控制系統是工業機器人的主要組成部分，其機能類似于人腦控制系統，支配著工業機器人按規定的程序運動，并記憶人們給予工業機器人的指令信息（如動作順序、運動軌跡、運動速度及時間），同時按其控制系統的信息對執行機構發出指令，必要時可對工業機器人的動作進行監視，當動作有錯誤或發生故障時發出報警信號。

工業機器人控制系統分為處理器和控制器兩部分，處理器用來計算機器人關節的運動、監督控制器與傳感器協調動作，其功能相當于人類大腦?？刂破鲝奶幚砥髦蝎@取數據，控制驅動器的動作，并與傳感器反饋信息一起協調機器人的運動，其功能相當于人類小腦。

之前國內傳統的工業機器人電控系統使用的控制器和驅動器大多是獨立開發，通訊方式也主要采用脈沖或標準通訊總線，這給后續的調試、使用和優化都會造成一定的阻礙。隨著市場對機器人控制系統降本提效的需求不斷擴大，傳統的工業機器人控制系統已經無法適應行業的高速發展。驅控一體系統由此應運而生。

在驅控一體時代來臨的初期，國內主要的討論是聚焦于驅控一體體積小、成本低、效率高等優勢。許多廠商為了在新的領域能取得先發優勢各家開始爭相推出驅控一體系統產品。這一階段廠商們所關注的驅控一體，更多的是針對硬件的驅控一體 ，減少外部走線，讓內部結構更加緊湊，縮小體積。

隨著市場需求的不斷上漲，僅僅是硬件上的驅控一體已經不能滿足市場的需求，軟件方面的驅控一體化已經勢不可擋。

真正意義上的“驅控一體”，是要包含“硬件”和“軟件”兩個方面的設計，主要特征是把硬件、軟件、視覺、力覺及機器人本體都融合成為一個整體，以此來節約成本，提升效率。

此時的驅控一體就具備了更多、更全面的優點，比如數據共享更全面、信息交互更充分、即時性更好、穩定性更佳，成本更低廉。

驅控一體系統產業鏈

驅控一體控制系統上游包括PCB面板、電容、電阻等各類電子元器件，中游包含運動控制器、伺服驅動器、伺服電機等。下游運用于半導體、工業機器人、機床等各行各業。其中，運動控制器和伺服驅動器軟硬件整合，共同構成了驅控一體系統。

國內市場分析

華成工控為順應市場需求，早在2016年就開始研發四軸驅控一體產品，發布代表產品QCS4系列。2018年，華成工控導入驅控一體三軸控制系統，推出產品QCS3G系列。

眾為興作為國內最早提出驅控一體概念并推出產品的企業之一，于2019年4月發布了基于新一代驅控一體技術的控制器新品QC410。這款產品具備了體積小、重量輕的特點，并新增了運動學習規劃功能。

配天機器人在第一代驅控一體控制器的基礎上推出采用新一代驅控一體化技術的第二代驅控一體控制器ARCCD20。

越來越多的控制器企業為適應市場對多軸驅控一體化控制系統的需求，研發并推出多軸的“驅控一體”產品。其中包括了山龍智控新一代驅控一體、配天機器人、哈工大驅控一體關節等。

山龍智控新一代驅控一體產品融合了視覺、力傳感技術，集成度更高，即時性更好，成本更加低廉。

哈工大驅控一體關節通過FPGA+ARM+DSP分布式CPU架構驅控一體化方案，結合內部高速并行總線信息交換技術，融合伺服驅動、運動控制、力覺傳感和機器視覺為一體的硬件平臺，解決系統的強即時性、可靠性、輕量化性，以及高精高速控制的需求。

機器人柔性化的需求是驅控一體技術革命的重要推力，這使得機器人的空間可以在很大程度上得到擴展，在3C等柔性化產線中，具有可觀的應用價值。

國內市場特點分析

基于驅控一體的優勢，即集成度高，成本相對較低，應用相對簡單，安裝調試更加簡單方便，維護檢修更加便捷，反應速度更快等。目前，驅控一體的應用行業在不斷地擴大，其中包括注塑機械手、SCARA機器人、小六軸機器人、插件機、繞線機等。

