算法不精，核心技术未掌握，国产工业机器人与国外差距大2018-05-26 10:00机器人/工业机器人/技术% ]- ~5 o( b/ r
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写在前面
还记得3年前咱们分过三台机器人在托盘上绕易拉罐的视频吗，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。
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想要完成如此复杂的动作，核心控制器必须足够聪明。但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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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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发表于 2018-11-20 11:17:04
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