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机器人控制系统门槛低?错!

发表时间:2019-10-24

在工业机器人发展的历史进程中,有很多优秀的细分应用软件公司,通过使用新的技术,研究新的工艺,在某个细分方向上成功拓展了机器人的应用范围。这些公司有的独立成长为了某个工艺领域的应用专家,利用与机器人厂家定制的专用机器人加自己独到的应用软件包在细分领域独领风骚,例如喷涂的DURR,焊接的CLOOS等;有的则成功被机器人整机厂商收购,其应用技术并入到机器人控制系统的框架中。


 


类似于电脑和手机,工业机器人是一种非常典型的软硬结合、机电一体产品,那机器人控制系统门槛怎样?我们来分析一下。

控制系统门槛最低这样的产品都遵循这样一个原则:

硬件决定性能边界,软件发挥硬件性能并定义产品(机器人)的行为。

在相对成熟的市场中,当大家使用的硬件趋于一致时,通过软件来进行产品差异化并创造价值是常见做法。工业机器人行业经过几十年的发展,硬件进步速度已经大为减缓,主流厂家的硬件配置基本相同,国产厂家也可以购买到与进口品牌相差不多的零配件(当前价格会高不少),这时机器人的控制系统就成为了决定机器人性能和功能的主要因素。


假如我们有两台机器人,配置分别如下:

进口ABB的机器人控制器+国产伺服系统+国产减速器+国产机械本体;

国产机器人控制器+进口伺服系统+进口减速器+进口机械本体;

 

那么哪一台的性能会更强,功能会更多?

答案想而易见,没有人会认为第二种配备国产控制器的机器人能PK过第一种使用ABB机器人控制器的机器人,即使性能好的方案除控制器外几乎全部使用了国产零部件。

既然控制系统如此重要,而且到目前为止国内没有开发出可与市面主流机器人品牌原生系统性能接近的控制器产品,那为什么会有“控制系统门槛最低”的结论,或者说错觉?我觉得原因主要有三个:

国内缺乏对机器人控制和整机产品研发有深入认识的团队和公司。对一个问题的正确判断有赖于对问题和背景的深入了解。国内工业机器人产业起步较晚,缺乏对高性能机器人产品研发有足够经验积累的团队和公司,误以为机器人只要能动起来那么控制系统就够用了,导致很多人错误的认为控制系统很简单。在后一篇文章中,我们将和大家探讨有关现代机器人控制系统开发的一些细节。


 


国内机器人产品还普遍面向中低端市场,客户对国产机器人的性能几乎没有要求。在这种市场需求下,很多公司对自己生产的机器人产品仅仅要求可以动起来,满足一些精度、速度、功能要求不高的场合,那么使用第三方的控制系统或者使用各种运动控制卡拼凑的控制器是可以满足要求的。我们不能说这样的做法是错误的,因为市场需求决定产品定位与设计,既然中国存在大量低端的需求,那么这样的机器人产品也就有其存在的价值。但是在相对有限市场空间的工业机器人领域,长期面向低端的公司将无法获得足够的利润来支持其走向中高端,如果国内所有的厂商都是如此,那么国产机器人行业将极有可能重蹈机床行业的覆辙,在短暂的销量高潮之后,跌落回出货量很大但是大部分利润被国外CNC软件系统商拿走的境地。

 

人们对于无法看到和无法直接对比的参数缺乏直观、准确的认识。像减速器这种看得见摸得着的部件,有经验的老师傅可以非常直观的看出国产产品与进口产品之间有多大差距。大众更习惯于关注看的见的差距,而忽略真正隐藏在背后的差距。这种现象其实在计算机行业也有可参考的例子,各位现在可以回想一下自己平时用的生产力软件(Office、CAD、CAE、科学计算、仿真分析、视频剪辑、音频编辑、平面设计等),有多少是国内厂商提供的?几乎没有。国内正版用户每年都需要付出巨额费用来购买这些软件产品。但是在你的印象中,听到国内外CPU差距很大是多久之前?听到有人谈中外软件差距很大又是多久之前?抑或从来没有听过软件差距很大的说法?中外生产力软件产品之间的差距可能没有芯片之间大,但是仍然不能掩盖国产专业软件的落后,也正是这种思路的蔓延导致了机器人控制软件不受重视。

 

从1973年ASEA(1988年,ASEA和BBC Brown Boveri合并组成了现在的ABB公司)发布全球第一台全电动工业机器人到现在已经过去了40多年,期间虽然减速器和伺服系统方面一直在持续不断的进行减少体积、提高响应性、降低传动误差等改进,但是这种改进更准确的讲是一种循序渐进的改良而非突破。工业机器人的应用领域能从最初的用来组装变速箱扩展到现在的焊接、喷涂、装配、贴片、点胶、打磨、抛光、分拣、搬运、码垛、检测、注塑、切割、测量、冲压、包装等数十个领域,绝大部分靠的是机器人控制系统在架构、控制、规划、工艺流程、人机交互等方面的革新。

 

以最近非常火爆的协作机器人为例,虽然有着与传统机器人很大不同的外观,但仍应该将其看做是在传统电机和减速器基础上的产品创新,或者更准确的说是控制的创新与软件的创新。

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