想要完成復雜的動作,工業(yè)機器人的大腦——核心控制器必須足夠聰明。但由于沒有掌握核心算法,國產工業(yè)機器人“大腦”還不夠聰明,工業(yè)機器人的穩(wěn)定性、故障率、易用性等關鍵指標遠不如 “四大家族”發(fā)那科、ABB、安川、庫卡(以下簡稱“四大家族”)的工業(yè)機器人產品。
據統(tǒng)計,我國已經連續(xù)5年成為世界第一大機器人應用市場,但高端機器人仍然依賴于進口。核心算法的差距,是國產工業(yè)機器人向高端制造邁進的攔路虎。
國產“大腦”愛出錯 核心算法惹的禍
衡量工業(yè)機器人優(yōu)劣主要有兩個標準:穩(wěn)定性和精確性。核心控制器是影響穩(wěn)定性的關鍵部件,有著工業(yè)機器人“大腦”之稱。而軟件相當于語言,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”都出售伺服系統(tǒng)、減速器、編碼器等關鍵部件,但對核心算法一直秘而不宣,絕不外泄。
核心算法差距過大,導致國產機器人穩(wěn)定性不佳,故障率居高不下。參數自整定,抑震算法,轉矩波動補償……這一項項算法的差距,拖慢了整個系統(tǒng)的響應速度和穩(wěn)定精度。更有資深機器人軟件工程師反映“工廠里一百多臺‘四大家族’設備,一年也出不了幾次故障;如果用國產機器人,故障率可能是人家?guī)妆?rdquo;。因此,部分客戶寧愿買二手進口機器人,繳納一筆不菲的“重新開機費”,也不愿意使用國產機器人。
不掌握核心算法,生產精度需求不高的產品還勉強可以,但倘若應用到航天航空、軍工等高端領域,就只能依賴進口工業(yè)機器人了。
底層核心算法好比手機操作系統(tǒng),我們都在做APP。做基礎研究投入大、回報低,而做APP賺錢更快,但一味只做APP,將永遠無法超過蘋果和谷歌。另外,一旦別人對你封鎖系統(tǒng),APP做得再好用也無濟于事。
軟件卡脖子 定價權拱手讓人
機器人完成的每一個動作,都需要核心控制器、伺服驅動器和伺服電機協(xié)同作戰(zhàn)。就像一場“戰(zhàn)爭”,“將軍”下令進攻;“傳令兵”傳遞進攻信號;得令的“士兵”向指定位置沖鋒。算法的差距不只體現在核心控制器上,更拖慢了伺服系統(tǒng)響應的速度。
現在發(fā)那科、ABB、安川、庫卡的產品已經進化到“將軍”通過4G信號直接指揮“士兵”;而國產機器人尚停留在傳令兵時代,速度當然就慢了許多。
對于單臺伺服系統(tǒng),國產機器人動態(tài)與靜態(tài)精度都很高,但高端機器人一般同時有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。如果不掌握核心算法,這一差距很難被縮小。多臺伺服系統(tǒng)需要“大腦”提前進行計算。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,實現高動態(tài)多軸非線性條件下的精密控制,因此“四大家族”的機器人響應速度更快、定位更準確。
由于算法、軟件的差距,最終產品的售價也天差地別。以伺服系統(tǒng)為例,即使核心元器件幾乎完全一樣,成本其實相差無幾,但國外的產品售價貴10倍。馬龍說“這是因為國產伺服系統(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,你想要這個功能,就得掏錢買人家的產品,定價權就這樣讓出去了”。
鼓勵國產企業(yè)投入研發(fā) 機器人前途光明
盡管與“四大家族”相比差距明顯,但專家、從業(yè)者都比較看好國產機器人的未來。
從技術上看,硬件的發(fā)展已有幾十年歷史,幾無秘密可言;軟件方面,我國擁有數量龐大的IT從業(yè)人口,“現在我們很多企業(yè)也可以集成出高水準的工業(yè)機器人產品,但完全自主知識產權、擁有關鍵部件核心技術的國產工業(yè)機器人,還需要經驗、時間與整個產業(yè)鏈的積累、打磨”。
工業(yè)機器人市場有點像幾年前的智能手機市場。只要熟悉產業(yè)鏈、供應鏈,很快就能“攢”出一臺機器人產品。但想要掌握核心技術,卻并不那么容易。當某一項技術取得突破,等待市場檢驗、慢慢成熟時,國外廠商很可能會壓低該零部件的價格,提供功能更成熟、價格更便宜的方案,導致國內企業(yè)投入與回報不成正比,這也是很多企業(yè)不愿意在底層研發(fā)上投入的原因。
馬龍說“作為從業(yè)者,我們希望能有更多以技術為導向的政策,只要技術達標,就給予企業(yè)一定的市場空間,在實踐中慢慢打磨產品,吃透核心技術,鼓勵企業(yè)將更多的人力、財力投入到研發(fā)當中,這樣才能讓國產工業(yè)機器人真正在世界的舞臺上唱主角”。