国产工业机器人技术与世界高端产品差距有多大
image 工业机器人 06/14

上面是一个三台机器人在托盘上绕易拉罐的视频,展示的是多轴联动控制技术,这么精准的高速运动控制不是一般的牛。“这可是ABB公司2009年的技术,我们现在也无法做到”,资深机器人从业者马龙感慨地说。

想要完成如此复杂的动作, 核心控制器必须足够聪明 。但是由于 没有掌握核心算法,国产工业机器人“大脑”还不够聪明,稳定性、故障率、易用性等关键指标远不如发那科、ABB、安川、库卡“四大家族”的工业机器人。

国产工业机器人技术与世界高端产品差距有多大

2017年中国的工业机器人购买量是每月9000多台(超过美国和欧盟的总购买量),比2016年多3000多台,预计到2019年将猛增140%,但高端机器人仍然依赖于进口。核心算法的差距,是国产工业机器人向高端制造迈进的拦路虎。

国产工业机器人技术与世界高端产品差距有多大

平安证券的报告显示,控制系统是一家工业机器人厂商设计理念的集中体现,成熟的机器人厂商一般自行开发控制器和伺服系统,进而保证机器人的稳定性和技术体系,因此全球控制系统的市场份额与工业机器人本体情况接近。

算 法欠账多 国产“大脑”爱出错

衡量机器人优劣有两个重要标准: 稳定性和精确性 。核心控制器是影响稳定性的关键部件,是工业机器人的“大脑”。而软件相当于语言,把“大脑”的想法传递出去。

国产工业机器人技术与世界高端产品差距有多大

要讲好这门“语言”,需要底层核心算法。“四大家族”可以出售伺服系统、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

国产工业机器人技术与世界高端产品差距有多大

某国内机器人企业技术总监说:核心算法差距过大,导致国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……差距还很大。”

“工厂里一百多台‘四大家族’设备, 一年也出不了几次故障;如果用国产机器人,故障率可能是人家几倍。 ”沈阳霹雳科技有限公司技术合伙人、资深机器人软件工程师周超说。

国产工业机器人技术与世界高端产品差距有多大

因此,部分客户宁愿买二手进口机器人,缴纳一笔不菲的“重新开机费”,也不愿意使用国产机器人。

“好的算法,几千行就能让机器人稳定运行不出故障;差的算法,几万行也达不到人家的水准,”周超介绍, 这种差距打个比方:咱们是刚从驾校领到驾证的新手,而人家是一个具有多年经验的赛车手。

国产工业机器人技术与世界高端产品差距有多大

不掌握核心算法,生产精度需求不高的产品还勉强可以应用,但倘若应用到航天航空、军工、汽车制造等高端领域,就只能依赖进口工业机器人了。

软件“卡脖子” 定价权拱手让人

算法的差距不只体现在核心控制器上,更拖慢了伺服系统响应的速度。

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机器人每完成一个动作,需要核心控制器、伺服驱动器和伺服电机协同作战。打个比方,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。

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现在“四大家族”的产品已经进化到“将军”通过4G信号直接指挥“士兵”;而国产机器人尚停留在传令兵时代,速度当然就慢了许多。

“如果不掌握核心算法,这一差距很难被缩小。”马龙说。据他介绍,对于单台伺服系统,国产机器人动态与静态精度都很高,但高端机器人一般同时有6台以上伺服系统,用传统的控制方法难以取得好的控制效果。

多台伺服系统需要“大脑”提前进行计算。通过底层算法,国外核心控制器可以通过伺服系统的电流环直接操作电机,实现高动态多轴非线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。

国产工业机器人技术与世界高端产品差距有多大

由于算法、软件的差距,最终产品的售价也天差地别。以伺服系统为例,即使核心元器件几乎完全一样,成本其实相差无几,但国外的产品售价贵10倍。

“这是因为国产伺服系统基本都使用自带软件库,国外企业限制很多高级功能,不向我们开放,比如位置环的S曲线功能,你想要这个功能,就得掏钱买人家的产品,定价权就这样让出去了。”马龙说。

最后不得不提一下减速器, 在 全球减速器市场上,日系垄断了85%的份额

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纳博特斯克 RV-110E 减速机

精密减速器制造,投资大,技术难度高,有很高的壁垒。也正因此,全球工 业机器人减速器的市场高度集中,其中 日本纳博特斯克在RV减速器领域处垄断地位,日本哈默纳科则在谐波减速器领域处垄断地位,两家合计占全球市场的75%左右,另外一家日本厂商住友则占据了10%。 由于其极高的技术壁垒,工业机器人本体制造环节对减速器环节议价能力很弱 。


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上面是一个三台机器人在托盘上绕易拉罐的视频,展示的是多轴联动控制技术,这么精...
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