是什么卡了國(guó)产工业机器人的脖子——算法不精,“大脑”爱出错
想要完成复杂的动作,工业机器人的大脑——核心控制器必须足够聪明。但由于没有(yǒu)掌握核心算法,國(guó)产工业机器人“大脑”还不够聪明,工业机器人的稳定性、故障率、易用(yòng)性等关键指标遠(yuǎn)不如 “四大家族”发那科(kē)、ABB、安川、库卡(以下简称“四大家族”)的工业机器人产品。
据统计,我國(guó)已经连续5年成為(wèi)世界第一大机器人应用(yòng)市场,但高端机器人仍然依赖于进口。核心算法的差距,是國(guó)产工业机器人向高端制造迈进的拦路虎。
國(guó)产“大脑”爱出错
核心算法惹的祸
衡量工业机器人优劣主要有(yǒu)两个标准:稳定性和精确性。核心控制器是影响稳定性的关键部件,有(yǒu)着工业机器人“大脑”之称。而软件相当于语言,把“大脑”的想法传递出去。
要讲好这门“语言”,需要底层核心算法。“四大家族”都出售伺服系统、减速器、编码器等关键部件,但对核心算法一直秘而不宣,绝不外泄。
核心算法差距过大,导致國(guó)产机器人稳定性不佳,故障率居高不下。参数自整定,抑震算法,转矩波动补偿……这一项项算法的差距,拖慢了整个系统的响应速度和稳定精度。更有(yǒu)资深机器人软件工程师反映“工厂里一百多(duō)台‘四大家族’设备,一年也出不了几次故障;如果用(yòng)國(guó)产机器人,故障率可(kě)能(néng)是人家几倍”。因此,部分(fēn)客户宁愿买二手进口机器人,缴纳一筆(bǐ)不菲的“重新(xīn)开机费”,也不愿意使用(yòng)國(guó)产机器人。
不掌握核心算法,生产精度需求不高的产品还勉强可(kě)以,但倘若应用(yòng)到航天航空、军工等高端领域,就只能(néng)依赖进口工业机器人了。
底层核心算法好比手机操作系统,我们都在做APP。做基础研究投入大、回报低,而做APP赚钱更快,但一味只做APP,将永遠(yuǎn)无法超过苹果和谷歌。另外,一旦别人对你封锁系统,APP做得再好用(yòng)也无济于事。
软件卡脖子
定价权拱手让人
机器人完成的每一个动作,都需要核心控制器、伺服驱动器和伺服電(diàn)机协同作战。就像一场“战争”,“将军”下令进攻;“传令兵”传递进攻信号;得令的“士兵”向指定位置冲锋。算法的差距不只體(tǐ)现在核心控制器上,更拖慢了伺服系统响应的速度。
现在发那科(kē)、ABB、安川、库卡的产品已经进化到“将军”通过4G信号直接指挥“士兵”;而國(guó)产机器人尚停留在传令兵时代,速度当然就慢了许多(duō)。
对于单台伺服系统,國(guó)产机器人动态与静态精度都很(hěn)高,但高端机器人一般同时有(yǒu)6台以上伺服系统,用(yòng)传统的控制方法难以取得好的控制效果。如果不掌握核心算法,这一差距很(hěn)难被缩小(xiǎo)。多(duō)台伺服系统需要“大脑”提前进行计算。通过底层算法,國(guó)外核心控制器可(kě)以通过伺服系统的電(diàn)流环直接操作電(diàn)机,实现高动态多(duō)轴非線(xiàn)性条件下的精密控制,因此“四大家族”的机器人响应速度更快、定位更准确。
由于算法、软件的差距,最终产品的售价也天差地别。以伺服系统為(wèi)例,即使核心元器件几乎完全一样,成本其实相差无几,但國(guó)外的产品售价贵10倍。马龙说“这是因為(wèi)國(guó)产伺服系统基本都使用(yòng)自带软件库,國(guó)外企业限制很(hěn)多(duō)高级功能(néng),不向我们开放,比如位置环的S曲線(xiàn)功能(néng),你想要这个功能(néng),就得掏钱买人家的产品,定价权就这样让出去了”。
鼓励國(guó)产企业投入研发
机器人前途光明
尽管与“四大家族”相比差距明显,但专家、从业者都比较看好國(guó)产机器人的未来。
从技术上看,硬件的发展已有(yǒu)几十年历史,几无秘密可(kě)言;软件方面,我國(guó)拥有(yǒu)数量庞大的IT从业人口,“现在我们很(hěn)多(duō)企业也可(kě)以集成出高水准的工业机器人产品,但完全自主知识产权、拥有(yǒu)关键部件核心技术的國(guó)产工业机器人,还需要经验、时间与整个产业链的积累、打磨”。
工业机器人市场有(yǒu)点像几年前的智能(néng)手机市场。只要熟悉产业链、供应链,很(hěn)快就能(néng)“攒”出一台机器人产品。但想要掌握核心技术,却并不那么容易。当某一项技术取得突破,等待市场检验、慢慢成熟时,國(guó)外厂商(shāng)很(hěn)可(kě)能(néng)会压低该零部件的价格,提供功能(néng)更成熟、价格更便宜的方案,导致國(guó)内企业投入与回报不成正比,这也是很(hěn)多(duō)企业不愿意在底层研发上投入的原因。
马龙说“作為(wèi)从业者,我们希望能(néng)有(yǒu)更多(duō)以技术為(wèi)导向的政策,只要技术达标,就给予企业一定的市场空间,在实践中慢慢打磨产品,吃透核心技术,鼓励企业将更多(duō)的人力、财力投入到研发当中,这样才能(néng)让國(guó)产工业机器人真正在世界的舞台上唱主角”。
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