机器人是用什么控制器(机器人控制器现状)

工业“三大”核心部件是机器人进步和发展的关键,直接影响机器人的发展水平,是制约机器人发展的重要瓶颈。看中国的机器人产业,有点类似于以前的汽车,市场强,技术弱。

在上一篇文章中,我们谈到了核心部件《国产伺服电机,弱在哪里?》中伺服电机的现状。我们注意到,机器人的控制系统似乎比其他两个方面受到的关注要少得多。今天我们就机器人控制器做一个专题陈述,看看机器人控制器是如何影响行业发展的,中国的控制器市场应该如何破局。

控制器,机器人性能的直接影响力

控制器作为工业机器人的核心部件之一,对机器人有着重要的影响,但在我国,工业机器人尤其是高端机器人仍然严重依赖进口。许多企业专门从事研发;伺服电机和减速器的研发和生产。一般认为控制器是最容易取得突破的环节,但是没有突破。很多观点一致认为,控制器是工业机器人行业国内外最大的差距。

数据显示,在工业机器人的总成本中,三大关键部件约占机器人总成本的80%。其中减速器约占33% ~ 38%,驱动和伺服电机约占20% ~ 25%,控制器约占10% ~ 15%。可以说,控制机器人成本最重要的是控制核心零部件的成本。

控制器相当于工业机器人的大脑,对机器人的性能起着几乎决定性的作用。它控制机器人在工作空间内的运动,包括其位置、姿态和轨迹,还可以控制操作顺序和动作时间。不同类型的机器人,控制器和控制系统差别很大。比如笛卡尔机器人,运动控制多采用带运动控制卡的工控机,相对简单,而复杂的多关节机器人、SCARA机器人多采用嵌入式控制器,运动控制就复杂很多。

换句话说,机器人的关节越多,自由度越高,位移精度越好。一般每个多轴机器人都由一套控制系统控制,这就意味着对控制器的性能要求越高。

机器人控制器,差距在哪里?

我们的管制员和国外的有差距。要想尽快消除这种差距,就必须知道差距到底在哪里。

一方面,不同机器人的控制器差距不同。就起步时间而言,中国的工业机器人要晚很多,在整个控制系统方面缺乏丰富的经验,短时间内会有一定差距。而新兴的合作机器人和SCARA机器人,尤其是最近火爆的物流机器人市场,国产和自主研发的控制器正在逐渐变道超车,占据大量的国内市场。但在多轴机器人尤其是高速工业机器人的应用场景中,国产控制器仍处于劣势。

另一方面,硬件和软件的区别是不同的。事实上,在工业机器人控制系统中,国内外在硬件上差别不大,甚至基本相同。区别主要在软件上,尤其是核心算法上。国外企业凭借时间积累和技术沉淀的优势,在反应速度和兼容性方面更加优化。

比如国内的低负载焊接机器人,一般重复定位精度都是0.05mm,但是海外很多品牌达到0.02mm是很常见的,当然0.05mm已经足够满足生产需要了,但是相比整体水平还是略显不足。与最大轴速相比,这种差异似乎更加明显。以四大家族为代表的机器人最高轴速可以达到700/s,但国内只有几家领先的机器人公司能做到。

当然,管制员并不是造成这种差距的唯一原因,但非常明显的是,在管制员的追逐中,中国并不占上风。

国产控制器的路,怎么走合适?

市场从来都是“优胜劣汰”。未来能在机器人行业站稳脚跟的公司,一定不是靠买零件组装,而是有成熟生产线、软硬件配套、自主可控能力的公司。

今天的芯片其实就是一个很好的例子。一旦控制器,包括所有部件,跟国外差距太大,或者依赖进口,在环境发生变化的时候,整个行业都会非常被动。目前国内芯片行业鱼龙混杂,有诚意有能力的人不够,赚钱的人还是很多。谁也不希望未来有一天,机器人零部件行业也经历这种经历,被迫去做自研。

要改变国产控制器的现状,要从几个方面努力。

首先,机器人是软件驱动的机电系统。从整个行业来看,主流机器人公司都有自己的控制系统。难以建立单一的控制人,不利于企业的发展。所以机器人本体厂商要自己打造控制器的硬实力。未来几年,中国的工业机器人市场将进一步扩大,随之而来的对控制器的需求也必将与日俱增。因此,国内企业可以借鉴四大的发展,实现控制器的自研、自产。

其次,硬件决定性能边界,软件发挥硬件性能,定义机器人行为。我相信每一个真正有情怀造好机器人的公司,都希望把自己的机器人定义为独一无二,尤其是在硬件差别不大,软件成为主导的情况下。而我国缺乏平台基础,控制系统不够开放,性能差,独立性和扩展性不足以满足智能化和灵活性的要求。好在我们国家的计算机发展很快,进步很快。得益于行业待遇和大环境,越来越多的人选择加入软件,更多的人才会涌入机器人控制软件。

总之,工业机器人产业化还有很长的路要走。我们深知不足之处,所以可以弥补。这个行业越来越热闹,热闹的背后,需要有人苦心经营才能有所突破。国产机器人人才才能赢得一席之地,进而拥有更广阔的天地。

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