，运动控制，视觉识别等基础件附属产业的迅速发展；其次中国的技术团队有年轻化，国际化视野的人才队伍趋势，在一些虚拟仿真，智能交互，新材料，新传感等基础科学方面也会有所突破；中国的需求也是世界的需求，所以中国机器人的未来也是世界机器人的未来，这或许是我们一次弯道超车的机会。
英威腾 张炜：我的观点是现有的工业机器人本体市场不能盲目乐观，能动的机器人数之不尽，但是真正能够应用起来的产品不尽如人意。当前我国工业机器人面临多重压力，产品性能是其中一个方面，成本控制和应用功能是首要任务。面对国外机器人大举降价，国产机器人产品很难再以价格的优势去做竞争，更为严重的是，关键零部件如减速机的技术始终难以与国外产品抗衡，种种困难都在考验着国产机器人企业，也在迫使我们做控制系统的必须在成本、性能及功能上多重努力。
雷赛智能 吴寒：从我们的角度来看，工业机器人是一项长期发展的事业，现阶段由于柔性抓取，适应性视觉，力反馈等很多基础技术还没有很好的实现，因此很难普及，但是从长远来看，这个市场将难以估量，这也是我们进入机器人领域的着眼点。此外，现阶段的工业机器人本体市场远远没有形成鲜明的市场格局，未来会出现哪些意料之外的本体企业，哪些企业会发展成为领头企业都有待于时间的验证，不过需要注意的是，国产工业机器人的未来充满希望。
汇川技术陈培正：从应用层面来看，目前在3C、卫浴打磨、喷釉、上下料等领域国内和国外的机器人基本上处于同一起跑线上，大家都有机会在这些领域去做竞争，所以我认为国产机器人的建立品牌和树立信心应该找准定位，这不仅是本体厂商的责任，也是我们核心零部件厂商的义务。
从市场格局来看，现阶段，国产工业机器人本体市场的格局尚未有清晰的显示，三五年之后，不少企业经过挣扎将会退出市场，届时，国产机器人或许会有另一番天地。
从产品技术来看，目前国产工业机器人存在的一大缺失就是对动力学的深刻认识或能够从结构学的角度真正设计出一款机器人，我们注意到市场上更是极少有厂家不断推出更新换代和改进的机器人产品，所以产品精进之路尚需时日。
4. 贵司的控制系统目前最为突出的优势在于哪里？您认为还有哪些地方需要进一步完善和改进？
卡诺普李良军：我公司的控制系统优势在于可靠性和功能的全面性。可靠性方面我们在产品设计之初就充分的考虑到了，从平台、硬件、软件都进行了相关的可靠性设计和测试，并且在市场和同类产品比较有明显优势。功能方面，我们由于较早的进入了机器人领域并且有广大的客户群体，积累了大量的功能和工艺包，并且都有实际应用。这样对客户的满足面更广了。
对于完善和改进的地方主要就是进一步提升机器人控制的运动性，进一步完善工艺，使国产工业机器人的应用功能和性向进口机器人靠齐。
众为兴杨基鹏： 众为兴是一家专注于运动控制解决方案的公司，从2000年起，我们一直做和自动化相关的基础技术的研发，近些年的研发成果主要体现在CNC运动控制技术，伺服驱动技术两大技术体系。最新些年更是将两大技术体系打通，孵化出为机器人专门打造的驱控一体控制系统。众为兴的机器人控制系统的突出优势是，我们是在CNC技术上做机器人，我们不止能让机器人满足传统的应用，我们还能让机器人像CNC一样简单易用。我们有一个展示就是让机器臂画十二生肖，背后的技术数据是，我们只花了五分钟就可以产生一个复杂轨迹的数据，并且平滑的把它运行出来。这就是基于CNC技术的优势之一。
不单在运动控制算法上众为兴有自己独特的优势，在硬件支持上我们更是将伺服运控完美结合，首先说一个指标，我们都知道总线系统是国外的主流机器人控制方案，目前大多用的是100Mbit的以太网。而驱控一体化的技术优势是将串行通信转为并行通信，通信速率上更是总线系统的25倍。更快的通信，更低的同步抖动是伺服和运动的两大基础指标。众为兴认为，机器人系统的性能表现必须具备软件得有硬指标。
