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核心算法是国产工业机器人向高端制造迈进的拦路虎

2018年05月24日 09:09 次阅读

两台机器人分别控制双层托盘,让其不断地倾斜、转动,另一台机器人控制机械臂在托盘上十个障碍物间不停地穿行而不受阻碍。这段工业机器人演示视频让人看得眼花缭乱。“这可是人家2009年的技术,我们现在也无法做到”,资深机器人从业者马龙感慨地说。

想要完成如此复杂的动作,工业机器人的大脑——核心控制器必须足够聪明。但由于没有掌握核心算法,国产工业机器人“大脑”还不够聪明,稳定性、故障率、易用性等关键指标远不如工业机器人“四大家族”发那科、ABB、安川、库卡(以下简称“四大家族”)的产品。

据统计,我国已经连续5年成为世界第一大机器人应用市场,但高端机器人仍然依赖于进口。核心算法的差距,是国产工业机器人向高端制造迈进的拦路虎。

算法欠账多 国产“大脑”爱出错

作为工业级产品,衡量机器人优劣主要有两个标准:稳定性和精确性。核心控制器是影响稳定性的关键部件,有着工业机器人“大脑”之称。而软件相当于语言,把“大脑”的想法传递出去。

要讲好这门“语言”,需要底层核心算法。“四大家族”可以出售伺服系统、减速器、编码器等关键部件,但对核心算法一直秘而不宣,绝不外泄。

核心算法差距过大,导致国产机器人稳定性不佳,故障率居高不下。“参数自整定,抑震算法,转矩波动补偿……”某国内机器人企业技术总监孙尧(化名)掰着手指头,一项项算给科技日报记者,“算法的差距,拖慢了整个系统的响应速度和稳定精度。”

“工厂里一百多台‘四大家族’设备,一年也出不了几次故障;如果用国产机器人,故障率可能是人家几倍。”沈阳霹雳科技有限公司技术合伙人、资深机器人软件工程师周超说。

因此,部分客户宁愿买二手进口机器人,缴纳一笔不菲的“重新开机费”,也不愿意使用国产机器人。

“好的算法,几千行就能让机器人稳定运行不出故障;差的算法,几万行也达不到人家的水准,”周超介绍,“就好比两个司机开车,刚拿驾照的新手和经验丰富的赛车手,上路之后差距一目了然。”

知其然,不知其所以然,正是核心算法多年来欠账的结果。

不掌握核心算法,生产精度需求不高的产品还勉强可以,但倘若应用到航天航空、军工等高端领域,就只能依赖进口工业机器人了。

“打个比方,底层核心算法好比手机操作系统,我们更多在做APP。虽然做基础研究投入大、回报低,做APP赚钱快,但只做APP,永远也无法超过苹果和谷歌,”周超说,“况且一旦别人对你封锁系统,APP做得再好用也无济于事。”

软件卡脖子 定价权拱手让人

算法的差距不只体现在核心控制器上,更拖慢了伺服系统响应的速度。

机器人每完成一个动作,需要核心控制器、伺服驱动器和伺服电机协同作战。打个比方,就像一场“战争”,“将军”下令进攻;“传令兵”传递进攻信号;得令的“士兵”向指定位置冲锋。

现在“四大家族”的产品已经进化到“将军”通过4G信号直接指挥“士兵”;而国产机器人尚停留在传令兵时代,速度当然就慢了许多。

“如果不掌握核心算法,这一差距很难被缩小。”马龙告诉科技日报记者。据他介绍,对于单台伺服系统,国产机器人动态与静态精度都很高,但高端机器人一般同时有6台以上伺服系统,用传统的控制方法难以取得好的控制效果。

多台伺服系统需要“大脑”提前进行计算。通过底层算法,国外核心控制器可以通过伺服系统的电流环直接操作电机,实现高动态多轴非线性条件下的精密控制,因此“四大家族”的机器人响应速度更快、定位更准确。

