“机器人的整机设计好比‘造车’,那么控制系统就是‘驾驶员’。相对应地,本体设计相当于车子的底盘设计,机器人的电机和减速器就如同车子的发动机,车子(机器人)跑得好坏,在于驾驶员(控制)。因而,‘车子’和‘驾驶员’共同决定了座驾体验。”珞石机器人联合创始人韩峰涛对于机器人的整机设计和控制系统有着他自身独到的理解。
他举例,假如面前有两台机器人,配置分别如下:
1、进口ABB的机器人控制器+国产伺服系统+国产减速器+国产机械本体;
2、国产机器人控制器+进口伺服系统+进口减速器+进口机械本体。
那么,哪一台机器人的性能会更强,功能会更多?
韩峰涛判断,没有人会认为第二种配备国产控制器的机器人能PK过第一种使用ABB机器人控制器的机器人,即使性能好的方案除控制器外几乎全部使用了国产零部件。
珞石起家于“控制器”,虽然在成立三个月后,珞石就从做控制器转向做整机。珞石判断,想要在激烈的市场竞争中异军突起,就必须拥有自己的核心技术,同时还要比竞品做得更好。而控制器就是机器人的“核心”,对于珞石来说,让机器人的控制系统逼近极致,从来不是一个可选项,而是想要生存下来的必选项。
从沉淀多年的Titanite控制系统,到xCore新一代控制系统,珞石瞄准行业大势,不断进化,为三五年后国内外机器人企业“正面刚”的关键时期“备足粮草”。
本文,韩峰涛将首次向业界详细剖析其被定位为“刷新目前国产控制系统天花板”的xCore新一代控制系统。
面向下一个十年的“xCore”
下一个十年,机器人需要的是什么样的控制系统?
韩峰涛给出的答案是,更开放、更兼容、更全面的底层的操作平台和控制系统。xCore正是为此而生。
性能全面升级的新一代自主知识产权xCore控制系统于2019年正式立项,在“快速、精准、柔顺、协同、智能”等性能需求上实现了全面升级。具体来看:
在软件操作方面,xCore全新升级了功能逻辑,功能分类更直观,拥有图形化操作界面,机器人从拆箱到运行只需30分钟;xCore还升级了编程界面,以工程对象组织程序,支持图形化编程、笔记本和示教器编程等,xMate还支持拖动示教;该系统还可以与xVision视觉软件无缝融合。
在控制系统方面,xCore升级了软件架构,运行更稳定更高效;xCore还升级了运动控制,转弯区处理更平滑,解决了小段轨迹卡顿问题,同时规划效率更高,插补周期更短,同样算力情况下规划步长更短,运行更平顺。
此外,xCore符合ISO15066国际安全认证标准,SafeMotion功能包更完善,支持碰撞检测、安全区域、协作模式、力与功率监控等功能。xCore不仅让工业机器人SoftMotion力控工艺包更稳定,还全面支持xMate力控工艺包。
xCore全新升级的外部接口,支持Modbus、CClink、Profinet、Ethernet/IP、RS232等通信模块;xCore还支持RCI-SDK二次开发。
xCore控制系统的模型参数算法也更全面,从2017年的300多个提升到当前的2000多个。搭载xCore控制系统的珞石机器人可同时支持工业和协作两条产品线。
韩峰涛判断,xCore推出后将使珞石的机器人产品具备与全球尖端机器人企业同台竞技的技术性能水平。对于珞石自身而言,由于使用同一套软件系统,其产品开发速度和服务响应速度将获得提升,维护成本大幅降低,从而提高企业自身的利润。
值得一提的是,搭载xCore控制系统的新一代柔性协作机器人xMate ER与CR系列、轻型工业机器人XB与NB系列,将在2021上海工博会上正式发布。
其中,新一代柔性协作机器人xMate CR系列将全球首发,其采用工业机器人通用控制系统xCore,统一力位混合控制,具备核心的柔顺力控能力,配合完备的安全功能保证、实用的拖动示教功能、流程图式的图形化编程,搭载开放性的应用软件平台,人人可以操作使用。
韩峰涛判断,目前搭配新一代控制系统的机器人产品占比约为1/3,其中以柔性协作机器人产品居多。据珞石测算,同一台机器人本体,采用新一代控制系统要比采用老一代控制系统的速度快30%-50%。