要谈目前做的工作还不够的，就是我们目前还只限于SCARA，小六轴这些标准机器人，对于其衍生的一些旁支领域，众为兴也已经观察到了，会在适当的时候，我们会推出相应的解决方案。
英威腾 张炜：在运动控制器及驱动产品方面，我们以全球华人的力量开发了MTC 标准型系列运动控制卡及IMC高性能运动控制器，我们的工程师可根据客户机器的需要提供完整的系统解决方案，并根据需要开发客制化的运动控制系统。现阶段，我们的控制器在四，六轴关节机器人产品应用上基本成熟，客户反映良好，这也是我们多年来坚持的结果。
与国际品牌产品相比，国产控制器的基础性能与他们差别不大，无论是速度、精度还是稳定度都可以相较量，但由于国内的控制器开发时间尚晚，在应用层面的技术较为落后，尤其是软件功能难以在短时间内赶上。重视应用层面的开发和改善必定是国产控制器弯道超车的重点，这一技术的积累永无止境，也是投入巨大的一项事业，但我们并不能退怯，始终将应用放在首位是未来英威腾智能控制的方向。
雷赛智能 吴寒：目前雷赛智能目前正在打造一个完整的智能化机器人控制系统，其中以控制软件为核心，包括控制、驱动、感知、联网、安全、关键工艺部件等几大部分。比如我们针对冲压机器人开发的控制器，不仅保证了稳定的效率，而且在振动抑制、可靠性以及系统的易用性上都是下足了功夫。未来，我们还需推出总线控制的方案，进一步提升系统的速度和精度。
相较而言，国外的机器人控制器通用化性能好，尤其是底层性能优异，能够适宜于各个行业的应用，但易用性和二次编程的开放性较弱，这恰好是国产控制器的优点，我们对于人性化的设计和开发是竞争的一个着力点。对于雷赛而言，我们虽然起步较晚，但是我们秉持谨慎与迅速的作风，进入某一个细分领域时一定要认知清晰，一旦进入必定争取领导地位。这也是近三年我们从冲压机器人逐渐扩大到SCARA等多关节机器人领域的原因。
汇川技术陈培正：我认为汇川的控制器主要有以下三个方面的优势。首先，我们的控制器核心技术均是自主开发，掌握核心算法让汇川的产品既有良好的逻辑功能，又有优异的运动控制功能；其次，以拥有自主知识产权的工业自动化控制技术为基础，我们不仅把标准机器人机型的控制器做成熟，而且还可以快速为客户提供个性化的解决方案及定制化产品；再次，我们向客户提供包括伺服系统、控制器等核心部件，在与机器视觉的配合上，也需要更好的易用性开发工作，也是我们的一大强项，这些功能组合在一起，我们可以让机器人变得更加智能。
要说改进的地方，国产的控制器确实需要在细节方面加以完善，相信我们凭借独有的开放性和定制性优势，加上未来更加贴心的服务，能够让国产控制器增添更多信心。
5. 据您了解，您认为目前国产工业机器人本体的控制系统国产化率大约多少？目前贵司的控制系统价格多少？利润率多少？
卡诺普李良军：目前国产工业机器人本体的控制系统国产化率大约已经超过50%。我们的产品价格在1.08-1.6万这个范围，毛利率在80%左右，但由于开发投入大，软件成本相对较高，实际纯利相对不高。
英威腾 张炜： 目前，市场上做工业机器人控制器的企业销量没有太大差距，因为整体市场还远远没有起来，现阶段我们的投入和产出比远不能用利润率来衡量，因为这个市场的发展还需要靠国产本体机器人的放量。我们认为一家控制器企业的销量没有达到5000台以上，难以形成规模和效益，因此这个阶段还需要集体努力。