由于算法、软件的差距,最终产品的售价也天差地别。以伺服系统为例,即使核心元器件几乎完全一样,成本其实相差无几,但国外的产品售价贵10倍。

“这是因为国产伺服系统基本都使用自带软件库,国外企业限制很多高级功能,不向我们开放,比如位置环的S曲线功能,你想要这个功能,就得掏钱买人家的产品,定价权就这样让出去了。”马龙说。

鼓励企业投入研发 机器人未来可期

尽管与“四大家族”相比差距明显,但专家、从业者都比较看好国产机器人的未来。

从技术上看,硬件的发展已有几十年历史,几无秘密可言;软件方面,我国拥有数量庞大的IT从业人口,“现在,我们很多企业也可以集成出高水准的工业机器人产品,”周超说,“但完全自主知识产权、拥有关键部件核心技术的国产工业机器人,还需要经验、时间与整个产业链的积累、打磨。”

工业机器人市场有点像几年前的智能手机市场。只要熟悉产业链、供应链,很快就能“攒”出一台机器人产品。但想要掌握核心技术,却并不那么容易。当某一项技术取得突破,等待市场检验、慢慢成熟时,国外厂商很可能会压低该零部件的价格,提供功能更成熟、价格更便宜的方案,导致国内企业投入与回报不成正比,这也是很多企业不愿意在底层研发上投入的原因。

“作为从业者,我们希望能有更多以技术为导向的政策,只要技术达标,就给予企业一定的市场空间,在实践中慢慢打磨产品,吃透核心技术,鼓励企业将更多的人力、财力投入到研发当中,这样才能让国产工业机器人真正在世界的舞台上唱主角,”马龙说。

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随着大数据、云计算等一批信息技术发展以及人工智能的发展,加速了制造业向智能化转型。作为未来制造业的主...

发表于 2018-04-12 08:33 134次阅读
工业机器人未来发展怎么样 智能制造抢占国际制造业...

国产机器人大爆发 未来营收规模可达到百亿级水平

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力...

发表于 2018-04-11 09:23 336次阅读
国产机器人大爆发 未来营收规模可达到百亿级水平

工业机器人产业链全景图的深度解析

机器人对关节驱动电机的要求非常严格,交流伺服电机在工业机器人中得到广泛应用。目前国内高端市场主要被国...

发表于 2018-04-10 15:37 1081次阅读
工业机器人产业链全景图的深度解析

中国竟然尚未掌控的核心技术还有哪些?

生产半导体芯片需要 19 种必须的材料,缺一不可,且大多数材料具备极高的技术壁垒,因此半导体材料企业...

发表于 2018-04-09 15:18 2249次阅读
中国竟然尚未掌控的核心技术还有哪些?

五大应用范围来分析工业机器人发展前景

工业机器人需求快速增加,但国内机器人产业总体水平与国外尚有差距,中高端市场进口替代空间大,机器人行业...

发表于 2018-04-09 09:16 289次阅读
五大应用范围来分析工业机器人发展前景

中美贸易战导致美国半导体业负面影响增生

当地时间3号,美国公布对华301调查征税清单,由于涉及到航空航天、半导体等行业领域,因此也引发了一些...

发表于 2018-04-08 17:51 515次阅读
中美贸易战导致美国半导体业负面影响增生

请教Labview关于数组记录数据的编程算法

发表于 2018-04-07 22:28 529次阅读
请教Labview关于数组记录数据的编程算法

工业机器人数量大幅度提升,全球生产自动化加速

按地区划分,欧洲平均机器人密度为99台,美洲为84台,亚洲为63台,除美洲平均密度下降2台之外,欧洲...

发表于 2018-04-05 11:30 534次阅读
工业机器人数量大幅度提升,全球生产自动化加速

传统厂商正在迈向破灭,只因仍停留在原地

现代制造业发展的关键是什么?答案是精益制造,工厂逼切需要实现零浪费、高效率、快响应,才能让制造系统达...

