時間:2021-11-18 16:39:20來源:維科網
此前的文章中,我們講到了核心零部件中伺服電機的現狀問題,《國產伺服電機,弱在哪里?》,我們注意到,機器人的控制系統,受重視程度似乎比其他兩方面低了許多,今天我們就機器人控制器的問題專門展開陳述,看機器人控制器如何影響行業發展,我國的控制器市場又該如何破局。
控制器,機器人性能的直接影響力
作為工業機器人最為核心的零部件之一,控制器對機器人有著重要影響,但在我國的工業機器人,尤其是高端機器人中,還在大量依靠進口。伺服電機和減速機已有不少企業專門進行研發生產,大家普遍認為控制器是應該最容易取得突破的一環,然而,并無突破。有許多觀點一致認為:在工業機器人行業中,國內與國外差距最大的方面應該是控制器。
數據顯示,在工業機器人的總成本中,三大關鍵部件約占機器人總成本的80%左右。其中,減速機約占33%~38%,驅動及伺服電機約20%~25%,控制器約占10%~15%。可以說,控制機器人成本最重要的就是控制核心零部件成本。
控制器,相當于工業機器人的大腦,對機器人的性能起著幾乎是決定性的影響,它控制機器人在工作空間中的運動,包括位置、姿態和軌跡,還能操控操作順序及動作時間。不同類型的機器人,控制器以及控制系統有較大差別。例如直角坐標機器人,運動控制多采用運動控制卡+工控機,比較簡單,而復雜的多關節機器人和SCARA機器人,多采用嵌入式控制器,運動控制就復雜得多。
換言之,機器人關節數越多,自由度越高,位移精準度也越出色,而一般情況下,每臺多軸機器人由一套控制系統來控制,這也就意味著對控制器性能的要求越高。
機器人控制器,差距在哪里?
我國的控制器和國外有差距,想要盡早消弭這種差距,就要知道到底是哪里有差距。
一方面是不同機器人的控制器差距不同。就起步時間來說,我國的工業機器人時間晚了許多,在整個控制系統上缺乏豐富的經驗,短時間內還會存在一定差距。但是,新興的協作機器人、SCARA機器人尤其是近期“大行其道”的物流機器人市場,國產、自研的控制器正逐步實現換道超車,大量占據國內市場。但是,在多軸機器人,尤其是高速度的工業機器人應用場景中,國產控制器仍處于劣勢。
另一方面是軟硬件差別不同,其實在工業機器人控制系統上,國內外在硬件部分差別不大,甚至基本無異,差別主要在軟件部分,尤其在核心算法上,國外企業憑借時間積累和技術沉淀的優勢,在反應速度、兼容性等方面更加優化。
舉例來說,國產的小負載焊接機器人,一般重復定位精度可達到0.05mm,但是許多海外品牌達到0.02mm較為普遍,當然0.05足以滿足生產需要,但是整個水平對比之下確實稍顯不足。在最高軸速上對比,這種差距似乎更明顯。以四大家族為代表的機器人在最高軸速上均能達到700°/s,但國內為數不多的龍頭機器人公司才能做到。
當然,控制器并不是造成這種差距的唯一,但非常明顯的是,我國在控制器的追逐戰中,確實不占上風。
國產控制器的路,怎么走合適?
市場從來都是“優勝劣汰,適者生存”的,未來能夠在機器人行業中站穩站高的,一定不是靠買零件組裝的公司,而是擁有成熟的產線,能夠配套軟硬件,擁有自主可控的能力的公司。
如今的芯片,其實就是個很好的例子。控制器,包括所有零部件在內,一旦與國外拉開太大差距或者依賴進口,哪天環境一變,整個行業就會非常被動。現在國內的芯片行業,魚龍混雜,真心實意有能力的不夠多,撈錢圈地的還不少,誰也不希望未來某天,機器人零部件行業也經歷這一遭,被倒逼著自研。
要改變國產控制器的現狀,幾個方面都要發力。
機器人首先是軟件驅動的機電系統,從整個行業看,主流的機器人公司,都擁有自己的控制系統,單一做控制器很難立足,也不利于企業發展,因而機器人本體廠家自身就應該打造控制器的硬實力,未來幾年,中國工業機器人市場將進一步擴張,伴隨而來的對控制器的需求也必將日漸增長,因此,國內企業大可借鑒四大家的發展之道,實現控制器的自研自造,自產自銷,把自己的控制器和機器人本體匹配,做成整體的生意。
其次,硬件決定性能邊界,而軟件發揮硬件性能并定義機器人的行為。相信每一家真的有情懷打造好機器人的公司,都希望能夠將自己的機器人定義為獨一無二,尤其是在硬件差別不大的情況下,軟件就成了主導。但是,我國缺乏平臺基礎,控制系統不夠開放,性差、獨立性、擴展性都不足以適應智能化和柔性化要求,但好在我國的計算機發展迅猛,進步飛快,得益于行業待遇和大環境,越來越多人選擇投身軟件,機器人控制軟件也會有更多人才涌入。
總之,工業機器人的產業化還有很長的路,我們深知不足,便可去彌補不足,這個行業越來越熱鬧,熱鬧背后需要有人苦心孤詣,才能有所突破,國產機器人才可爭得一席之地,進而有更廣闊天地。
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