一文解析國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)水平（控制系統(tǒng)/驅(qū)動系統(tǒng)/電機(jī)/機(jī)械本體）

所謂國產(chǎn)機(jī)器人發(fā)展到什么水平，主要是指技術(shù)水平。簡單的做出相差多少年的判斷是不切實際的。事實上，關(guān)于機(jī)器人發(fā)展水平的問題應(yīng)該從這以下幾個方面進(jìn)行分析。

控制系統(tǒng)方面

1.控制芯片以及基礎(chǔ)軟件方面

從使用的控制系統(tǒng)芯片和基礎(chǔ)軟件來講，全世界的機(jī)器人，甚至擴(kuò)大到控制產(chǎn)品都沒有多大不同，甚至中國的控制系統(tǒng)開發(fā)廠家使用的系統(tǒng)芯片和基礎(chǔ)軟件還要優(yōu)于國外品牌所采用的芯片或基礎(chǔ)軟件。原因很簡單，因為國外的產(chǎn)品開發(fā)比較早，國產(chǎn)品牌起步晚使用的技術(shù)都會比較新。

2.機(jī)器人操作系統(tǒng)方面

國外的機(jī)器人經(jīng)過若干年的技術(shù)積累，往往都形成了自己的底層機(jī)器人操作系統(tǒng)（基于硬件的機(jī)器人控制軟件系統(tǒng)）。國外很多二線品牌也不一定，很多也是基于通用的實時操作系統(tǒng)的，比如VxWorks、linux+rtruntime等。國內(nèi)在這方面沒有能夠完成技術(shù)突破，基本上都是使用的第三方的實時內(nèi)核操作系統(tǒng)，以裁剪linux最為普遍。這一點說明國內(nèi)的機(jī)器人研發(fā)廠家的積累還不是非常充分，但是，并不能說，使用的技術(shù)落后。

3.機(jī)器人算法及底層驅(qū)動軟件

在這方面全世界使用的基礎(chǔ)理論完全相同。但是，隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，國外的廠家很多已經(jīng)將人工智能技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人產(chǎn)品，但是，我們還沒有達(dá)到這一步。從純技術(shù)的角度，機(jī)器人的斷代分為三個階段（請參見蔣新松院士在《機(jī)器人》雜志第一卷第一期的文章）：第一代叫做示教再現(xiàn)機(jī)器人；第二代是結(jié)合了感知技術(shù)的機(jī)器人；第三代是認(rèn)知機(jī)器人。

國內(nèi)的機(jī)器人技術(shù)基本覆蓋了第一代工業(yè)機(jī)器人；當(dāng)國產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)可以通過視覺、力覺等技術(shù)，讓機(jī)器人具備傳感器感知能力后，便可稱為第二代工業(yè)機(jī)器人。國產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人基本處于這個斷代；國外比如fanuc的機(jī)器人已經(jīng)能夠使用深度學(xué)習(xí)的算法，自動對機(jī)器人本身的行為進(jìn)行學(xué)習(xí)，并不斷的調(diào)整自己的行為，這就是認(rèn)知技術(shù)在機(jī)器人上的運(yùn)用。關(guān)于這方面的技術(shù)，國產(chǎn)機(jī)器人還沒有能夠觸及到。

4.在機(jī)器人工藝軟件開發(fā)的方面

機(jī)器人事實上是個軟件產(chǎn)品，與工藝相關(guān)的軟件開發(fā)是決定機(jī)器人是否好用的關(guān)鍵。

什么是工藝相關(guān)的軟件呢？打個比方，人都是有頭有腦有四肢的，人與人究竟什么不同呢？是我們的頭腦不同，有的人學(xué)習(xí)了焊接技術(shù)，懂得焊接工藝，就成為了焊接技師；有的人這些都不懂，但是，他會搬磚頭，就成為搬運(yùn)工，這就是人的工藝適應(yīng)性。對于機(jī)器人來講，這些工藝的適應(yīng)性是通過軟件來表達(dá)的。也就是工藝軟件，對于工業(yè)機(jī)器人就是焊接軟件等等。

