寫(xiě)在前面

還記得3年前咱們分過(guò)三臺(tái)機(jī)器人在托盤(pán)上繞易拉罐的視頻嗎，展示的是多軸聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)，這么精準(zhǔn)的高速運(yùn)動(dòng)控制不是一般的牛�！斑@可是ABB公司2009年的技術(shù)，我們現(xiàn)在也無(wú)法做到”，資深機(jī)器人從業(yè)者馬龍感慨地說(shuō)。

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想要完成如此復(fù)雜的動(dòng)作，核心控制器必須足夠聰明。但由于沒(méi)有掌握核心算法，國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人“大腦”還不夠聰明，穩(wěn)定性、故障率、易用性等關(guān)鍵指標(biāo)遠(yuǎn)不如發(fā)那科、ABB、安川、庫(kù)卡“四大家族”的工業(yè)機(jī)器人。

2017年中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人購(gòu)買(mǎi)量是每月9000多臺(tái)（超過(guò)美國(guó)和歐盟的總購(gòu)買(mǎi)量），比2016年多3000多臺(tái)，預(yù)計(jì)到2019年將猛增140％，但高端機(jī)器人仍然依賴于進(jìn)口。核心算法的差距，是國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人向高端制造邁進(jìn)的攔路虎。

平安證券的報(bào)告顯示，控制系統(tǒng)是一家工業(yè)機(jī)器人廠商設(shè)計(jì)理念的集中體現(xiàn)，成熟的機(jī)器人廠商一般自行開(kāi)發(fā)控制器和伺服系統(tǒng)，進(jìn)而保證機(jī)器人的穩(wěn)定性和技術(shù)體系。因此全球控制系統(tǒng)的市場(chǎng)份額與工業(yè)機(jī)器人本體情況接近。

算法欠賬多 國(guó)產(chǎn)“大腦”愛(ài)出錯(cuò)

衡量機(jī)器人優(yōu)劣有兩個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)：穩(wěn)定性和精確性。核心控制器是影響穩(wěn)定性的關(guān)鍵部件，是工業(yè)機(jī)器人的“大腦”。而軟件相當(dāng)于語(yǔ)言，把“大腦”的想法傳遞出去。

要講好這門(mén)“語(yǔ)言”，需要底層核心算法�！八拇蠹易濉笨梢猿鍪鬯欧�系統(tǒng)、減速器、編碼器等關(guān)鍵部件，但對(duì)核心算法一直秘而不宣，絕不外泄。

某國(guó)內(nèi)機(jī)器人企業(yè)技術(shù)總監(jiān)說(shuō)：核心算法差距過(guò)大，導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)機(jī)器人穩(wěn)定性不佳，故障率居高不下�！皡�數(shù)自整定，抑震算法，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)補(bǔ)償……差距還很大。”

“工廠里一百多臺(tái)‘四大家族’設(shè)備，一年也出不了幾次故障；如果用國(guó)產(chǎn)機(jī)器人，故障率可能是人家?guī)妆�。”沈�?yáng)霹靂科技有限公司技術(shù)合伙人、資深機(jī)器人軟件工程師周超說(shuō)。

因此，部分客戶寧愿買(mǎi)二手進(jìn)口機(jī)器人，繳納一筆不菲的“重新開(kāi)機(jī)費(fèi)”，也不愿意使用國(guó)產(chǎn)機(jī)器人。

“好的算法，幾千行就能讓機(jī)器人穩(wěn)定運(yùn)行不出故障；差的算法，幾萬(wàn)行也達(dá)不到人家的水準(zhǔn)，”周超介紹，這種差距打個(gè)比方：咱們是剛從駕校領(lǐng)到駕證的新手，而人家是一個(gè)具有多年經(jīng)驗(yàn)的賽車(chē)手。

不掌握核心算法，生產(chǎn)精度需求不高的產(chǎn)品還勉強(qiáng)可以應(yīng)用，但倘若應(yīng)用到航天航空、軍工、汽車(chē)制造等高端領(lǐng)域，就只能依賴進(jìn)口工業(yè)機(jī)器人了。

軟件卡脖子 定價(jià)權(quán)拱手讓人

算法的差距不只體現(xiàn)在核心控制器上，更拖慢了伺服系統(tǒng)響應(yīng)的速度。

機(jī)器人每完成一個(gè)動(dòng)作，需要核心控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器和伺服電機(jī)協(xié)同作戰(zhàn)。打個(gè)比方，就像一場(chǎng)“戰(zhàn)爭(zhēng)”，“將軍”下令進(jìn)攻；“傳令兵”傳遞進(jìn)攻信號(hào)；得令的“士兵”向指定位置沖鋒。

現(xiàn)在“四大家族”的產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)化到“將軍”通過(guò)4G信號(hào)直接指揮“士兵”；而國(guó)產(chǎn)機(jī)器人尚停留在傳令兵時(shí)代，速度當(dāng)然就慢了許多。

“如果不掌握核心算法，這一差距很難被縮小�！瘪R龍說(shuō)。據(jù)他介紹，對(duì)于單臺(tái)伺服系統(tǒng)，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人動(dòng)態(tài)與靜態(tài)精度都很高，但高端機(jī)器人一般同時(shí)有6臺(tái)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。

多臺(tái)伺服系統(tǒng)需要“大腦”提前進(jìn)行計(jì)算。通過(guò)底層算法，國(guó)外核心控制器可以通過(guò)伺服系統(tǒng)的電流環(huán)直接操作電機(jī)，實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)多軸非線性條件下的精密控制，因此“四大家族”的機(jī)器人響應(yīng)速度更快、定位更準(zhǔn)確。

由于算法、軟件的差距，最終產(chǎn)品的售價(jià)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(shí)相差無(wú)幾，但國(guó)外的產(chǎn)品售價(jià)貴10倍。

“這是因?yàn)閲?guó)產(chǎn)伺服系統(tǒng)基本都使用自帶軟件庫(kù)，國(guó)外企業(yè)限制很多高級(jí)功能，不向我們開(kāi)放，比如位置環(huán)的S曲線功能，你想要這個(gè)功能，就得掏錢(qián)買(mǎi)人家的產(chǎn)品，定價(jià)權(quán)就這樣讓出去了�！瘪R龍說(shuō)。

最后不得不提一下減速器，在全球減速器市場(chǎng)上，日系壟斷了85%的份額。

納博特斯克 RV-110E 減速機(jī)

精密減速器制造，投資大，技術(shù)難度高，有很高的壁壘。也正因此，全球工業(yè)機(jī)器人減速器的市場(chǎng)高度集中，其中日本納博特斯克在RV減速器領(lǐng)域處壟斷地位，日本哈默納科則在諧波減速器領(lǐng)域處壟斷地位，兩家合計(jì)占全球市場(chǎng)的75%左右，另外一家日本廠商住友則占據(jù)了10%。由于其極高的技術(shù)壁壘，工業(yè)機(jī)器人本體制造環(huán)節(jié)對(duì)減速器環(huán)節(jié)議價(jià)能力很弱。

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