以工業機器人行業為例，控制器硬件差距較小，難點集中于軟件。控制器本質上就是一個數據處理器，隨著半導體技術的成熟，半導體芯片的性價比越來越高，因此控制器在硬件上并無太高門檻。

在機器人的核心零部件中，控制器的國產化率基本與本體相匹配，大部分的本體品牌廠商均自行開發控制器，可以說，控制器的優劣直接決定了本體的綜合性能，而這也是外資本體與國產本體差距最大，卻也最容易被忽視的環節，雖然國內企業開發的控制器產品已經基本可以滿足大部分功能要求，但對于某些工藝的積累較為缺乏，與外資品牌依然有一定的差距。

控制器的核心在于算法要與機器人本體相匹配。

目前，外資國外主流機器人廠商的控制器均是基于運動控制平臺進行自主研發，以保證適配性，國產廠商起步晚，尚未形成競爭優勢。可以說，國產控制器在硬件上與國外差距不大，差距主要是算法和兼容性方面，控制器包括硬件和軟件兩部分，硬件部分國產品牌已經基本掌握，但在軟件控制算法的成熟度方面，國產品牌與國際品牌如貝加萊、倍福、KEBA還有較大差距。

外資控制器的設計方案明顯優于國產控制器，一般占據中高端市場，單價較高，相關數據顯示，進口控制器單價大多在1萬元以上，國產控制器價格則在4000 ~8000元之間。

受限于工業機器人對運動技能要求較高，尤其是控制器可靠性、安全性要求標準較高的多關節機器人，相關數據顯示，2020年，國產多關節機器人廠商中，不到30%廠商具備自研能力，超過70%的多關節機器人廠商對外采購控制器，其中采購外資品牌控制器的比例為25%左右。

相比之下，對于SCARA機器人，國產運動控制器已可滿足日?；咀鳂I要求，因此在SCARA機器人領域，控制器更多由機器人本體制造商自行開發，小部分采購第三方控制器。

而大部分控制器企業只生產通用控制器，專注于工業機器人控制器領域的企業數量較少，國產代表廠商如華成工控、固高、卡諾普、寶元、臺達等，外資代表廠商如KEBA、倍福、貝加萊等。

由于進入該領域的時間較晚，且控制器功能開發遵循從簡單到復雜的步驟，中國本土控制器品牌正處于不斷加強軟件開發能力，同時在細分領域不斷迭代進步的階段。

驅控一體控制系統雖然經過數年的發展，參與廠商逐年增加，但真正將驅控一體實現市場化應用的廠商仍是少數，其中部分廠商以自用為主，以驅控一體作為獨立業務形成營收的廠商屈指可數。

這也說明了在驅控一體領域的競爭特點更多體現為細分增量市場的競爭，市場基數尚小，能夠在某個細分領域實現起量的廠商將具備較強的成長性，如華成工控在注塑機械手、工業機器人領域，已經形成定的規?；鹆?，進入快速成長期。

市場競爭分析

當前市場的基數較小，各家廠商雖有一定差距，但市場格局還未成型，將來的市場格局分化仍然具有不可預知性。目前，華成工控在國內的驅控一體市場份額超過50%，其次分別是眾為興、固高、山龍智控、臺達等廠商。

在未來，注塑機械手、機器人兩大領域會是各大驅控一體廠商激烈競爭的賽場。與此同時，新興市場的需求將逐漸顯現，如半導體設備、雕刻機等細分市場，潛在的需求空間仍然十分可觀。

驅控一體控制系統應用行業分布情況

發展趨勢分析

目前國內工業機器人控制器領先企業可以分為兩種發展路徑：一是以數控設備起家，涉足工業機器人領域的企業，代表企業有廣州數控、新時達、埃斯頓、匯川技術、華中數控。

二是運動控制技術的推廣和高水平應用下成長起來的專業運動控制企業，代表企業有華成工控、固高、卡諾普、納博特、寶元等，他們已經開始向市場提供機器人專用控制器。

此外，還有自主開發自己控制系統的機器人企業，其中包括臺達、配天、智昌、珞石等。短期而言，與第三方合作、并購可能是中國機器人企業提升控制器質量的有效途徑。

目前，工業機器人企業尚未完全掌握最先進的控制器技術，未來可能有兩種趨勢：

①采用第三方供應商的控制器。工業機器人本體企業通過引進第三方的控制器，實現機器人控制技術提升，比如不少國產機器人企業采用華成工控、卡諾普、寶元、納博特等。廠商的控制器，各家基于自身的技術積累，均在某一個或多個領域具備一定的優勢，如卡諾普在焊接領域，華成工控在注塑和沖壓領域均具備一定的競爭優勢。

