5月22日,在由上海有色网信息科技股份有限公司(SMM)主办、洛阳三五电缆集团有限公司 协办,江苏线缆协会、河南电工协会、浙江线缆协会、湖南线缆协会、广东线缆协会、上海线缆协会、深圳机器人特种线缆协会、贵州线缆协会、湖北线缆协会 特邀支持,安徽鑫海高导新材料有限公司、民丰电缆集团有限公司、东吴期货有限公司、浙江东翼控股集团有限公司、江苏中利集团股份有限公司等大力支持的2025SMM(第三届)电线电缆产业发展大会暨电线电缆工业展览会——主论坛上,金涛代深圳市机器人特种线缆行业协会会长张海斌对“2025年机器人特种线缆发展状况报告”进行了介绍。
第一章机器人线缆专业概述
1.1机器人线缆的定义与功能
机器人特种线缆是指能满足机器人在高速及复杂运动轨迹的运行环境下提供持续稳定动力及信号传输的线缆。可以理解为机器人的“血管”和“神经系统”。机器人特种线缆主要应用于工业自动化系统、汽车制造、物流搬运、喷涂焊接、机器人手臂等设备,具有高度的耐弯曲性、耐扭转性、耐磨耐油性。按照产品不同的加工阶段,具体分为原线,线束或管线包。
原线,(英文名:Wire&Cable)或称卷线,是指整包装的线缆,如整卷,整轴。
线束,(英文名:Wireharness)是电路中连接各电器设备的接线部件,由绝缘护套、接线端子、加上原线及绝缘包扎材料等组成。
管线包,(英文名:DressPack),Dress:是穿戴的意思,Pack:是包裹的意思;管线包就是指以穿戴的形式附着在机器人的本体上,随着机器人的运动而摆动,同时来保护末端执行工具所使用的气管、水管、线缆等等的一整套完整的机构。管线包当中的“管”是指机器人末端的执行工具所使用的气管、水管等管状材料;管线包当中的“线”是指动力线缆、信号线缆等各种线束。
机器人管线包的特点:寿命长、更换方便、安装简易。
1.2机器人线缆的分类
机器人柔性线缆市面上称呼有很多种,按照不同的分类方法举例如下:
按照产品功能分类,有电源动力线、信号控制线、网络及数据传输线、复合型线缆等。
按照产品使用部位,有拖链线、本体线、I/O线、重载拖地线(盘间线)、示教器线缆、柔性传感器线、伺服电机线、柔性编码器线、柔性网络线等。
按照产品结构形态,可以分为柔性单线、柔性排线、柔性复合线、柔性弹簧线等。
按照运动形态,称为动态线、运动线、柔性线、静态线。
1.3机器人行业发展现状
2015年以来,国家陆续出台相关智能机器人的产业发展规划。
2021年国家发布《“十四五”机器人产业发展规划》。
2023年1月发布《机器人+应用行动实施方案》,从战略上做好顶层设计。
中国已经连续多年稳居全球最大的工业机器人消费国和生产国的位置。服务机器人在中国的发展也非常迅速。
中国机器人市场呈现出多元化、智能化的特点,并且持续保持着强劲的增长态势。
自2021年6月1日起,我国实施了国家标准《机器人分类》(GB/T39405-2020),该标准根据应用领域将机器人分为以下几类:1.工业机器人,2.个人/家用服务机器人、公共服务机器人,3.特种机器人,4.人形机器人,5.其他应用领域机器人。
►1.3.1工业机器人
从全球范围看,Fanuc、Kuka(库卡)、ABB、安川、松下、三菱、爱普生、那智不二越、史陶比尔等均是工业机器人的主要企业,前四家俗称工业机器人“四大家族”,占比达到50%以上。
我国汇川、埃斯顿、埃夫特、新时达、新松、大族、李群、遨博、越疆、广数、图灵、非夕(FLEXIW)、配天、翼菲、猎户星空等机器人企业通过在细分领域不断发力,正在推动全球竞争格局演变。
典型企业-KUKA:德国KUKAAG(KUKAAktiengesellschaft)库卡机器人公司成立于1898年,总部位于德国奥格斯堡,是一家全球领先的、为工业生产提供自动化生产及装配解决方案的供应商,主要产品是工业机器人。KUKA创始人是JohannJosefKeller和JakobKnappich,公司名称由KellerundKnappichAugsburg中所用词的第一个字母缩写成KUKA。KUKA是世界领先的工业机器人供应商之一,在工业机器人、控制器和软件的开发、生产和销售方面具有核心竞争力。库卡机器人公司在全球拥有约4000名员工,超过30家全球子公司在欧洲、美国和亚洲等主要市场提供业务。2016年10月13日中国家电企业,世界500强“美的集团(Midea)”收购德国库卡机器人公司94.55%的股份。目前已经在广东顺德建有生产基地。
►1.3.2服务类机器人
随着国民购买力的提高、高科技的平民化、人力成本的上升、老龄化的加速等因素共同推动了服务机器人在各个领域的应用和发展,使其成为现代社会中不可或缺的一部分。服务机器人主要包括个人服务机器人和公共服务机器人两类。
