機(jī)器人控制器是機(jī)器人控制系統(tǒng)的核心大腦。控制器的主要任務(wù)是對(duì)機(jī)器人的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)、逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)求解，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的操作空間坐標(biāo)和關(guān)節(jié)空間坐標(biāo)的相互轉(zhuǎn)換，完成機(jī)器人的軌跡規(guī)劃任務(wù)，實(shí)現(xiàn)高速伺服插補(bǔ)運(yùn)算、伺服運(yùn)動(dòng)控制。機(jī)器人控制器由機(jī)器人控制器硬件和機(jī)器人控制器軟件組成。機(jī)器人控制器的軟件部分是工業(yè)機(jī)器人的“心臟”，隨著科技的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人從下位機(jī)到上位機(jī)的應(yīng)用軟件方面都有了不同程度的研究成果。
控制器的市場(chǎng)份額基本和機(jī)器人保持一致，國(guó)內(nèi)企業(yè)控制器尚未形成較大市場(chǎng)份額。控制器、軟件與本體一樣，一般由機(jī)器人廠家自主設(shè)計(jì)研發(fā)。目前國(guó)外主流機(jī)器人廠商的控制器均為在通用的多軸運(yùn)動(dòng)控制器平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行自主研發(fā)，各品牌機(jī)器人均有自己的控制系統(tǒng)與之匹配。因此控制器的市場(chǎng)份額基本和機(jī)器人保持一致，國(guó)內(nèi)企業(yè)控制器尚未形成市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
機(jī)器人控制器硬件部分
機(jī)器人控制器軟件結(jié)構(gòu)
國(guó)內(nèi)企業(yè)機(jī)器人控制器產(chǎn)品已經(jīng)交為成熟，是機(jī)器人產(chǎn)品中與國(guó)外產(chǎn)品差距最小的關(guān)鍵零部件，國(guó)內(nèi)控制器與國(guó)外產(chǎn)品存在的差距主要在控制算法和二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)的易用性方面。控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)涉及較多的核心技術(shù)，包括硬件設(shè)計(jì)，底層軟件技術(shù)，上層功能應(yīng)用軟件等，隨著技術(shù)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累，國(guó)內(nèi)機(jī)器人控制器所采用的硬件平臺(tái)和國(guó)外產(chǎn)品相比并沒(méi)有太大差距，差距主要體現(xiàn)在控制算法和二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)的易用性方面。
未來(lái)幾年中國(guó)國(guó)產(chǎn)機(jī)器人將得到快速發(fā)展，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人控制器應(yīng)用市場(chǎng)面臨較好的發(fā)展契機(jī)，尤其是在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域深耕多年的企業(yè)。機(jī)器人軸數(shù)越多，對(duì)控制器性能要求也越高：機(jī)器人自由度的高低取決于其可移動(dòng)的關(guān)節(jié)數(shù)目，關(guān)節(jié)數(shù)愈多，自由度越高，位移精準(zhǔn)度也越高，其所使用的伺服電機(jī)數(shù)量就相對(duì)較多，即越精密的工業(yè)型機(jī)器人所用的伺服電機(jī)數(shù)量愈多。
一般每臺(tái)多軸機(jī)器人由一套控制系統(tǒng)控制，也意味著控制器性能要求越高。隨著中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的快速發(fā)展，具有較強(qiáng)研發(fā)能力的公司會(huì)具備更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
主要控制器生產(chǎn)企業(yè)及代表產(chǎn)品
本體：打通上下游產(chǎn)業(yè)鏈，體現(xiàn)于入口價(jià)值機(jī)器人本體是什么？機(jī)器人本體屬于設(shè)備集成的范疇。按照機(jī)械結(jié)構(gòu)分，機(jī)器人本體可分為直角坐標(biāo)機(jī)器人、SCARA機(jī)器人、關(guān)節(jié)型機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人及其他。不同種類(lèi)或行業(yè)的機(jī)器人，對(duì)技術(shù)指標(biāo)有不同的側(cè)重要求。如汽車(chē)行業(yè)的焊接機(jī)器人對(duì)關(guān)節(jié)型機(jī)器人本體有較高精度和速度和要求，而碼垛類(lèi)機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人則對(duì)負(fù)載能力要求比較高，應(yīng)用于電子行業(yè)較多的SCARA機(jī)器人則對(duì)精度和速度要求比較高。全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)主要為關(guān)節(jié)型全球工業(yè)機(jī)器人。
