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國產工業機器人與國外差距

2018-05-28 21:23:45

還記得3年前咱們分過三臺機器人在托盤上繞易拉罐的視頻嗎，展示的是多軸聯動控制技術，這么精準的高速運動控制不是一般的牛。“這可是ABB公司2009年的技術，我們現在也無法做到”，資深機器人從業者馬龍感慨地說。

想要完成如此復雜的動作，核心控制器必須足夠聰明。但由于沒有掌握核心算法，國產工業機器人“大腦”還不夠聰明，穩定性、故障率、易用性等關鍵指標遠不如發那科、ABB、安川、庫卡“四大家族”的工業機器人。

2017年中國的工業機器人購買量是每月9000多臺（超過美國和歐盟的總購買量），比2016年多3000多臺，預計到2019年將猛增140％，但高端機器人仍然依賴于進口。核心算法的差距，是國產工業機器人向高端制造邁進的攔路虎。

平安證券的報告顯示，控制系統是一家工業機器人廠商設計理念的集中體現，成熟的機器人廠商一般自行開發控制器和伺服系統，進而保證機器人的穩定性和技術體系。因此全球控制系統的市場份額與工業機器人本體情況接近。

算法欠賬多國產“大腦”愛出錯

衡量機器人優劣有兩個重要標準：穩定性和精確性。核心控制器是影響穩定性的關鍵部件，是工業機器人的“大腦”。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”可以出售伺服系統、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。

某國內機器人企業技術總監說：核心算法差距過大，導致國產機器人穩定性不佳，故障率居高不下。“參數自整定，抑震算法，轉矩波動補償……差距還很大。”

“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，故障率可能是人家幾倍。”沈陽霹靂科技有限公司技術合伙人、資深機器人軟件工程師周超說。

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。

“好的算法，幾千行就能讓機器人穩定運行不出故障；差的算法，幾萬行也達不到人家的水準，”周超介紹，這種差距打個比方：咱們是剛從駕校領到駕證的新手，而人家是一個具有多年經驗的賽車手。

不掌握核心算法，生產精度需求不高的產品還勉強可以應用，但倘若應用到航天航空、軍工、汽車制造等高端領域，就只能依賴進口工業機器人了。

軟件卡脖子定價權拱手讓人

算法的差距不只體現在核心控制器上，更拖慢了伺服系統響應的速度。

機器人每完成一個動作，需要核心控制器、伺服驅動器和伺服電機協同作戰。打個比方，就像一場“戰爭”，“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。

現在“四大家族”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。

“如果不掌握核心算法，這一差距很難被縮小。”馬龍說。據他介紹，對于單臺伺服系統，國產機器人動態與靜態精度都很高，但高端機器人一般同時有6臺以上伺服系統，用傳統的控制方法難以取得好的控制效果。

多臺伺服系統需要“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的電流環直接操作電機，實現高動態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，*終產品的售價也天差地別。以伺服系統為例，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。

“這是因為國產伺服系統基本都使用自帶軟件庫，國外企業限制很多高級功能，不向我們開放，比如位置環的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。”馬龍說。

*后不得不提一下減速器，在全球減速器市場上，日系壟斷了85%的份額。

納博特斯克 RV-110E 減速機

精密減速器制造，投資大，技術難度高，有很高的壁壘。也正因此，全球工業機器人減速器的市場高度集中，其中日本納博特斯克在RV減速器領域處壟斷地位，日本哈默納科則在諧波減速器領域處壟斷地位，兩家合計占全球市場的75%左右，另外一家日本廠商住友則占據了10%。由于其極高的技術壁壘，工業機器人本體制造環節對減速器環節議價能力很弱。