到2025年中国服务机器人市场规模有望突破100亿美元。服务机器人领域,国产整机优势显著,如扫地机器人已经基本被国内品牌产品占据,科沃斯、小米、追觅、石头、云鲸和美的等企业的产品占据了70%以上的市场份额。
1.3.3特种机器人
特种机器人的主要用途是在人类无法直接介入或高危的环境中执行任务,包括医疗手术、深海探测、航天维修、军事侦察、灾难救援等。因此,特种机器人在适应环境、感知能力和执行能力这三个方面有特别的需求。
近几年,受益于科技的迅猛发展和不断增长的需求,全球特种机器人产业快速发展,规模年均增长率达到21.7%,预计2025年市场规模将有望达到140亿美元。我国特种机器人市场规模将有望达到34亿美元。
1.3.4 人形机器人
人形机器人是一种仿生机器人,指形状及尺寸与人体相似,能够模仿人类运动、表情、互动及动作的机器人,并具有一定程度的认知和决策智能。人形机器人建立在多学科基础之上,集成人工智能、高端制造、新材料等先进技术,来实现拟人化的功能,环境适应更通用、任务操作更多元、人机交互更亲和。
有望成为继计算机、智能手机、新能源汽车后的颠覆性产品,将深刻变革人类生产生活方式,是一个国家高科技实力和发展水平的重要标志。是又一极具潜力的蓝海市场,一旦实现规模化生产和应用,将有可能催生出一个万亿元级别的庞大产业链。
其还对人形机器人目前的代表性品牌进行了列举。
第二章机器人线缆发展现状
2.1机器人线缆国外现状
国外机器人线缆品牌仍然是日本和欧洲为主,占据了全球70-80%的市场份额。就全球格局来看,欧美和日本为中高端机器人线缆的主要生产地。
但是经过多年的发展,品牌集中度已经很高,各大品牌与主力机器人厂家形成了程度不同的战略合作关系。
为了抢占中国市场,他们也大都在国内进行了布局,或成立销售公司,或建立生产工厂,以改善交期和服务。
其对缆普LAPP和太阳电线(TAIYO)进行了介绍。
2.2机器人线缆国内现状
从产品分类来看,伺服电机线、传感器线的市场需求量已经具备大规模生产的条件,而其他线则仍然是多品种、小批量的市场现状。
在机器人终端选用电缆方面,国产替代已经逐步成为主旋律,机器人主力厂家都在逐步考虑切换为国内品牌,以确保产品的交期,并降低成本。
机器人线缆在设备中的成本占比(1%-2%),我们可以估算出后续几年整个机器人线缆的市场预期产值。
目前我国的机器人特种线缆产业主要分布于长三角地区和珠三角地区,两个区域机器人特种线缆约占全国总产值的80%以上。
据统计,目前机器人特种线缆产业相关企业多达两百多家,主要以中小企业为主,规模和体量较小,市场以国内为主,没有完全走出去参与国际竞争。同时部分大企业也在逐步的参与进来。但
是集中度不高,进入时间有长有短,整体处于“春秋”时代,规模大小、技术高低良莠不齐。
虽然目前我国机器人特种线缆行业尚未孵化龙头企业,企业竞争力低于领先水平。但机器人行业仍然是资本关注的重点对象,随着市场竞争加剧,在终端机器人企业的影响下,有可能快速进入
“战国”时代。
从2024年深圳市机器人特种线缆行业协会对会员单位及行业内企事业进行调研的结果来看,大部分企业近三年的销售还是在稳定增长的,发展势头较好。
其对金泰科线缆JTK、联颖(新雅)、华鹰电子等进行了介绍。
第三章机器人线缆技术发展趋势
智能化需求提升:随着机器人智能化水平的提升,对线束线缆的要求也将提高,包括更高的信号传输效率、更好的电磁屏蔽性能以及更强的环
境适应性。这将会对相应线缆线束的高频高速传输能力提出新的要求。
更高的性能和寿命:机器人在执行复杂任务时,需要提供稳定、可靠的连接,这要求线缆线束具备更高的性能和更长的使用寿命。特别是线缆的使用寿命如果低于机器人的使用寿命,将严重影响机器人品牌的市场占有。易格斯提出的“保修36个月”,就是对线缆寿命要求的具体回应。柔性运动测试所要求的次数,如500万次,1000万次,2000万次,5000万次等,也可以折算出终端产品使用寿命。
针对不同应用场景的特殊需求,将提供更加定制化的解决方案,以满足特定的性能要求和空间限制。机器人种类繁多,更新迭代的速度非常快,因此,要求的电缆千差万别,响应速度能同步跟上机器人的迭代速度,非常重要。
未来的人形机器人,对柔性线缆的技术要求,将会朝向细、柔、高速传输信号的方向发展。对产能的需求,也将以成倍的速度增长。未来5-10年,这个领域仍然是蓝海市场,值得业内优势企业提前布局。我们可以猜想一下,一个人身上的血管有96000km,那么将来的人形机器人上会用到多少线缆呢?
