淺析國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人與國外差距在哪里
還記得3年前咱們分過三臺機(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)在也無法做到”,資深機(jī)器人從業(yè)者馬龍感慨地說。
想要完成如此復(fù)雜的動(dòng)作,核心控制器必須足夠聰明。但由于沒有掌握核心算法,國產(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、庫卡“四大家族”的工業(yè)機(jī)器人。
2017年中國的工業(yè)機(jī)器人購買量是每月9000多臺(超過美國和歐盟的總購買量),比2016年多3000多臺,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)的市場份額與工業(yè)機(jī)器人本體情況接近。
算法欠賬多 國產(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)于語言,把“大腦”的想法傳遞出去。
要講好這門“語言”,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,但對核心算法一直秘而不宣,絕不外泄。
某國內(nèi)機(jī)器人企業(yè)技術(shù)總監(jiān)說:核心算法差距過大,導(dǎo)致國產(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‘四大家族’設(shè)備,一年也出不了幾次故障;如果用國產(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“戰(zhàn)爭”,“將軍”下令進(jìn)攻;“傳令兵”傳遞進(jìn)攻信號;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4G信號直接指揮“士兵”;而國產(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。據(jù)他介紹,對于單臺伺服系統(tǒng),國產(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。
多臺伺服系統(tǒng)需要“大腦”提前進(jìn)行計(jì)算。通過底層算法,國外核心控制器可以通過伺服系統(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)相差無幾,但國外的產(chǎn)品售價(jià)貴10倍。
“這是因?yàn)閲a(chǎn)伺服系統(tǒng)基本都使用自帶軟件庫,國外企業(yè)限制很多高級功能,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。
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