发表于 2018-04-05 10:10 846次阅读
传统厂商正在迈向破灭,只因仍停留在原地

基于工业互联网平台的工业机器人故障检测方案规划

平台层:测试床依托INDICS工业互联网平台进行数据接入、存储、管理与分析,利用大数据架构及Carb...

发表于 2018-04-04 16:24 1059次阅读
基于工业互联网平台的工业机器人故障检测方案规划

2017机器人企业财报:均增50%

说来也赶巧,多家贵圈企业在这个节骨眼儿上赶趟儿似的发布2017年业绩报告单,就好像在为新的一年,甚至...

发表于 2018-04-04 14:31 601次阅读
2017机器人企业财报:均增50%

2017年全国工业机器人市场规模与市场份额

中国自2013年开始成为全球工业机器人第一大市场的位置,制造业“机器换人”需求旺盛,预计仍将保持快速...

发表于 2018-04-04 14:26 1368次阅读
2017年全国工业机器人市场规模与市场份额

工业机器人市场前景广阔,国产企业如何谋出路

2015年,为了加速制造业转型升级的步伐,我国提出《智能制造2025》,到目前为止,仅中央部委层面发...

发表于 2018-04-04 14:20 635次阅读
工业机器人市场前景广阔,国产企业如何谋出路

人工智能学习应该读的书籍

人工智能相关岗位中,涉及到的内容包含:算法、深度学习、机器学习、自然语言处理、数据结构、Tensor...

发表于 2018-04-02 11:35 459次阅读
人工智能学习应该读的书籍

会读心术的计算机

为了弄清楚一个人看到的到底是什么,京都大学的研究人员使用了功能磁共振成像(fMRI),来测量大脑的血...

发表于 2018-04-02 11:25 311次阅读
会读心术的计算机

帕塞瓦定理的两种常见形式

帕塞瓦定理的两种常见形式, 在我的《随机信号分析》里面作为附录4, 即帕塞瓦定理的两种常见形式, 第...

发表于 2018-04-02 11:13 339次阅读
帕塞瓦定理的两种常见形式

为工业机器人编程的主流离线编程软件

我们今天讲解的重点是离线编程,通过示教在线编程在实际应用中主要存在的问题,来说说机器人离线编程软件的...

发表于 2018-04-02 10:59 843次阅读
为工业机器人编程的主流离线编程软件

我们的「世界模型」可实现在其梦境中对智能体进行快...

我们的世界模型(world model)可以以一种无监督的方式进行快速训练,以学习环境的压缩时空表征...

发表于 2018-04-02 09:58 396次阅读
我们的「世界模型」可实现在其梦境中对智能体进行快...

超级计算机上可模拟人脑整体神经电路的新算法

3月28日,日本理化学研究所日前宣布,他们的一个国际联合研究小组成功开发出模拟人脑整体神经电路的算法...

发表于 2018-04-02 09:28 539次阅读
超级计算机上可模拟人脑整体神经电路的新算法

简单通俗的将Xgboost的原理为你解答

概念1:回归树与决策树 事实上,分类与回归是一个型号的东西,只不过分类的结果是离散值,回归是连续的,...

发表于 2018-04-02 08:39 931次阅读
简单通俗的将Xgboost的原理为你解答

机器学习真的很重要 2.5万工程师艰难转型

卡森霍尔盖特(Carson Holgate)正在接受忍者培训。 但这里的忍者指的并不是武术她已经有不...

发表于 2018-04-02 03:24 588次阅读
机器学习真的很重要 2.5万工程师艰难转型

一文看懂工业机器人在手机产业中的重要性

金属中框的加工过程中,金属冲压成型工艺必不可少,产业早期,金属冲压过程由人工控制一台冲压机床生产,目...

发表于 2018-04-01 10:15 1044次阅读
一文看懂工业机器人在手机产业中的重要性

异构计算助力客户春节webp图片编码

发表于 2018-03-29 11:47 347次阅读
异构计算助力客户春节webp图片编码

语音信号自适应算法的期望信号

发表于 2018-03-27 14:41 322次阅读
语音信号自适应算法的期望信号