雷赛智能 吴寒：我个人认为国产工业机器人中，国产控制器的使用率接近70%，在国产工业机器人本体市场，相对于减速机和伺服驱动，控制器的国产化率较高。不过，因为目前整个国产工业机器人的市场还很小，控制器的市场显然不大，国产控制器必然会随着国产工业机器人市场的发展而发展，我们对此表示期待。
6. 相对于减速器，国际知名的机器人本体厂商一般都会自主开发控制系统，请问这主要是基于什么样的原因？国产机器人本体厂商如新松、埃斯顿、新时达等都有自己的控制系统，这些又是作何考虑？您认为国产工业机器人的控制系统市场到底有多大？
卡诺普李良军：国外机器人厂商多是因际性大公司，他们自主开发控制系统一是具备这样的势力，二来可以结合自己机器人的特性达到最优的控制效果。国产机器人厂商做系统我认为主要是从品牌方面考虑，二来可发根据自己熟悉的行业开发应用功能，而不受制于人。
我认为在中国的机器人市场里面国产工业机器人在未来5年后会占比到50%以上，其中国产厂商会采用通过控制器品牌的会高于60%，这60%就是我们国产工业机器人控制器的市场。
众为兴杨基鹏： 中国的机器人设计制造底子必须承认还是比较薄的，所以面临着各种技术积累方向的时候，有资金实力的公司一般都会首选“控制大脑”抓起。目前国内机器人的发展路线我认为基本有两条，第一种就是这种横竖一手抓，这种上市公司居多，这么做更多的是对标的是那些已经占据市场规模的外国企业，如发那科，ABB；所以这种选择是可以理解的，只是人家走了二三十年的路，你要来个五年计划就谈赶上是很难的。另一种是做自己擅长的事，在核心关键技术上有所积累和创新，这对提升整个产业链的高度和成熟度，并且扩展市场规模，我认为帮助更大，也认定这会是中国机器人崛起的趋势；众为兴虽然是在做“大脑”部分，但对于整个机器人行业来说，这也仅仅是个部件，这里需要普及一下基本的价值观，任何部件生产商都有可能成为整个产业链的制高点，取决于你有没有专注在你的专业领域。我多种场合在介绍众为兴是“一家专业，轻量级的深圳技术型公司，其轻管理重积累的文化背景，才使得在核心技术上有自主的技术产权优势。”众为兴在机器人领域的合作态度是“你刚好需要，我正好专业。”
7. 贵司2016年的目标以及未来发展规划？
卡诺普李良军：2016年我们营业目前是销售控制系统不低于2500套。在国产机器人控制的市场占有率不低于30%。
英威腾 张炜：未来三年内，我们的目标是实现年销量5000台，且品牌和知名度能够得到进一步巩固和传播。
雷赛智能 吴寒：目前，雷赛智能的工业机器人事业部约有20人，其中以技术和开发人员为主，2016年我们的目标是销量翻倍，同时在新的领域能够取得一定的突破。在产品研发和规划方面雷赛有着清晰而长远的规划：不断提升运动控制性能，积累行业应用经验，从传统控制到总线式控制，雷赛不断向高端市场迈进。
汇川技术陈培正：现阶段，汇川约有几十人的团队专注在控制器领域，毫无疑问机器人是汇川整体布局的一大方向。未来针对机器人业务，我们会从核心部件的不断优化和工艺技术的研究两个方面投入力量，不断的为客户提供基于工业机器人的综合解决方案。我们希望能够集合汇川的优势与本体厂商进行开放性的合作，双方以应用市场为导向，真正推广得到市场认可的机器人产品。
从国家政府的政策支持到地方产业园的大力招商，乃至资本和上市公司的概念加入，我国机器人行业短时间内呈现出过热的表现形式，从某种程度上来说，国产工业机器人本体的发展显现出迫切的生长性，尤其表现在对核心零部件的技术攻克和期待上，但是欲速则不达，国内外产品的差距主要存在于时间的积累，这种差距短时间难以消除，因此国产机器人的控制器厂商应该多加思虑如何在本土化的优势上发挥所长，并且在新兴的细分领域占据地位。