還記得3年前咱們分過(guò)三臺(tái)機(jī)器人在托盤上繞易拉罐的視頻嗎，展示的是多軸聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)，這么精準(zhǔn)的高速運(yùn)動(dòng)控制不是一般的牛。“這可是ABB公司2009年的技術(shù)，我們現(xiàn)在也無(wú)法做到”，資深機(jī)器人從業(yè)者馬龍感慨地說(shuō)。

 

想要完成如此復(fù)雜的動(dòng)作，核心控制器必須足夠聰明。但由于沒(méi)有掌握核心算法，國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人“大腦”還不夠聰明，穩(wěn)定性、故障率、易用性等關(guān)鍵指標(biāo)遠(yuǎn)不如發(fā)那科、ABB、安川、庫(kù)卡“四大家族”的工業(yè)機(jī)器人。

 

2017年中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人購(gòu)買量是每月9000多臺(tái)（超過(guò)美國(guó)和歐盟的總購(gòu)買量），比2016年多3000多臺(tái)，預(yù)計(jì)到2019年將猛增140％，但高端機(jī)器人仍然依賴于進(jìn)口。核心算法的差距，是國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人向高端制造邁進(jìn)的攔路虎。

 

平安證券的報(bào)告顯示，控制系統(tǒng)是一家工業(yè)機(jī)器人廠商設(shè)計(jì)理念的集中體現(xiàn)，成熟的機(jī)器人廠商一般自行開發(fā)控制器和伺服系統(tǒng)，進(jìn)而保證機(jī)器人的穩(wěn)定性和技術(shù)體系。因此全球控制系統(tǒng)的市場(chǎng)份額與工業(yè)機(jī)器人本體情況接近。

 

算法欠賬多 國(guó)產(chǎn)“大腦”愛出錯(cuò)

 

衡量機(jī)器人優(yōu)劣有兩個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)：穩(wěn)定性和精確性。核心控制器是影響穩(wěn)定性的關(guān)鍵部件，是工業(yè)機(jī)器人的“大腦”。而軟件相當(dāng)于語(yǔ)言，把“大腦”的想法傳遞出去。

 

要講好這門“語(yǔ)言”，需要底層核心算法。“四大家族”可以出售伺服系統(tǒng)、減速器、編碼器等關(guān)鍵部件，但對(duì)核心算法一直秘而不宣，絕不外泄。

 

某國(guó)內(nèi)機(jī)器人企業(yè)技術(shù)總監(jiān)說(shuō)：核心算法差距過(guò)大，導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)機(jī)器人穩(wěn)定性不佳，故障率居高不下。“參數(shù)自整定，抑震算法，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)補(bǔ)償……差距還很大。”

 

“工廠里一百多臺(tái)‘四大家族’設(shè)備，一年也出不了幾次故障；如果用國(guó)產(chǎn)機(jī)器人，故障率可能是人家?guī)妆丁?rdquo;

 

因此，部分客戶寧愿買二手進(jìn)口機(jī)器人，繳納一筆不菲的“重新開機(jī)費(fèi)”，也不愿意使用國(guó)產(chǎn)機(jī)器人。

 

“好的算法，幾千行就能讓機(jī)器人穩(wěn)定運(yùn)行不出故障；差的算法，幾萬(wàn)行也達(dá)不到人家的水準(zhǔn)，”這種差距打個(gè)比方：咱們是剛從駕校領(lǐng)到駕證的新手，而人家是一個(gè)具有多年經(jīng)驗(yàn)的賽車手。

 

不掌握核心算法，生產(chǎn)精度需求不高的產(chǎn)品還勉強(qiáng)可以應(yīng)用，但倘若應(yīng)用到航天航空、軍工、汽車制造等高端領(lǐng)域，就只能依賴進(jìn)口工業(yè)機(jī)器人了。

 

軟件卡脖子 定價(jià)權(quán)拱手讓人

 

算法的差距不只體現(xiàn)在核心控制器上，更拖慢了伺服系統(tǒng)響應(yīng)的速度。

 

機(jī)器人每完成一個(gè)動(dòng)作，需要核心控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)。打個(gè)比方，就像一場(chǎng)“戰(zhàn)爭(zhēng)”，“將軍”下令進(jìn)攻；“傳令兵”傳遞進(jìn)攻信號(hào)；得令的“士兵”向指定位置沖鋒。

 

現(xiàn)在“四大家族”的產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)化到“將軍”通過(guò)4G信號(hào)直接指揮“士兵”；而國(guó)產(chǎn)機(jī)器人尚停留在傳令兵時(shí)代，速度當(dāng)然就慢了許多。

 

“如果不掌握核心算法，這一差距很難被縮小。”馬龍說(shuō)。據(jù)他介紹，對(duì)于單臺(tái)伺服系統(tǒng)，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人動(dòng)態(tài)與靜態(tài)精度都很高，但高端機(jī)器人一般同時(shí)有6臺(tái)以上伺服系統(tǒng)，用傳統(tǒng)的控制方法難以取得好的控制效果。

 

多臺(tái)伺服系統(tǒng)需要“大腦”提前進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)底層算法，國(guó)外核心控制器可以通過(guò)伺服系統(tǒng)的電流環(huán)直接操作電機(jī)，實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)多軸非線性條件下的精密控制，因此“四大家族”的機(jī)器人響應(yīng)速度更快、定位更準(zhǔn)確。

 

由于算法、軟件的差距，最終產(chǎn)品的售價(jià)也天差地別。以伺服系統(tǒng)為例，即使核心元器件幾乎完全一樣，成本其實(shí)相差無(wú)幾，但國(guó)外的產(chǎn)品售價(jià)貴10倍。

 

“這是因?yàn)閲?guó)產(chǎn)伺服系統(tǒng)基本都使用自帶軟件庫(kù)，國(guó)外企業(yè)限制很多高級(jí)功能，不向我們開放，比如位置環(huán)的S曲線功能，你想要這個(gè)功能，就得掏錢買人家的產(chǎn)品，定價(jià)權(quán)就這樣讓出去了。”馬龍說(shuō)。

 

文章出處：【微信號(hào)：indRobot，微信公眾號(hào)：工業(yè)機(jī)器人】