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是什（shí）麽卡了我們的脖（bó）子——算法不精，國產工業機器人有點“笨”

2018-5-22 來源：- 作者：-

　　亟待攻（gōng）克的核心技術

　　兩台機器人分別控製雙（shuāng）層托盤，讓其不斷地傾斜、轉動，另一台機器人控製機械臂在托盤上十個障礙物間（jiān）不停地穿行而不受阻礙。這段工業機器（qì）人演（yǎn）示視頻讓人看得眼花繚亂。“這（zhè）可是人家2009年的技術，我們現（xiàn）在也無法做（zuò）到”，資深（shēn）機器人（rén）從業者馬（mǎ）龍感慨地說。

　　想（xiǎng）要完成如此複雜的動作，工業機（jī）器人的大腦——核心控製器（qì）必須足夠聰明。但由於沒有掌握核心算（suàn）法，國產工（gōng）業機器（qì）人“大腦”還不夠聰明，穩定性、故（gù）障率、易用性等關鍵（jiàn）指標遠不如工業機器人（rén）“四大家族”發（fā）那科、abb、安（ān）川、庫卡（以下簡稱“四大家族”）的產品。

　　據統計，我國已經連續5年成為世界第一大（dà）機器人（rén）應用（yòng）市場，但高端機器人仍然依賴於進口。核心算法（fǎ）的差距，是國產工業機器人向高端製造邁進的攔（lán）路虎。

　　算法欠賬多國產“大腦”愛出錯

　　作為工業級產（chǎn）品，衡量（liàng）機器人優劣主要有兩個標準：穩定性和（hé）精確性。核心控（kòng）製（zhì）器是影響穩定性的關鍵部件，有（yǒu）著工業機器人“大腦（nǎo）”之稱。而軟件相當於語言，把“大腦”的想法傳遞出去。

　　要講好這門“語言”，需要底層核心算法。“四大家族”可（kě）以出售伺（sì）服係統、減速器、編碼器等關鍵部件，但對核心算法一直秘而不宣，絕不外泄。

　　核心算法差距過大，導（dǎo）致（zhì）國產機器人穩定性（xìng）不佳，故障率居高不下。“參數（shù）自整定，抑震算（suàn）法，轉矩波動補償（cháng）……”某國內機器人企業技術總監孫堯（化名）掰著手指頭，一項項算給科技日報記者，“算法的差距，拖慢了整個係統的響應速度和穩定精度（dù）。”

　　“工廠裏一百多台‘四大（dà）家族’設備，一年也出不了幾次故（gù）障；如果用國產機器人，故障（zhàng）率可能是人家幾倍。”沈陽霹靂科技有限公司（sī）技術合夥人、資深機器人軟件工程師周（zhōu）超說。

　　因此（cǐ），部分客戶寧（níng）願買二手進口機器人，繳納一（yī）筆不菲的“重新開機（jī）費”，也不願意使用國產機器人。

　　“好的算（suàn）法（fǎ），幾千（qiān）行就能讓機器人穩（wěn）定運行不出故（gù）障；差的算法，幾萬行也達不（bú）到人家的水準，”周超介紹，“就（jiù）好比兩個司機開車，剛（gāng）拿駕照的新手（shǒu）和經驗豐富的賽車手，上路之後差距一目了然。”

　　知其然，不知其所以然，正（zhèng）是核心算法多年來欠賬的結果。

　　不掌握核（hé）心算法（fǎ），生產精度需求不高的產品還勉強可以，但倘若應（yīng）用到航天航空、軍工等高端領域，就隻能依賴進口工業機器人了。

　　“打個比方，底層核心算法好比手機操作係（xì）統，我們更（gèng）多在做APP。雖然做（zuò）基礎研究（jiū）投入（rù）大、回報低，做APP賺錢快，但隻做APP，永遠也無法超過蘋果和穀歌，”周超說，“況且一旦別人（rén）對你封鎖係統，APP做得再好用也無濟於事。”

　　軟件卡脖子定價權拱手讓（ràng）人

　　算法的差距不隻體現在核心控製器上，更拖慢（màn）了伺服係統響應的（de）速度。

　　機器人每完成一個動作，需要核（hé）心控（kòng）製器、伺服驅動器和伺服電機協同作戰。打個比方，就像（xiàng）一場“戰（zhàn）爭”，“將軍”下令進攻（gōng）；“傳令兵”傳遞進攻信號；得令的（de）“士兵”向指定位置（zhì）衝（chōng）鋒。

　　現在“四大家（jiā）族”的產（chǎn）品已經（jīng）進化（huà）到“將軍”通過4G信號直接指（zhǐ）揮“士兵”；而國產機器人尚停留在傳令（lìng）兵時代，速度當（dāng）然就慢了許多。

　　“如（rú）果不掌握（wò）核心算法，這一差距很難被縮小。”馬龍告（gào）訴科技日報記者。據他介紹，對於單台伺服係統，國產機器人動態與靜態精度都很高，但高端機器人一般同時有6台以上伺（sì）服係統，用傳統的控製方法難以取得好的控製效果。

　　多台伺服係統需要“大腦”提前（qián）進（jìn）行計算。通過底（dǐ）層（céng）算法，國外核心控製器可以通過伺服係統的（de）電流環直接操作電（diàn）機，實現（xiàn）高動態多軸非線性條件下的精密控製，因此“四大家族”的機器人響應速度更快、定位更準確。

　　由於算法、軟件的差距，最（zuì）終（zhōng）產品的售（shòu）價也天差地別。以伺服係統為例，即使核心元器件幾乎（hū）完全一樣，成本其實相差無幾（jǐ），但國外的產品售價貴10倍。

　　“這是（shì）因（yīn）為國產伺服係（xì）統（tǒng）基本都使用自帶軟件庫，國外企業限製很多高級功能，不向我們開放，比如位置環的S曲線功能，你想要這個（gè）功能，就得（dé）掏錢買人家的產品，定價權（quán）就這樣讓出去了。”馬龍說。

　　鼓勵企業投入（rù）研發機器人未來可期

　　盡管與“四大家族”相比差距明顯，但專家、從業者都比較看好（hǎo）國產（chǎn）機器人的（de）未來。

　　從技術上看，硬件的發展已（yǐ）有幾十年（nián）曆史，幾無秘密可言；軟件方麵，我國擁有數量龐大的IT從業人口，“現在，我們很多企業也可以集成（chéng）出高水準的工業機器人產品，”周（zhōu）超說，“但完全自主知識產權、擁有關鍵部件核心技術的國產工業機（jī）器人，還需要經驗、時間（jiān）與整個產業鏈的積（jī）累、打磨。”

　　工業機器人市場（chǎng）有點像幾年前的智能手機市場。隻要熟悉產業鏈、供應鏈，很快就能“攢”出一台機器人產品。但想要掌握核心技術，卻並不那（nà）麽（me）容易。當某一項技術取得突破，等待（dài）市場（chǎng）檢（jiǎn）驗、慢慢成熟時，國外廠商很可能（néng）會壓低該零部件的價格，提供功能更成熟（shú）、價格更便宜的方案，導致國內企業（yè）投入與回報不成正比，這也是很多企業不願意在底層研發上投入的原因。

　　“作為從業者，我們希望能有更多以技（jì）術為導向的政策，隻要技術達標，就給予（yǔ）企業（yè）一（yī）定的市場空間，在實踐中慢慢打磨產品，吃透核心技術，鼓勵企業將更多的人力、財力投入到研發（fā）當中，這樣才能讓國產工業機器人真正在世界的舞台上唱主角，”馬龍說。

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