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国产机器人还有多少路要走?
2019-4-25  来源:电气自动化应用  作者:
  
      随着智能制造时代来临,人口红利逐渐消失,“机器换人”浪潮的兴起导致大量企业进入机器人行业。而以瑞士的abb、德国的库卡、日本的发那科和安川电机为首的工业机器人“四大家族”占据了中国机器人产业70%以上的市场份额,几乎垄断了机器人制造、焊接等高端领域。并且,他们还在猛增产能。
 
      内忧外患,双重夹击,国产工业机器人面临着严峻的考验。一场围绕机器人霸主的争夺战已经打响。
 
      然而,一个不争的事实是,国内工业机器人和“四大家族”的差距远比想象的还要大。
 
      国内工业机器人和四大家族的差距还有多大
  
      国产机器人究竟差在哪里?
 
      从成本上来讲,目前一个机器人的成本构成大约 35% 是减速器,20% 是伺服电机,15% 是控制系统,而本体加工的价值只占 15% 左右,其他的部分主要就是集成应用。控制器就像机器人的大脑,可以发布和传递动作指令,主要包括硬件和软件两部分,减速机和伺服电机在机器人中用作执行单元,是影响机器人工作性能的主要因素。一般认为,这是工业机器人技术难度最大、最核心的几种零部件。
 
      我国工业机器人核心零部件严重依赖进口。以减速器为例,目前全球75%的减速器市场被日本的哈默纳科和纳博控制,而纳博一家就约占60%的份额。该公司是世界上顶尖的专业机器人用精密摆线针轮减速机制造商,其核心产品为精密减速机RV系列。精密减速器制造,投资大、技术难度高,有很高的壁垒。
 
      除了核心零部件技术缺失的短板之外,系统集成能力不足也是造成国产机器人差距的重要因素。在上海机器人产业技术研究院副院长、上海大学教授郭帅看来,“工业机器人除了精度、速度、刚度性能指标外,机器人的安全性和可靠性尤为重要”。

      郭帅举例子说,根据统计,国内工业机器人平均无故障时间是8000小时,而四大家族则高达8万小时。机器人可靠性的提升,不仅仅靠几个关键部件就能保证的,而是靠机械、软件、电气、控制和传感等一系列的集成方案。事实上,尽管采用同样的关键零部件,国内也难有厂商可以做出媲美四大家族的机器人。在汽车产线中需要数百台工业机器人协同工作,机器人故障率差距使得汽车生产线很少大批量用国内的机器人。因此可靠性方面,整体上国内和四大家族的差距远远不止一个数量级。
   
      另外,国内工业机器人和四大家族不只是硬件有差距,“软件”上的差距也同样不容忽视。
 
      控制器相当于机器人的“大脑”,而软件相当于语言,把“大脑”的想法传递出去,伺服电机相当于肌肉,执行来自大脑的指令。机器人完成每一个动作,都需要控制器、控制软件和伺服电机三方协同作战。高端机器人一般同时有6台以上伺服系统,通过底层算法,实现高动态多轴非线性条件下的精密控制,机器人响应速度更快、定位更准确。
  
      虽然四大家族的伺服系统、减速器等关键部件对全球市场都是开放的,但对核心算法一直秘而不宣。曾有人将2015年国产机器人与ABB在2005年生产出的产品进行比较,得出的结果是:ABB产品在某些方面更突出。由于我国始终未能掌握工业机器人核心控制器的核心算法,导致国产工业机器人“大脑”不够聪明,在稳定性、故障率、易用性等关键指标远不如四大家族。国产机器人对那些不需要高精度的机器人产品来说尚可使用,但是如果想要应用到航天航空、军工、汽车制造等高端领域,国产机器人就难免心有余而力不足。
   
      此外,机器人作为智能制造的工具,对制造工艺的理解不足,也导致国产机器人集成应用端的综合竞争力薄弱。
 
      “国外企业经过近半个世纪的技术沉淀,对于制造工艺的理解和算法的优化并不是国内几年时间就能追赶上的。”郭帅认为,这不是一个一蹴而就的产业,国内工业机器人要想挤进世界机器人舞台的中央,还有很远的路要走。
 
      还有一片“处女地”
 
      和工业机器人的艰难前行相比,国内的服务机器人则是另一番景象。
 
      扫地机器人、早教机器人、跳舞机器人、康复机器人……虽然“长相”各异,但借助语音理解、视觉识别等人工智能技术的嵌入,它们正变得越来越“聪明”,应用场景也越来越多元,已经逐渐进入现代人居家生活。据工信部统计,我国涉及机器人生产的企业已逾1000家,各地还出现了50多个以发展机器人为主的产业园区。曲道奎也认为:“智能教育,未来医疗、健康以及家庭服务等,未来机器人跟我们的整个生活的关联和起到的作用将比制造业更加深远,服务类、消费类的机器人未来作用巨大,具有广阔的市场空间。”
 
      然而,伴随繁荣的通常也是乱象。用“一面是海水,一面是火焰”这句话形容现阶段的服务机器人行业,再合适不过。有消息称,今年6月,上海棠宝机器人受母公司棠棣信息影响,由于资金链断裂深陷倒闭风波。这样的案例不是个例,服务机器人是伪需求的声音也越来越多。
   
      “服务机器人不是伪需求,而是需求没有挖掘透。”要么技术驱动需求,要么需求拉动技术。而目前的国内服务机器人市场,技术还远没有达到驱动需求的地步。
 
      郭帅表示,服务机器人技术层面对于核心零部件的要求并没有工业机器人那么严格,和垂直行业、场景的深度融合才是最为关键的,本土企业更容易结合特定的环境和文化进行开发占据良好的市场定位,这是国外巨头难以切入国内市场的原因,也正是国内机器人行业的机会。另一方面,外国的服务机器人公司也属于新兴产业,大部分成立的时候还比较短,因而我国的服务机器人依然是机器人领域的一块“处女地”。
 
      无论是工业机器人还是服务机器人,都是人才和技术高度密集的产业。当泡沫消退,真正炒作概念、没有核心技术、不了解市场的企业将被无情淘汰。业内的共识是,专用型机器人将代表服务机器人的未来,其中医用和物流用途机器人将是增长潜力最大的两类。
   
      达芬奇手术机器人就是一种医疗服务机器人,从诞生起已在医院执行了成千上万次手术,它可用于各种手术,范围从心脏瓣膜修复到肿瘤切除,甚至已经具备了缝葡萄皮的精确能力。虽然售价高达千万人民币,但进博会上已成为国内各大医院争相竞购的热门产品。
   
      在未来的服务机器人市场,无论是“大而全”型企业,还是面向细分行业“小而精”的公司,找准定位,都会有自己的生存空间。
   
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