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國產工業機器人技術的軟肋在哪里?

據統計,我國已經連續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,是國產工業機器人向高端制造邁進的攔路虎。

算法欠賬多 國產“大腦”愛出錯

作為工業級產品,衡量機器人優劣主要有兩個標準:穩定性和精確性。核心控制器是影響穩定性的關鍵部件,有著工業機器人“大腦”之稱。而軟件相當于語言,把“大腦”的想法傳遞出去。

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?!皡底哉?,抑震算法,轉矩波動補償……”某國內機器人企業技術總監孫堯(化名)掰著手指頭,一項項算給科技日報記者,“算法的差距,拖慢了整個系統的響應速度和穩定精度?!?/span>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,“就好比兩個司機開車,剛拿駕照的新手和經驗豐富的賽車手,上路之后差距一目了然?!?/span>知其然,不知其所以然,正是核心算法多年來欠賬的結果。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?!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,最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?!瘪R龍說。

鼓勵企業投入研發 機器人未來可期

盡管與“四大家族”相比差距明顯,但專家、從業者都比較看好國產機器人的未來。

從技術上看,硬件的發展已有幾十年歷史,幾無秘密可言;軟件方面,我國擁有數量龐大的IT從業人口,“現在,我們很多企業也可以集成出高水準的工業機器人產品,”周超說,“但完全自主知識產權、擁有關鍵部件核心技術的國產工業機器人,還需要經驗、時間與整個產業鏈的積累、打磨?!?/span>

工業機器人市場有點像幾年前的智能手機市場。只要熟悉產業鏈、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,導致國內企業投入與回報不成正比,這也是很多企業不愿意在底層研發上投入的原因。“作為從業者,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,鼓勵企業將更多的人力、財力投入到研發當中,這樣才能讓國產工業機器人真正在世界的舞臺上唱主角,”馬龍說。


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