工藝相關(guān)軟件的開發(fā)是國產(chǎn)機(jī)器人最大的劣勢，原因很簡單，國外主要的機(jī)器人品牌經(jīng)過了半個世紀(jì)的積淀，對于工藝的理解和功能的優(yōu)化不是我們說趕上就趕上的。所以，我們看到即便是國外的二線品牌，比如OTC、柯馬、杜爾等也主要是在某個工藝領(lǐng)域贏得市場。所以，談起中國機(jī)器人品牌的突圍之道，我一直強(qiáng)調(diào)，要在某個工藝領(lǐng)域有所突破，占領(lǐng)某個行業(yè)才能找到出路。

驅(qū)動系統(tǒng)方面

驅(qū)動系統(tǒng)方面國產(chǎn)機(jī)器人最大的問題是沒有能夠和控制系統(tǒng)形成一體化的設(shè)計和實現(xiàn)，做驅(qū)動的賣驅(qū)動給機(jī)器人廠家，機(jī)器人廠家控制器往往也是買來的，從驅(qū)動、控制一體化設(shè)計的角度，很多控制通道和數(shù)學(xué)模型難以實現(xiàn)。

這不是控制設(shè)備和驅(qū)動設(shè)備本身的問題，是控制方法的問題，這些問題也是軟件方面的。仍然歸結(jié)為軟件問題。

所謂減速機(jī)問題

筆者認(rèn)為這方面沒有問題，即便是國際上最大牌的機(jī)器人也用納博特斯克的減速機(jī)。

如果全世界都用納博特斯克的減速機(jī)，并沒覺得自己沒掌握機(jī)器人核心技術(shù)，那么國產(chǎn)機(jī)器人也沒有必要糾結(jié)這個問題。

電機(jī)的問題

這并不是國產(chǎn)機(jī)器人的問題，對于國產(chǎn)機(jī)器人廠商來講，是機(jī)器人產(chǎn)量的問題。由于機(jī)器人的產(chǎn)量小，國產(chǎn)機(jī)器人廠商往往還不具備像主流大廠商根據(jù)機(jī)器人對動力的要求定制電機(jī)的條件，因為，當(dāng)批量小的時候，定制電機(jī)成本太高了。

使用通用電機(jī)時，電機(jī)的慣量、電流、扭矩輸出響應(yīng)能力等參數(shù)往往不能做到最優(yōu)化，于是我們看到國產(chǎn)的機(jī)器人為了滿足最大負(fù)載和速度參數(shù)，使用的電機(jī)都比國外的電機(jī)選型要大一些。

這樣做的另一個缺點是，機(jī)器人的負(fù)載自重比會進(jìn)一步增大。

機(jī)械本體

機(jī)械本體部分主要要分析兩個方面。

1.材料。現(xiàn)在使用材料的牌號都基本相似，比如鑄鋁一般都采用美標(biāo)A356，或?qū)?yīng)的國標(biāo)牌號，如ZL101或ZL101A等；大機(jī)器人關(guān)節(jié)臂一般采用球墨鑄鐵。并且除了funac，其他大品牌的機(jī)器人已經(jīng)基本實現(xiàn)國產(chǎn)化。

2.設(shè)計和機(jī)加工工藝。機(jī)械設(shè)計是看得見的部分，通過模仿研究基本上能夠解決。但是還有一些knowhow的問題要搞清楚。比如機(jī)械方面最常見的幾個問題：漏油、油封設(shè)計、傳動間隙、機(jī)械剛度等。

機(jī)器人生產(chǎn)工藝和質(zhì)量管控

這是國內(nèi)機(jī)器人企業(yè)相對來講的短板，由于批量尚小，很難實現(xiàn)流水線、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)模式，工藝可靠性主要依賴于技術(shù)工人的技術(shù)水平?，F(xiàn)在我們的大國工匠少了，一線生產(chǎn)的都是年輕人，在標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)流程和工藝不十分健全的情況下，質(zhì)量一致性會差一些。

當(dāng)然任何一個產(chǎn)業(yè)都會經(jīng)歷這個階段，不足為奇。也是可以逐漸克服的。