國產(chǎn)工業(yè)機器人技術(shù)目前處于什么位置

　　所謂國產(chǎn)機器人發(fā)展到什么水平，主要是指技術(shù)水平。 

 

　　簡單的做出相差多少年的判斷是不切實際的。事實上，關(guān)于機器人發(fā)展水平的問題應(yīng)該從這以下幾個方面進行分析。

 

　　一、控制系統(tǒng)方面

 

　　1.控制芯片以及基礎(chǔ)軟件方面

 

　　從使用的控制系統(tǒng)芯片和基礎(chǔ)軟件來講，全世界的機器人，甚至擴大到控制產(chǎn)品都沒有多大不同，甚至中國的控制系統(tǒng)開發(fā)廠家使用的系統(tǒng)芯片和基礎(chǔ)軟件還要優(yōu)于國外品牌所采用的芯片或基礎(chǔ)軟件。原因很簡單，因為國外的產(chǎn)品開發(fā)比較早，國產(chǎn)品牌起步晚使用的技術(shù)都會比較新。

 

　　2.機器人操作系統(tǒng)方面

 

　　國外的機器人經(jīng)過若干年的技術(shù)積累，往往都形成了自己的底層機器人操作系統(tǒng)（基于硬件的機器人控制軟件系統(tǒng)）。國外很多二線品牌也不一定，很多也是基于通用的實時操作系統(tǒng)的，比如VxWorks、linux+rtruntime等。國內(nèi)在這方面沒有能夠完成技術(shù)突破，基本上都是使用的第三方的實時內(nèi)核操作系統(tǒng)，以裁剪linux最為普遍。這一點說明國內(nèi)的機器人研發(fā)廠家的積累還不是非常充分，但是，并不能說，使用的技術(shù)落后。

 

　　3.機器人算法及底層驅(qū)動軟件

 

　　在這方面全世界使用的基礎(chǔ)理論完全相同。但是，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，國外的廠家很多已經(jīng)將人工智能技術(shù)應(yīng)用于機器人產(chǎn)品，但是，我們還沒有達到這一步。從純技術(shù)的角度，機器人的斷代分為三個階段（請參見蔣新松院士在《機器人》雜志第一卷第一期的文章）：第一代叫做示教再現(xiàn)機器人；第二代是結(jié)合了感知技術(shù)的機器人；第三代是認知機器人。

 

　　國內(nèi)的機器人技術(shù)基本覆蓋了第一代工業(yè)機器人；當國產(chǎn)的工業(yè)機器人已經(jīng)可以通過視覺、力覺等技術(shù)，讓機器人具備傳感器感知能力后，便可稱為第二代工業(yè)機器人。國產(chǎn)的工業(yè)機器人基本處于這個斷代；國外比如fanuc的機器人已經(jīng)能夠使用深度學習的算法，自動對機器人本身的行為進行學習，并不斷的調(diào)整自己的行為，這就是認知技術(shù)在機器人上的運用。關(guān)于這方面的技術(shù)，國產(chǎn)機器人還沒有能夠觸及到。

 

　　4.在機器人工藝軟件開發(fā)的方面

 

　　機器人事實上是個軟件產(chǎn)品，與工藝相關(guān)的軟件開發(fā)是決定機器人是否好用的關(guān)鍵。

 

　　什么是工藝相關(guān)的軟件呢？打個比方，人都是有頭有腦有四肢的，人與人究竟什么不同呢？是我們的頭腦不同，有的人學習了焊接技術(shù)，懂得焊接工藝，就成為了焊接技師；有的人這些都不懂，但是，他會搬磚頭，就成為搬運工，這就是人的工藝適應(yīng)性。對于機器人來講，這些工藝的適應(yīng)性是通過軟件來表達的。也就是工藝軟件，對于工業(yè)機器人就是焊接軟件等等。

 