2022年,珞石的机器人产品将全部配置新一代控制器。老一代控制器搭配的机器人,珞石将主动进入维护的阶段。
“细分致胜”的底气
前几年,珞石机器人在各大展会轮番上演“瞬间开瓶盖”、“易拉罐穿行”、“红酒杯穿行”等“快精准”系列炫技,几度掀起机器人圈技术热潮。
显然,珞石机器人并不满足于此,依托不断打磨的整机设计和控制系统,近年来不断在细分场景应用上下功夫。
在难以实现自动化的传统制造业,珞石机器人分别做出了自动化应用难点的重大技术突破:
在五金刀剪场景,珞石机器人开发了水磨自动上下料、刀具开刃标准化解决方案,并陆续在张小泉、十八子、美珑美利等刀具行业的头部企业工厂落地,覆盖刀具行业top10客户。韩峰涛笑言,磨了四年刀,去年才真正规模化落地。
珞石机器人还将刀具打磨的经验推广至汽车零部件行业,比如做发动机打磨、方向盘打磨、仪表盘打磨,提炼出了针对打磨环节的工艺能力后,再快速复制到不同场景中去。
未来,磨刀适配软件也会并入xCore中,xVision视觉软件也会变成xCore的组件之一,客户可以根据自身需求来选配。
在缝制场景,作为全球智能缝制机器人领跑品牌,珞石率先攻克柔性物料(布料、皮革、海绵)控制和机器人&缝纫设备速度协同控制的自动化难题,自主研发的沙发套智能包缝机器人,可实现不同面料沙发套裁片自动上下料、视觉智能规划路径,高效赋能家具、家纺行业智能制造。
大势与新势
至今,工业机器人行业经过几十年的发展,硬件进步速度已经大为减缓,主流厂家的硬件配置基本相同,国产厂家也可以购买到与进口品牌相差不多的零配件,这时机器人的控制系统就成为了决定机器人性能和功能的主要因素。
曾在2017年,韩峰涛就发布了一篇题为《为什么说机器人的控制系统至关重要?》的文章,他写道:
“既然控制系统如此重要,而且到目前为止国内没有开发出可与市面主流机器人品牌原生系统性能接近的控制器产品,那为什么会有‘控制系统门槛最低’的结论?原因主要有三个:
国内缺乏对机器人控制和整机产品研发有深入认识的团队和公司;国内机器人产品还普遍面向中低端市场,客户对国产机器人的性能几乎没有要求;人们对于无法看到和无法直接对比的参数缺乏直观、准确的认识。
韩峰涛判断,若干年后的机器人市场赢家,必然是那些具备掌握核心算法和完善功能的控制系统软件以及优秀的整机产品设计能力的企业。硬件决定性能边界,软件发挥硬件性能并定义机器人的行为。任何一家想真正造机器人的厂家都不会放弃定义自家机器人行为的机会。
事实上,国产机器人发展了这么多年,2017年被众多行业大佬称之为“中国工业机器人产业爆发的元年”,但直至2019年,众多机器人本体头部企业的出货量依然在千台级别。
后疫情时代,中国制造业分化式恢复,更多的智能制造需求被催化释放,直接推动机器人需求增长。GGII数据显示,2021H1中国工业机器人销量11.5万台,同比增长超60%。
再从应用领域来看,以往,国产机器人企业更多选择在国外机器人巨头并未涉足的领域寻求细分场景突破,如埃斯顿选择“折弯”,埃夫特选择“喷釉”。近一两年,国产机器人企业开始与国外机器人巨头迎来“正面交锋”,如埃夫特在光伏领域,珞石在PCB和医疗领域。
客户之所以会为“国产”买单,一方面是现有国产机器人做到了足够稳定性和高性能;另一方面是国产机器人性价比高,定价几乎是海外品牌的60%-70%。
韩峰涛判断,国产机器人产业已经来到了发展的关键节点,2025年国内外机器人企业将迎来“正面刚”。
而这背后的逻辑是,要提升产品力,还有很长的路要走,但留给国产机器人企业的时间并不多了。“国产机器人能否跑出来,就看未来的三五年。如果能,国产机器人产业就能够获得新一轮的发展;如果不能,也许就会走上‘国产机床’的老路。”
2017年,韩峰涛设立了四个目标:
1、机器人产品落地细分场景;
2、开发机器人力控系统;
3、研发带关节力矩传感器的协作机器人;
4、提升机器人性能。
如今回过头看,当年吹过的“牛逼”,显然正被珞石一一兑现。
生命科学家王立铭说:“进化论,是地球上唯一可靠的成功学。”而对于珞石和韩峰涛个人来说,控制系统的研发和整机设计就处于慢赛道上,把这项事业做成的方法唯有:难的东西,长期坚持。