②通過投資并購逐步引入國外的控制器技術。2010年，專注電氣傳動及運動控制的新時達切入工業機器人領域，后從2013年開始，新時達收購眾為興、曉奧享榮、會通科技，其中眾為興主營SCARA機器人與自動化控制系統。

驅控一體控制系統作為專用控制器的一種，因其高度集成、應用調試簡便的特點，雖然當前只在部分行業開始規?；瘧茫袌龌鶖瞪行。珡拈L遠來看，驅控一體控制系統有望應用于更多的細分行業，主要的判斷邏輯如下：

①制造體系正在從般自動化向智能制造方向發展，其中不同的細分行業需求差異顯現通用自動化設備開始難以全面滿足各行業的需求，細分行業的專機有望得到發展，其中專機設備的起量有望帶動驅控體控制系統需求的增長。

②中國作為全球最大的工業機器人市場，工業機器人市場仍有較大的增長空間，尤其中國市場的制造業體系完備，工業機器人的行業應用滲透率逐年上升。此外，工業機器人中小負載產品占比在60%以上，在技術日趨成熟的基礎上，從性價比和操作應用的簡便性方面考量，驅控一體控制系統在工業機器人市場仍有較大的應用空間。

③運動控制系統涉及多個方面的技術路線，既有控制層面的技術，也有驅動層面的技術，還涉及電機層面的技術，不同類型技術層面都有其認知壁壘的存在，過去懂控制的未必懂驅動，懂驅動的未必懂控制和電機，在服務同一個項目過程中，容易發生責任不清晰的狀況。

在客戶需求的層面，更傾向于一個集成的解決方案，省去不必要的接線和接口兼容性和匹配性的問題，而驅控一體控制系統可以很好的匹配這一需求趨勢，更好的滿足用戶的需求痛點，解決核心降本增效的難題。

國內外行業對比

全球運動控制市場在智能制造的浪潮下得以迅速發展。作為工業機機器人的三大核心零部件之一，控制器是發布命令的“決策機構”，是自動化工廠的大腦，專為機器人發布和傳遞動作指令。

得益于幾十年的先發優勢，國外廠商在控制器和伺服驅動方面的積累深厚，掌握絕大多數的相關先進技術，相比之下，國內在這兩項領域中尚未實現尖端技術的掌控。

目前運動控制器領域主要由來自德國、日本的巨頭廠商占據主要市場，其中包括德國倍福、西門子、庫卡、貝加萊等，日本的三菱、安川發那科等，國產技術與國外高端產品仍存在一定的差距，這也在很大程度上導致國產機器人性能的穩定性不佳、精度可靠性不高、故障率居高不下等問題。

從區域分布來看，歐美國家因為其產業與分工更細，驅動和控制技術一般是有較為明確的分工，并且會在某一個細分領域研究較深，驅控一體的方案相對較少。相對來說，日本公司涉及業務更廣，對于驅控一體技術的探索較早，也是當前在驅控一體技術領域較為領先的國家區域。

驅控一體方案最早是日本廠商應用，如東芝、三菱、YAMAHA、EPSON等，最早應用于SCARA產品上。此后，中國廠商開始驅控一體控制系統的研發，這在很大程度上促進了驅控一體技術的發展，同時市場規模亦逐年提升，作為一項創新型技術，驅控一體的技術還處于持續的進步與提升階段，全球市場規模亦在逐年增長。

發展與展望

目前，控制器和伺服驅動的先進技術大多還掌握在國外手里，國內在這兩項領域中尚未實現尖端技術的掌控。不過驅控一體機器人控制器在應用及生產成本上都比目前國外產品具有優勢。

某種層面上看，驅控一體控制系統方案為用戶端提供了更好降本增效的思路和選擇，高性價比和操作簡便的特性可以更好滿足以機器人為代表的自動化設備需求。

隨著國內企業對于驅控一體控制系統研發的持續投入，技術日趨成熟，同時在各細分領域持續迭代更新，尤其在機器人領域，驅控一體控制系統產業化進程正在加快，從這點上看，國內驅控一體廠商進步明顯。

