工業機器人具備在高危環境下生產、生產效率高、穩定性強、精度高等特點，它是通過編程或示教方式實現自動化，同時具備擬人形態及功能的裝置，主要由本體、伺服電機、減速機、控制器、傳感器等核心零部件構成，操作系統包括伺服系統、控制系統、視覺系統等。
機器人自動化行業按產業鏈分為上游、中游和下游。上游生產核心零部件：包括減速器、伺服系統、控制器；中游是本體生產商，包括工業機器人本體、服務機器人本體。下游是系統集成商，包括單項系統集成商、綜合系統集成商。
工業機器人優于傳統的機械設備的原因主要在于上游的關鍵基礎部件。從結構上來看，工業機器人由控制系統、驅動系統和執行機構組成，分別對應控制器、伺服電機和減速器等核心零部件。從成本上來看，核心零部件占工業機器人成本大頭，約72%左右。多軸工業機器人的成本構成中，機械本體約占22%；伺服系統約占24%；減速器系統約占36%；控制系統約占12%；其他外設約占6%。
我國工業機器人主要集中在本體和集成端，原因在于核心零部件缺失嚴重抬高國內工業機器人成本，制約行業發展。多數廠商承擔系統二次開發、定制部件和售后服務等附加值低的工作。關鍵基礎部件中，減速器控制器在國內大部分知名機器人本體制造企業均已實現自主生產，但和國際水平仍有差距；而另兩個關鍵基礎部件伺服電機和減速器，仍大量依賴進口。全球減速器行業集中度很高，兩家日本公司納博特斯（Nabtesco）和哈默納科（HarmonicDrive）控制的全球機器人減速器市場超過75%（工業機器人用減速器軸承的開發與應用，《機械工程師》2015年第5期），包括ABB、FANUC、KUKA、MOTOMAN在內的國際主流機器人廠商的減速器均由以上兩家公司提供。國內機器人市場主要采購以上兩家企業的減速器，但采購成本往往較高，這成為了制約國產機器人發展的主要瓶頸之一。
國產機器人比進口機器人貴，原因在零部件上。根據產業信息網發布的《2014-2019年中國釹鐵硼永磁材料產業市場分析及投資前景預測報告》，目前一臺165kg焊接機器人成本國內約為29.9萬元，而國外大約為16.86萬元。零部件成本差異是造成國內外機器人成本差距的最大因素，其中減速器是成本差異最大部分，國內和國外和成本比達到4.4，控制器的國內外成本比,達2.6，伺服電機（驅動）的國內外成本比為1.68（1.95）。國內的材料消耗也更大，如在永磁同步伺服電機中釹鐵硼材料成本，國內單體用量比國外高接近1倍。
核心零部件市場需求廣闊，亟需國產化突破
國內減速器、伺服電機市場需求廣闊。一般而言，一套工業機器人的一個手臂需要配備一個減速器和伺服電機，那一套工業機器人需要配備4-6個減速器/伺服電機和1套控制系統。根據世界機器人協會的預測，2015-2017年我國工業機器人銷量將保持12%的年增長率，分別達到6.395萬臺、7.162萬臺和8.022萬臺。假設平均一臺工業機器人平均配備5個減速器/伺服電機，工業機器人精密減速器/伺服電機的2015-2017年的需求量將達到31.98萬套、35.8萬套和40.1萬套。
工業機器人零部件亟需國產化突破，并且是規模化量產的突破，否則沒有意義。減速器是國內機器人產業必須攻克的關卡，盡管研發過程漫長充滿挑戰，也有少數公司經過多年研發，生產出了減速器，但未大規模量產。日本減速器掌握減速器市場的絕大份額，大規模量產，生產成本低，掌握了定價權。根據我們的草根調研，國外進口RV減速器價格是國內企業減速器產品的3倍，他們還有很大的降價空間擠壓中國品牌。國內即使研發出合格的減速器，也得量產才有意義。否則沒有量，就算技術達到日本標準，日本四大家機器人公司同樣不會買中國的。
減速器機器人的關節，KUKA機器人維修，不能缺失之痛
減速器對機器人意味著什么？精密減速器，是一種精密的動力傳達機構，它利用齒輪的速度轉換器，將電機的回轉數減速到所要的回轉數，并得到較大轉矩的裝置，從而降低轉速，增加轉矩。精密減速器是工業機器人最重要的零部件，工業機器人運動的核心部件關節就是由它構成，每個關節都要用到不同的減速機產品。
按結構不同，工業機器人用精密減速器可以分為五類，RV減速器和諧波減速器是工業機器人最主流的精密減速器。精密減速器按照結構的不同，可以分為諧波齒輪減速器、擺線針輪行星減速器、RV減速器、精密行星減速器和濾波齒輪減速器五類。在精度、扭矩、剛度、傳送效率等衡量減速器的各個性能指標上，它們各有不同。其中，RV減速器和諧波減速器是工業機器人最主流的精密減速器。
RV減速器和諧波減速器是工業機器人中使用最主要的減速器，RV減速器在先進機器人傳動中有逐漸取代諧波減速器的趨勢。世界75%的精密減速器市場被日本的HarmonicaDrive和Nabtesco占領，其中Nabtesco生產RV減速器，約占60%的份額，HamonicaDrive生產諧波減速器，約占15%的份額。RV減速機主要用于20公斤以上的機器人關節，諧波用在20公斤以下機器人關節。RV減速器不像諧波減速器那樣隨著使用時間的增長，運動精度會顯著降低，在先進機器人傳動中有逐漸取代諧波減速器的趨勢。但由于RV減速機組成零件更復雜，承載強度更高，不光制造難度要比諧波減速機大，庫卡機器人驅動器維修，其生產線投資規模遠大于諧波減速機。
回顧減速器兩巨頭的前世今生，他們的減速器業務都經過了數十年的發展。如Nabtesco的RV減速器，前身正是帝人精機的主流產品。70年代開始，帝人精機減速器作為挖掘設備驅動馬達的核心部件使用。80年代早期，應世界主要機器人制造商要求，帝人精機改進了RV減速器，使之更加精準可靠，符合機器人制造行業的嚴格要求。取得了精密擺線針輪RV減速機專利后，于1986年開始批量生產，從此開始為現代工業機器人的關節應用進行配套。可見，減速器是需要時間積淀成功的。
我國精密減速器為起步晚，逆襲挑戰重重。相比日本巨頭幾十年的積淀，中國的工業機器人用精密減速器研究開始較晚，技術不成熟，形成了精密減速器不能自給自足的局面，嚴重依賴進口。RV減速器需要傳遞很大的扭矩，承受很大的過載沖擊，保證預期的工作壽命，因而在設計上使用了過定位結構，加工十分困難。看似簡單的RV減速器，實則是對我國工業基礎系統的挑戰。昂貴進口的通用機床不一定能生產出精密零部件，不是僅僅引進幾臺進口設備就可以生產制造出來的，沒有吃透相關材料、熱處理、工藝等是不可能生產出精密減速器的。國內有部分公司在技術水平上取得了重大突破，目前也未形成較大的銷售規模。
國內涉足RV精密減速器的公司有上市公司秦川機床、上海機電、巨輪股份，新三板公司有唯一標的恒華股份，非上市公司有南通振康、恒豐泰、武漢精華、上海精華、山東帥克等，涉足諧波減速器的有非上市公司蘇州綠的諧波傳動科技有限公司、北京中技美克諧波傳動有限公司等。
伺服電機：工業機器人的必不可少的關鍵零部件