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國產工業機器人技術水平目前在世界處于什么位置?

1932019-03-27 10:01有193人瀏覽中全教育

  國產工業機器人技術水平目前在世界處于什么位置?
 

  所謂國產工業機器人發展到什么水平,主要是指技術水平。

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


 

  一、控制系統方面

  1.控制芯片以及基礎軟件方面

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

  2.機器人操作系統方面

  國外的機器人經過若干年的技術積累,往往都形成了自己的底層機器人操作系統(基于硬件的機器人控制軟件系統)。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的,比如VxWorks、linux+rtruntime等。國內在這方面沒有能夠完成技術突破,基本上都是使用的第三方的實時內核操作系統,以裁剪linux最為普遍。這一點說明國內的機器人研發廠家的積累還不是非常充分,但是,并不能說,使用的技術落后。

  3.機器人算法及底層驅動軟件

  在這方面全世界使用的基礎理論完全相同。但是,隨著人工智能技術的發展,國外的廠家很多已經將人工智能技術應用于機器人產品,但是,我們還沒有達到這一步。從純技術的角度,機器人的斷代分為三個階段:第一代叫做示教再現機器人;第二代是結合了感知技術的機器人;第三代是認知機器人。

  國內的機器人技術基本覆蓋了第一代工業機器人;當國產的工業機器人已經可以通過視覺、力覺等技術,讓機器人具備傳感器感知能力后,便可稱為第二代工業機器人。國產的工業機器人基本處于這個斷代;國外比如FANUC的機器人已經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,并不斷的調整自己的行為,這就是認知技術在機器人上的運用。關于這方面的技術,國產機器人還沒有能夠觸及到。

  4.在機器人工藝軟件開發的方面

  機器人事實上是個軟件產品,與工藝相關的軟件開發是決定機器人是否好用的關鍵。

  什么是工藝相關的軟件呢?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,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性。對于機器人來講,這些工藝的適應性是通過軟件來表達的。也就是工藝軟件,對于工業機器人就是焊接軟件等等。

  工藝相關軟件的開發是國產機器人最大的劣勢,原因很簡單,國外主要的機器人品牌經過了半個世紀的積淀,對于工藝的理解和功能的優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域贏得市場。所以,談起中國機器人品牌的突圍之道,我一直強調,要在某個工藝領域有所突破,占領某個行業才能找到出路。
 


 

  二、驅動系統方面

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

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

  三、所謂減速機問題

  我認為這方面沒有問題,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,那么國產機器人也沒有必要糾結這個問題。

  四、電機的問題

  這并不是國產機器人的問題,對于國產機器人廠商來講,是機器人產量的問題。由于機器人的產量小,國產機器人廠商往往還不具備像主流大廠商根據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、扭矩輸出響應能力等參數往往不能做到最優化,于是我們看到國產的機器人為了滿足最大負載和速度參數,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。
 


 

  五、機械本體

  機械本體部分主要要分析兩個方面。

  1.材料。現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,或對應的國標牌號,如ZL101或ZL101A等;大機器人關節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基本實現國產化;

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

  六、機器人生產工藝和質量管控

  這是國內機器人企業相對來講的短板,由于批量尚小,很難實現流水線、標準化生產模式,工藝可靠性主要依賴于技術工人的技術水平。現在我們的大國工匠少了,一線生產的都是年輕人,在標準化生產流程和工藝不十分健全的情況下,質量一致性會差一些。

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