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算法不（bú）精（jīng），國產工業機器人有點“笨”

2018-5-25 來源：人民網作者：-

　　兩台機器人分別控製雙層托盤，讓其不斷地傾斜、轉動，另（lìng）一台機器人控製機械臂（bì）在托盤上十個（gè）障礙物間不停地穿行而不受阻礙。這段（duàn）工業機器人演示視頻讓（ràng）人看得眼花繚亂。“這可（kě）是人家2009年的技術（shù），我們現在也無法做到”，資深（shēn）機（jī）器（qì）人從業者馬龍感慨地說。

　　想要完成如此複雜的動作，工業機器人的大腦——核心控（kòng）製器（qì）必須足夠（gòu）聰明。但由於沒有掌握核心算法，國產工（gōng）業機器人“大腦（nǎo）”還不夠聰明，穩定性、故障率、易用性等關（guān）鍵指標遠不如工業機器人“四大家族”發那科、ABB、安川、庫卡（kǎ）（以下簡稱“四大家族（zú）”）的產（chǎn）品。

　　據統計，我國（guó）已經連續5年成（chéng）為世界第一大機器人應用市場，但高端機器人仍然（rán）依賴於進口。核心算（suàn）法的差距，是國產工業機器人向高端製造邁進（jìn）的攔路虎。

算法欠賬多國（guó）產“大腦”愛出錯

　　作為工業級（jí）產品，衡量機器人（rén）優劣主要有兩個標準：穩（wěn）定性和精確性。核心控製器是影響穩定性的關鍵部件，有著工業機器人“大腦”之稱。而軟（ruǎn）件相當於語言，把“大腦”的想法傳（chuán）遞出去。

　　要講好這門“語言”，需要底層核心（xīn）算法。“四大家族”可以出售伺服係統、減速器、編碼器等關鍵部件，但對核心算法（fǎ）一（yī）直秘而不宣，絕不外泄。

　　核心算（suàn）法差距過大，導（dǎo）致國產機器人穩定性不（bú）佳，故障率居高不下。“參數自整（zhěng）定，抑（yì）震算法，轉矩波動補償……”某國（guó）內機器人（rén）企業技術總（zǒng）監孫堯（化名）掰著手指頭，一項項算給（gěi）科技日報記者，“算法的（de）差距（jù），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（tái）‘四大家族’設備，一年也出不了幾次故障；如果用國產機器人，故障率可能是人家幾倍。”沈陽霹（pī）靂科技有限公司技術合夥人、資深（shēn）機器人（rén）軟（ruǎn）件工（gōng）程師周（zhōu）超說。

　　因此，部分客（kè）戶寧願買二手進（jìn）口機器人，繳納一筆不菲的“重新開機費”，也不願意使用國產機器人。

　　“好的算法，幾千行就能讓機器人穩定運行不出（chū）故障；差的算法，幾萬行也達不到人家（jiā）的水準，”周超介紹，“就好（hǎo）比兩個（gè）司（sī）機開車，剛拿駕照（zhào）的新手和經驗豐富的賽車手，上路之後（hòu）差（chà）距一目了（le）然（rán）。”

　　知其然，不知其所（suǒ）以然，正是核心算法多年來欠賬的結果。

　　不掌握（wò）核心算法，生產（chǎn）精度需（xū）求不高的產品還勉強可以，但倘（tǎng）若應用到航天航空、軍工等高端領域，就隻能依賴（lài）進口（kǒu）工業機器人了。

　　“打個比（bǐ）方，底層核心算法好比手機操作係統，我們更多在做APP。雖然做基礎研究投（tóu）入大（dà）、回報低，做APP賺（zuàn）錢（qián）快，但隻做APP，永遠也無（wú）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（yě）無（wú）濟於事。”

軟件卡脖子定價權拱手讓人

　　算法的差（chà）距不隻體（tǐ）現在（zài）核心控（kòng）製器上，更拖慢了伺服係統響應的速度。

　　機器人每完成一個動作，需要核心（xīn）控製器、伺服驅（qū）動器和伺服電機協同作（zuò）戰。打個比方，就像一場“戰爭”，“將（jiāng）軍”下令進攻；“傳令兵”傳遞進攻信號；得令的“士兵”向指定位置衝鋒。

　　現在“四大家族”的產品已經進化到“將軍”通過4G信號直接指揮“士兵”；而國產機器人尚停留在傳（chuán）令兵時代，速度當然就慢了許多。

　　“如果不掌握核心（xīn）算法，這一差（chà）距很難（nán）被縮小。”馬龍告訴科（kē）技日報（bào）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（jīng）度都很高（gāo），但高端機器人一般同（tóng）時有（yǒu）6台以（yǐ）上伺服（fú）係統，用傳統的控製方法難以取得好（hǎo）的（de）控製效果（guǒ）。

　　多台伺服係統需要“大腦”提前進行計算。通過底（dǐ）層（céng）算法（fǎ），國（guó）外核心控製（zhì）器（qì）可以通過伺服係統的電流環直接操作電機，實現高動態多軸非線性條（tiáo）件下的精（jīng）密（mì）控製，因此“四大家族”的機器人響應速（sù）度更快、定位更準確。

　　由於算法、軟件（jiàn）的差距，最終產品（pǐn）的售價（jià）也天差地別。以伺（sì）服係統為例，即使核心元器件幾乎完全一樣，成本其實相差（chà）無幾，但國外的（de）產品售價貴10倍。

　　“這是因為國產伺服係統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（bǐ）如位置環的S曲線功（gōng）能，你想要這個功能，就得掏錢買人家的產品，定（dìng）價權就這樣讓出去了（le）。”馬龍說。

鼓勵企業投入研發機器人未來可期

　　盡（jìn）管與“四大家族”相比差距明（míng）顯，但專家、從業者都（dōu）比較（jiào）看好國產機器人的未來。

　　從技術上看（kàn），硬件（jiàn）的發展已有幾十年曆史，幾無秘密可言（yán）；軟件方（fāng）麵，我國擁有數量龐大的（de）IT從業（yè）人口，“現在，我們很多企業也可以集成出高水準的工（gōng）業機（jī）器人（rén）產品，”周超說，“但完全自主知識產權、擁有（yǒu）關（guān）鍵（jiàn）部件核心技（jì）術的國產工業（yè）機器人，還需要經驗、時間與整個產業鏈的積（jī）累、打磨。”

　　工業機器人市（shì）場有點（diǎn）像幾年前的智能手機市場。隻要熟悉（xī）產業（yè）鏈、供應鏈，很（hěn）快就能“攢”出一台機器人產品。但想要（yào）掌握核心技術，卻並不那麽容易。當某一項（xiàng）技術取得突破，等待市（shì）場檢（jiǎn）驗（yàn）、慢慢成熟時（shí），國（guó）外廠商很可能會壓低該零部件（jiàn）的價格，提供功能更（gèng）成熟、價格更便宜的方案，導致國內企業投入與回（huí）報不成正比，這（zhè）也是很多企業不（bú）願意（yì）在底層研（yán）發上（shàng）投入（rù）的原因。

　　“作為從業者，我們希望能（néng）有更多以技（jì）術為導向的政策，隻要技術達標，就給予企業一定的市場（chǎng）空間，在實（shí）踐中慢慢打磨產品，吃透核心技術，鼓勵企業將更多的人力（lì）、財力投入到（dào）研發當中，這樣才能讓國產工業機器人真（zhēn）正在世界的舞台上唱主角，”馬龍（lóng）說。（記者楊侖）

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