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據《科技日報》22日報道，兩臺機器人分別控制雙層托盤(pán)，讓其不斷地傾斜、轉動(dòng)，另一臺機器人控制機械臂在托盤(pán)上十個(gè)障礙物間不停地穿行而不受阻礙。這段工業(yè)機器人演示視頻讓人看得眼花繚亂�！斑@可是人家2009年的技術(shù)，我們現在也無(wú)法做到”，資深機器人從業(yè)者馬龍感慨地說(shuō)。 想要完成如此復雜的動(dòng)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(méi)有掌握核心算法，國產(chǎn)工業(yè)機器人“大腦”還不夠聰明，穩定性、故障率、易用性等關(guān)鍵指標遠不如工業(yè)機器人“四大家族”發(fā)那科、ABB、安川、庫卡（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“四大家族”）的產(chǎn)品。 據統計，我國已經(jīng)連續5年成為世界第一大機器人應用市場(chǎng)，但高端機器人仍然依賴(lài)于進(jìn)口。核心算法的差距，是國產(chǎn)工業(yè)機器人向高端制造邁進(jìn)的攔路虎。 算法欠賬多 國產(chǎn)“大腦”愛(ài)出錯 作為工業(yè)級產(chǎn)品，衡量機器人優(yōu)劣主要有兩個(gè)標準：穩定性和精確性。核心控制器是影響穩定性的關(guān)鍵部件，有著(zhù)工業(yè)機器人“大腦”之稱(chēng)。而軟件相當于語(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到y、減速器、編碼器等關(guān)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(guò)大，導致國產(chǎn)機器人穩定性不佳，故障率居高不下�！皡底哉�，抑震算法，轉矩波動(dòng)補償……”某國內機器人企業(yè)技術(shù)總監孫堯（化名）掰著(zhù)手指頭，一項項算給科技日報記者，“算法的差距，拖慢了整個(gè)系統的響應速度和穩定精度�！� “工廠(chǎng)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(chǎn)機器人，故障率可能是人家幾倍�！鄙蜿�(yáng)霹靂科技有限公司技術(shù)合伙人、資深機器人軟件工程師周超說(shuō)。 因此，部分客戶(hù)寧愿買(mǎi)二手進(jìn)口機器人，繳納一筆不菲的“重新開(kāi)機費”，也不愿意使用國產(chǎn)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(wàn)行也達不到人家的水準，”周超介紹，“就好比兩個(gè)司機開(kāi)車(chē)，剛拿駕照的新手和經(jīng)驗豐富的賽車(chē)手，上路之后差距一目了然�！� 知其然，不知其所以然，正是核心算法多年來(lái)欠賬的結果。 不掌握核心算法，生產(chǎn)精度需求不高的產(chǎn)品還勉強可以，但倘若應用到航天航空、軍工等高端領(lǐng)域，就只能依賴(lài)進(jìn)口工業(yè)機器人了。 “打個(gè)比方，底層核心算法好比手機操作系統，我們更多在做APP。雖然做基礎研究投入大、回報低，做APP賺錢(qián)快，但只做APP，永遠也無(wú)法超過(guò)蘋(píng)果和谷歌，”周超說(shuō)，“況且一旦別人對你封鎖系統，APP做得再好用也無(wú)濟于事�！� 軟件卡脖子 定價(jià)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(gè)動(dòng)作，需要核心控制器、伺服驅動(dòng)器和伺服電機協(xié)同作戰。打個(gè)比方，就像一場(chǎng)“戰爭”，“將軍”下令進(jìn)攻；“傳令兵”傳遞進(jìn)攻信號；得令的“士兵”向指定位置沖鋒。 現在“四大家族”的產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)化到“將軍”通過(guò)4G信號直接指揮“士兵”；而國產(chǎn)機器人尚停留在傳令兵時(shí)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�！瘪R龍告訴科技日報記者。據他介紹，對于單臺伺服系統，國產(chǎn)機器人動(dòng)態(tài)與靜態(tài)精度都很高，但高端機器人一般同時(shí)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(jìn)行計算。通過(guò)底層算法，國外核心控制器可以通過(guò)伺服系統的電流環(huán)直接操作電機，實(shí)現高動(dòng)態(tài)多軸非線(xiàn)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(chǎn)品的售價(jià)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(shí)相差無(wú)幾，但國外的產(chǎn)品售價(jià)貴10倍。 “這是因為國產(chǎn)伺服系統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(kāi)放，比如位置環(huán)的S曲線(xiàn)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)權就這樣讓出去了�！瘪R龍說(shuō)。 鼓勵企業(yè)投入研發(fā) 機器人未來(lái)可期 盡管與“四大家族”相比差距明顯，但專(zhuān)家、從業(yè)者都比較看好國產(chǎn)機器人的未來(lái)。 從技術(shù)上看，硬件的發(fā)展已有幾十年歷史，幾無(wú)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(chǎn)品，”周超說(shuō)，“但完全自主知識產(chǎn)權、擁有關(guān)鍵部件核心技術(shù)的國產(chǎn)工業(yè)機器人，還需要經(jīng)驗、時(shí)間與整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的積累、打磨�！� 工業(yè)機器人市場(chǎng)有點(diǎn)像幾年前的智能手機市場(chǎng)。只要熟悉產(chǎn)業(yè)鏈、供應鏈，很快就能“攢”出一臺機器人產(chǎn)品。但想要掌握核心技術(shù)，卻并不那么容易。當某一項技術(shù)取得突破，等待市場(chǎng)檢驗、慢慢成熟時(shí)，國外廠(chǎng)商很可能會(huì )壓低該零部件的價(jià)格，提供功能更成熟、價(jià)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。 “作為從業(yè)者，我們希望能有更多以技術(shù)為導向的政策，只要技術(shù)達標，就給予企業(yè)一定的市場(chǎng)空間，在實(shí)踐中慢慢打磨產(chǎn)品，吃透核心技術(shù)，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(chǎn)工業(yè)機器人真正在世界的舞臺上唱主角，”馬龍說(shuō)。 |