機(jī)器人本體按結(jié)構(gòu)分類(lèi)圖
機(jī)器人本體企業(yè)可以有效整合上游零部件企業(yè)和下游系統(tǒng)集成商。機(jī)器人本體制造商負(fù)責(zé)工業(yè)機(jī)器人支柱、手臂、底座等部件與精密減速器等零部件生產(chǎn)加工組裝及銷(xiāo)售，應(yīng)用和集成可以本體企業(yè)自己實(shí)施，也可以給集成商來(lái)完成，本體企業(yè)具有有效整合上游零部件和下游系統(tǒng)集成商的入口能力。國(guó)際上的工業(yè)機(jī)器人本體制造商包括庫(kù)卡、ABB、發(fā)那科、安川電機(jī)等。國(guó)內(nèi)包括新松機(jī)器人、廣州數(shù)控、銳奇股份、埃斯頓、埃夫特、佳士科技、亞威股仹等。國(guó)內(nèi)大多數(shù)機(jī)器人本體公司以采購(gòu)集成為主。
工業(yè)機(jī)器人四大家族在本體上游的核心技術(shù)
2014年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人本體市場(chǎng)規(guī)模84億，預(yù)計(jì)2018年機(jī)器人本體市場(chǎng)規(guī)模為300億，還有2.7倍的空間。根據(jù)世界機(jī)器人協(xié)會(huì)的最新數(shù)據(jù)和《中國(guó)制造2025》工業(yè)機(jī)器人技術(shù)路線(xiàn)圖，預(yù)計(jì)我國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)未來(lái)4年復(fù)合增速約為30%，若以20萬(wàn)元/臺(tái)的測(cè)算，則2018年我國(guó)機(jī)器人本體市場(chǎng)規(guī)模為300億，是2014年的2.67倍。
經(jīng)濟(jì)型本體是國(guó)產(chǎn)機(jī)器人本體的發(fā)展方向。國(guó)外機(jī)器人行業(yè)伴隨汽車(chē)行業(yè)的成長(zhǎng)，而且汽車(chē)行業(yè)對(duì)機(jī)器人精度、效率和穩(wěn)定性要求都非常高。在汽車(chē)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)機(jī)器人企業(yè)短期不能和國(guó)外企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。開(kāi)發(fā)應(yīng)用于汽車(chē)產(chǎn)業(yè)以外一般制造業(yè)的經(jīng)濟(jì)型機(jī)器人是國(guó)產(chǎn)機(jī)器人本體現(xiàn)階段的發(fā)展方向。經(jīng)濟(jì)型本體包括低成本的六軸通用機(jī)器人和三、四軸專(zhuān)用機(jī)器人。經(jīng)濟(jì)型本體分為兩類(lèi)：1）國(guó)產(chǎn)核心零部件可以突破，國(guó)內(nèi)機(jī)器人企業(yè)可以批量化生產(chǎn)降低成本的通用六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人；2）應(yīng)用于某一領(lǐng)域的專(zhuān)用機(jī)器人，如用于電子行業(yè)的SCARA機(jī)器人、桌面機(jī)器人就屬于經(jīng)濟(jì)型本體中的專(zhuān)機(jī)，這類(lèi)專(zhuān)用機(jī)器人通常三、四軸（國(guó)外通常稱(chēng)為機(jī)械手）。在電子、家電制造、金屬制造、塑料化工、食品等行業(yè)，外資機(jī)器人企業(yè)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)和客戶(hù)基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)并不明顯，客戶(hù)更加注重機(jī)器人產(chǎn)品的性?xún)r(jià)比，這是國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的超車(chē)機(jī)會(huì)。
2015年我國(guó)機(jī)器人安裝數(shù)量按行業(yè)分布
長(zhǎng)期看好能研制出適合中國(guó)市場(chǎng)需求的，具備成功五要素的機(jī)器人企業(yè)。“伺服系統(tǒng)”、“控制器”、“核心算法”、“精密減速器”,以及“應(yīng)用和集成技術(shù)”這五大核心技術(shù)被稱(chēng)為機(jī)器人本體的“成功五要素”。國(guó)內(nèi)機(jī)器人本體要發(fā)展的好，在這五大領(lǐng)域至少要有2個(gè)是擅長(zhǎng)的。
首先伺服系統(tǒng)和控制器這兩塊要吃透，然后在核心算法方面需要做到比較好。高精度機(jī)械傳動(dòng)（即減速機(jī)）可以采用外購(gòu)。應(yīng)用和集成可以本體企業(yè)自己實(shí)施，也可以給集成商來(lái)完成。