當前，國內外的機器人運動控制系統實際上都走上了集成化發展的道路。歐美國家由于具備成熟的機器人運動控制器與機器人伺服控制器產業技術，其機器人運控系統的集成化路線著重于發展高速工業通信技術，以高速工業以太網為連接伺服系統與運控系統的技術手段。

日本的機器人運控系統集成化技術既存在基于高速工業以太網的發展趨勢，也存在面向專機定制的嵌入式運控一體化技術發展趨勢。但并未利用最新的集成技術面向成本優化，僅在封裝上實現了機器人運控與驅控的融合。

近年來，隨著我國制造業升級需求的持續增長，我國機器人產業技術的研發持續升溫，機器人運動控制系統的理論與軟件技術得到了蓬勃的發展“驅控一體化”成為新的發展方向。

眾多廠商均有布局驅控一體相關技術及產品，并在各細分領域實現產業化落地應用，其中以機器人行業為典型代表，中國作為全球最大的工業機器人市場，同時具備最完備的工業制造體系，這為驅控一體技術的應用落地提供了基礎土壤。

企業盡調：華成工控

深圳市華成工業控制股份有限公司（以下簡稱“華成工控”）成立于2005年，是以運動控制為核心的工業自動化解決方案核心供應商。公司業務聚焦于運動控制、驅控一體化、機器視覺、高低壓通用總線伺服等領域，目前已獲知識產權300多項。

華成工控自成立以來的目標就是國產取代進口，首先要解決的就是用不起的問題。公司傾向于解決所有控制和現場應用的相關問題，致力于把產品落地，深鉆行業應用。

第二個方向就是解決用得好的問題，產品的使用者終究是終端客戶，相比于產品設備廠對產品的駕輕就熟，終端客戶的接受程度就顯得有些參差不齊，所以公司希望研制成“傻瓜式”的產品，極大程度上減少終端客戶的上手時間，即使不具備專業的知識技能，只要會讀寫并清楚邏輯，平均兩個半小時就可以學會。

華成工控的發展大方向始終清晰明確：深鉆行業應用，解決行業痛點，節約人工組裝成本、技術升級、產品升級。也是由于經年的潛心研究，全心為客戶服務，才造就了華成工控如今在行業中的頭部地位。

國家的智能制造和產業升級是兩個發展大方向，華成工控希望能乘著這個風口做出更好的成績。在注塑機領域，華成工控是首批研發公司，目前在性能和出貨量等方面也已經做到了行業第一，注塑領域的冠軍獎項目前也在申報中。

明晰行業定位，深耕機器人賽道

在國內，隨著科學技術的發展，許多高危行業和危險作業場景已經很少有人力地投入。由此許多行業的產業鏈也會發生改變。在機器人賽道上，對于各家企業而言無疑是一個新的契機。

從中國制造到中國智能制造，這已成為國內經濟、科技發展的必經之路。隨著勞動力成本的不斷提高，機器人替代人工作業的進程正在穩步推進，在一些需要高人力但低附加值的高危工作都可以用機器人來代替。

由于華成工控具有多年以來不斷積累的資本和經驗，在機器人賽道才能迅速展現自身優勢。超高的性價比一直都是華成工控最具標志性的競爭優勢，操作簡潔，功能實用無冗余，價格親民，與客戶需求貼合度高，這為華成備受客戶青睞的重要原因。

專注核心自研，發掘技術人才

華成工控一向重視技術型人才，研發成員有清晰的職能劃分，共分為控制類、伺服類、視覺項目組、云端四大組別。

如今，產業升級和智能制造正處在風口，各大企業都在不斷地吸納人才，其中技術崗位人才尤其緊缺，剛畢業的本科生月薪都可以達到一萬八千塊。人才緊缺，已經成了整個行業都面臨的嚴峻形勢，沒有足夠的技術人才，產品的研發和技術的創新就無法更快地取得進步，國產取代進口的進程就只能被迫放緩。