　　工藝相關(guān)軟件的開發(fā)是國產(chǎn)機器人最大的劣勢，原因很簡單，國外主要的機器人品牌經(jīng)過了半個世紀的積淀，對于工藝的理解和功能的優(yōu)化不是我們說趕上就趕上的。所以，我們看到即便是國外的二線品牌，比如OTC、柯馬、杜爾等也主要是在某個工藝領(lǐng)域贏得市場。所以，談起中國機器人品牌的突圍之道，要在某個工藝領(lǐng)域有所突破，占領(lǐng)某個行業(yè)才能找到出路。

 

　　工業(yè)機器人,傳感器感知,認知技術(shù)

 

　　二、驅(qū)動系統(tǒng)方面

 

　　驅(qū)動系統(tǒng)方面國產(chǎn)機器人最大的問題是沒有能夠和控制系統(tǒng)形成一體化的設(shè)計和實現(xiàn)，做驅(qū)動的賣驅(qū)動給機器人廠家，機器人廠家控制器往往也是買來的，從驅(qū)動、控制一體化設(shè)計的角度，很多控制通道和數(shù)學模型難以實現(xiàn)。

 

　　這不是控制設(shè)備和驅(qū)動設(shè)備本身的問題，是控制方法的問題，這些問題也是軟件方面的。仍然歸結(jié)為軟件問題。

 

　　三、所謂減速機問題

 

　　即便是國際上最大牌的機器人也用納博特斯克的減速機。

 

　　如果全世界都用納博特斯克的減速機，并沒覺得自己沒掌握機器人核心技術(shù)，那么國產(chǎn)機器人也沒有必要糾結(jié)這個問題。

 

　　四、電機的問題

 

　　這并不是國產(chǎn)機器人的問題，對于國產(chǎn)機器人廠商來講，是機器人產(chǎn)量的問題。由于機器人的產(chǎn)量小，國產(chǎn)機器人廠商往往還不具備像主流大廠商根據(jù)機器人對動力的要求定制電機的條件，因為，當批量小的時候，定制電機成本太高了。

 

　　使用通用電機時，電機的慣量、電流、扭矩輸出響應(yīng)能力等參數(shù)往往不能做到最優(yōu)化，于是我們看到國產(chǎn)的機器人為了滿足最大負載和速度參數(shù)，使用的電機都比國外的電機選型要大一些。

 

　　這樣做的另一個缺點是，機器人的負載自重比會進一步增大。

 

　　工業(yè)機器人,傳感器感知,認知技術(shù)

 

　　五、機械本體

 

　　機械本體部分主要要分析兩個方面：

 

　　1.材料：現(xiàn)在使用材料的牌號都基本相似，比如鑄鋁一般都采用美標A356，或?qū)?yīng)的國標牌號，如ZL101或ZL101A等；大機器人關(guān)節(jié)臂一般采用球墨鑄鐵。并且除了funac，其他大品牌的機器人已經(jīng)基本實現(xiàn)國產(chǎn)化；

 

　　2.設(shè)計和機加工工藝：機械設(shè)計是看得見的部分，通過模仿研究基本上能夠解決。但是還有一些knowhow的問題要搞清楚。比如機械方面最常見的幾個問題：漏油、油封設(shè)計、傳動間隙、機械剛度等。

 

　　六、機器人生產(chǎn)工藝和質(zhì)量管控

 

　　這是國內(nèi)機器人企業(yè)相對來講的短板，由于批量尚小，很難實現(xiàn)流水線、標準化生產(chǎn)模式，工藝可靠性主要依賴于技術(shù)工人的技術(shù)水平?，F(xiàn)在我們的大國工匠少了，一線生產(chǎn)的都是年輕人，在標準化生產(chǎn)流程和工藝不十分健全的情況下，質(zhì)量一致性會差一些。

 

　　當然任何一個產(chǎn)業(yè)都會經(jīng)歷這個階段，不足為奇。也是可以逐漸克服的。