3.1材料发展趋势
机器人线缆所用的材料,技术水平有了明显的进步。但是总体与国外的原材料差距还是比较明显。
例如海特、万马、益恒特的PVC胶料,能替代部分进口产品。金泰科的特柔导体系列,领康的软态铜箔丝更是在特殊材料领域行业领先。有些材料还是‘瓶颈’,例如导体材料,0.016-0.06mm的铜合金丝。绝缘材料,氟塑料、改性PUR、TPE材料,国产在性能上还需要提升。辅助材料,如凯夫拉,芳纶等,主要依靠进口,目前的国产还比较少。
3.2工艺发展趋势
芯线的排列结构,必须配合运动方式的要求进行设计。如拖链运动,可以采用同心同向多层排线结构。如扭转运动,要采用抗拉中心+芯线单层环绕的排列结构,而不能芯线同心同向多层的排列结构。
中被工艺的应用,可以解决复合线缆中各个小单元之间的应力干扰问题,减少总成缆后应力不均造成的总体运动寿命不可控概率。国外企业中,缆普、易格斯均有大量应用。国内企业中,金泰科、纽泰克斯应用较多。
3.3设备发展趋势
订单需求特点为多品种,小批量,定制化。而对应的生产设备与常规电子线高速生产的要求不一样,生产机器人特种线缆的设备要求能够快速调机、运行稳定、精准控制。
因此,设备的数字化,是否与MES系统的应用匹配,是未来的发展趋势。
押出机 : 对线材的线径精度,偏芯是否可控,温度是否精准要求很高。但是对速度要求反而不高,不适合的设备,生产小订单时,容易出现“调机2小时,生产5分钟”,造成材料和生产成本的很大浪费,抬高产品成本。
成缆设备:机器人线缆需要能精确控制不同芯线的张力,以及满盘、空盘变化的张力变化,并能够智能化管理。因此,能精确控制张力和退扭的设备就是未来发展的趋势,例如,庆丰和新杰的精密笼绞机,就是符合这种趋势发展的。
3.4智能制造发展趋势
在实际使用时,完全可以依据场景、电气等不同要求设计不同规格的线缆,使用要求更加的细化,满足使用即可。这在我们国内大市场、大应用的背景下完全可以实际差异化的生产,这就是我们的机会。因此,多品种,小批量,定制化正在成为主流。
ERP或APS排产,是实现多品种、小批量订单的关键。系统适用于多品种、小批量、离散制造为主的制造企业,以及单工厂多车间、集团多工厂等模式的企业。无论企业是否已经上了ERP或MES系统,都可以使用APS系统来优化生产计划和排程。大多数企业在计划层面和生产执行管控上已经完成了信息化管理工作。但是需求计划与生产执行的脱节,使得企业产能需求预估与实际产能差异大、需求与计划排配的不合理、计划与执行过程的不协调等问题日益突出,随着市场环境的变化,以及市场竞争的加剧,产品种类日益增多,客户对交期日趋严格;如何用更少的人,更短的时间,更少的库存,做出更多的产品, 成为企业考虑的重点,例如甲骨文,SAP都有类似的系统,国内企业如合越(COBEYOND)也在做类似的尝试。尤其是排产工作作为“制造开始的源头”,其科学性、高效性、灵活性和共享性,成为了日益突出的问题。通过精确的生产计划和排程,企业可以更好地满足客户需求,提高市场竞争力。
第四章机器人线缆发展规划
4.1团标标准发展规划
2015-2020年期间, 标准处于从无到有的阶段。代表性的有5个: 第1个是中国机器人产业联盟主导制定的CRIA-003-2019工业机器人用柔性电缆标准;第2个是德国TUV制定的PFG2577机器人柔性线缆规范;第3个是中国电子元件行业协会主导制定的T/CECA37-2020 机器人用柔性线缆标准;第4个标准是UL发布的RP5770 实验室认定导则;第5个标准是VDE也发布了机器人线缆技术规范VDE-PB-0022:2018-07。
在深圳市机器人特种线缆行业协会的主导下,标准化工作在2020-2024年期间获得迅速进展,协会组织机器人线缆生产、检测、终端用户等企业起草了《机器人特种线缆测试技术规范》,《机器人本体电源线技术规范》等二十多个类似的团体标准,为提升中国机器人线缆整体质量,规范了机器人线缆行业生产工艺、检验标准要求,也带动了一批具有创新能力的线缆企业快速成长。从村料、工艺、结构、试验、装配等各环节都制定相应的标准。
在标准制定出来后,协会组织多场相关企业相互交流学习,组织培训宣导会,让标准全面应用。并积极向终端用户推荐采用协会主导制定的团体标准。
下一步,将继续查漏补缺,制定团体标准,完善整个产业链标准。目前还有十多项标准在继续制定中。另外,根据行业发展,及时修订已经发布的团体标准。
另外,因为柔性线缆国标一直是空白,我们将积极推动将团体标准转化为国标,促进整体行业发展,实现整体技术水平提升
此外,其还对实验中心发展规划和人才培育发展规划进行了阐述。