但華成工控并沒有盲目的選擇打人海戰術，而是集中精力把產品落到實地，期間與供應商和客戶均建立了良好的關系。

2020年初，突如其來的疫情對實體行業造成不小的打擊，華成工控的供應鏈也一定程度受到了影響，但相較于其他一些企業而言，總體影響不大。華成工控憑借著一直以來的科學運作和良性的循環，產出和利潤完全可以支撐起企業的發展。

產品多樣，性能完善

QC-S5G是華成工控旗下的一款注塑類驅控一體機。QC-S5G驅控一體控制系統根據注塑機機械手取出和埋入應用而開發，內置鎖模安全電路， 配合軟件邏輯，做到雙重鎖模安全防護。人機界面符合注塑機生產工藝特性，直觀清晰，靈活示范。 

不僅如此，QC-S5G還有專用注塑機的IO交互接口，可選配EU67標準注塑機信號板卡【兼容EU12】桁架式機械手專用運動控制算法，精度可達到0.01mm。 

QCS5G還采用了多芯結構，3個CPU之間的連接通過PCB直接布線，提升了抗干擾性和振動等級。QCS3G/QCS5G是針對中小型桁架結構推出的產品，產品支持100W-750W內的伺服電機，不會產生過多的硬件冗余。

其優勢在于：

①節約空間：一體化架構，大幅縮減產品體積，節省安裝空間；

②成本降低：控制器成本可降低20%~50%；

③性能更優：控制系統直接獲取機械臂信息，反應速度加快。

④QCS5G優化了運動控制算法，基于芯片性能升級的基礎上，QCS5G實時性更好，插補周期達到 250us，IO掃描周期≤10ms，還具有支持提前加速，提前減速，提前結束功能。

QC-S5G注塑驅控一體機

ES-RX是一種多關節機器人控制一體柜。ES-RX使用總線驅控一體框架，免除焊線、減少維護成本。支持串聯4-6關節、SCARA、DELTA等不同類型機器人結構算法，可擴展2個協同軸，支持旋轉臺翻轉臺和地軌協同運行。具有柔性、多維度、多自由度特點，適合于多種角坐標結構機器人機型。該系統集精密化、柔性化、智能化優點一身，可以自由編程，完成全自動化的工作。 

此外，ES-RX還具有軌跡插補、支持多種通信協議、多種通信接口、支持工具，工作臺坐標系的定義、固件升級，數據備份與還原、支持云監控、支持多種工藝包等功能。

ES-RX系列關節機器人驅控一體柜

華成工控旗下產品主要包括：注塑機機械手系統、機床上下料機械手系統、沖壓機械手系統、機器人控制系統等。產品種類齊全，在國防、汽車、機電、建材、交通運輸、農業及日常生活等領域都有廣泛使用。

擺脫被國外“卡脖子”的處境

國內的驅控一體化與國外相比起步更晚一些，技術和工藝方面仍然存在客觀差距，目前還無法完全擺脫被國外“卡脖子”的處境。經過國內企業、專家和技術人員多年堅持不懈的努力，我國驅控一體化正在突飛猛進的發展。

以機器人為例，國內現階段在材料學研究方面比較欠缺，來料方面也與國外存在差距，根本原因還是人才匱乏以及技術支撐力薄弱。目前，國內驅控一體化產業首先要解決的還是有沒有的問題，然后才能去思考如何變得更強。

當下，國內驅控一體化需要更多嘗試的機會，不斷實踐、不斷創新、不斷改進，在未來的3~5年，我們一定可以打破國外技術封鎖，實現核心技術自主可控，占據全球行業領先地位。國內品牌的驅控一體化產品與一些國外品牌相比，性價比更高，產品性能基本滿足國內用戶的需求，客戶也更加傾向于選擇國內自研自產的驅控一體產品。

優化產業布局，拓寬銷售渠道

2020年初，一場突如其來的疫情致使各行各業的企業都受到了不同程度的影響，其中產品銷售首當其沖。供應鏈和產品線的可靠及完整是產品銷售的根本保障。華成工控產品線在各個行業都有布局，供應鏈結構也非常完善，從去年的成交量來看，疫情并沒有對其造成太大的影響。

通過本次疫情，也讓華成工控看到了很多問題。團隊的綜合實力需要進一步的強化，因為只有綜合實力夠強才能在應對突發狀況時更加游刃有余。銷售人員也要具備一定的專業技術，這樣在與客戶進行溝通時能夠更多地從專業技術角度出發，讓客戶更加清晰地了解產品的參數和性能，這對產品的推廣和銷售會更加有利。

華成工控之前的銷售渠道主要側重于直銷，但隨著網絡的飛速發展，越來越多的銷售渠道日趨成熟。銷售渠道的拓展和企業品牌的推廣對于華成工控而言早已迫在眉睫。目前華成工控通過與一些第三方公司合作背書、拍攝小視頻、開設淘寶的直營店等方式來加深品牌知名度與影響力。

國內的制造業有深厚的代工、加工的基礎，如果再輔以更先進的技術，中國的智能制造將會有突飛猛進的發展。根據國家目前政策導向以及公司的行業基礎，在未來5~10年，中國將成為世界上機械、智能制造配件的工業大國，這為整個行業都提供了一個重要的思路。華成工控也正在積極組建海外事業部，國內海外雙線并驅，大力推動企業國際化。

深耕行業

華成工控原來的產品比較單一，隨著企業的發展，產品的種類也越來越豐富，其中伺服類產品還分為低中高三種，適用于不同的應用場景。在未來，自動化解決方案將會是華成工控的主要發展方向。

客戶對產品最根本的需求主要還是集中在可靠性和穩定性上。想要具備優良的可靠性和穩定性，軟硬件的升級與結合必不可少。

一些企業想進入這個行業，但對注塑、沖壓、機床上下料等行業不熟，這就導致它們無法像華成工控一樣保證產品的可靠性和穩定性，也無法提供更專業的技術支持。

起初，國內客戶大多傾向于選擇日本產品，但這就面臨了一個問題，在產品出現故障時，日本的廠商不可能馬上安排技術人員去到現場，故障排除起來費時費力。

華成工控原本就是做控制系統的一家企業，考慮到在排查問題時焊線過多、排查效率低等問題，就研發推出了驅控一體機。這樣一來就可以在一定程度上提高產品的性價比，產品不再需要那么多線，維護成本也會降低，當產品出現問題時，會在人機界面出現一個報錯提示，就可以進一步定位到故障的具體位置，可以更高效的解決問題。

華成工控旗下不同的產品所使用的技術也是不一樣的，比如單軸、雙軸，采用的是單芯架構，但如果用到三軸或是五軸，芯片運算的負載就會很大，這樣就需要采用多芯架構。在前段時間國內芯片短缺的情況下，華成工控為了解決國外“卡脖子”的問題，就研發推出了此類產品，避免選用市場上缺少的芯片。

發展趨勢與展望

從驅控一體應用領域來看，除了既有的機器人、注塑機械手等領域，國內廠商也一直致力于拓展新興領域，如新能源專機設備、物流設備、半導體設備、精雕設備等。

這些新興領域的前期需求多樣化，在自動化共性需求普及到一定程度的情況下，有望形成專機設備的批量化，驅控一體控制系統將更好的滿足其定制化需求。

目前國內每年至少有2000萬套伺服系統的需求，主要都用到了自動化相關行業。其中可以用驅控一體配合的部分主要集中在中低功率(2000W以下)場景。

自眾為興最早提出驅控一體概念并推出產品以來，其后華成工控、山龍智控、配天機器人、雷賽智能、卡諾普、納博特等廠商均有相關驅控一體產品落地，期間驅控一體技術亦經歷了“大浪淘沙”的過程。

雖然目前驅控一體產業發展仍面臨著市場認知不足、產品應用面不足、市場認可度不高等諸多問題，但是驅控一體作為一種新的技術路線和技術方案，基于硬件電路集成度的提高，為工控產品的小型化發展提供了必要的條件，其特有的成本、安裝尺寸和系統性方案優勢有望持續凸顯。

自動化領域的非標需求較為明顯，綜合下游對于低成本、高性能、空間占用小、操作簡單和維護方便等需求，小型化、模塊化、專機化的驅控一體方案成為新趨勢。同時，功能模塊化的開發方式可以幫助用戶縮減產品設計時間，提高工作效率，成為企業降本增效的不二選擇。

可以說，“驅控一體”已經從理念走向現實，伴隨著技術的成熟與大眾對其了解的加深，隨著技術成熟度的提升，“驅控一體”應用場景也正在不斷延伸。

來源：高工機器人