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國產(chǎn)工業(yè)機器人控制器核心算法亟需突破

于洋 2019-01-17 3046 129

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大數(shù)據(jù)治理

全面提升數(shù)據(jù)價值

賦能業(yè)務(wù)提質(zhì)增效

控制器是工業(yè)機器人的大腦,我國工業(yè)機器人控制器技術(shù)近年不斷突破,新松、新時達等本土廠商國際競爭力提升顯著。本文從控制器概述、國內(nèi)控制器市場格局、代表性企業(yè)及國內(nèi)外技術(shù)差距等維度對我國工業(yè)機器人控制器技術(shù)進行了分析。

【研究報告 | 中國算法軟件開發(fā)行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析研究報告】

  摘要:控制器是工業(yè)機器人的大腦,我國工業(yè)機器人控制器技術(shù)近年不斷突破,新松、新時達等本土廠商國際競爭力提升顯著。本文從控制器概述、國內(nèi)控制器市場格局、代表性企業(yè)及國內(nèi)外技術(shù)差距等維度對我國工業(yè)機器人控制器技術(shù)進行了分析。

  近年來,我國工業(yè)機器人控制器技術(shù)突破顯著,在控制器硬件方面,新時達、新松等我國國內(nèi)主要工業(yè)機器人控制器企業(yè)其技術(shù)已經(jīng)達到世界領(lǐng)先水平,但在軟件方面由于核心算法缺失,采用國產(chǎn)控制器的工業(yè)機器人本體在穩(wěn)定性、故障率、易用性等關(guān)鍵指標(biāo)方面與ABB、Yaskawa、KUKA、FANUC仍有差距。

  工業(yè)機器人控制器概述

  控制器是工業(yè)機器人的三大核心部件之一,具有控制工業(yè)機器人的工作體態(tài)、運動軌跡、空間位置、操作順序等功能。工業(yè)機器人控制器包括硬件和軟件兩個部分,其中硬件主要是工業(yè)控制板卡,軟件主要是控制算法和二次開發(fā)等。目前我國工業(yè)機器人控制器生產(chǎn)廠商在硬件技術(shù)方面與國外差距較小,但在軟件方面國產(chǎn)品牌在穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、易用性等方面還有差距。

表 1 工業(yè)機器人控制系統(tǒng)組成、分類及功能

  日系品牌主導(dǎo)國內(nèi)市場,新松等國內(nèi)廠商發(fā)展迅速

  近年來國產(chǎn)工業(yè)機器人控制器發(fā)展迅速,其中華中數(shù)控股份有限公司、新松機器人自動化股份有限公司、新時達電氣股份有限公司等本土企業(yè)的相關(guān)產(chǎn)品均已經(jīng)達到國際先進水平,但在軟件方面,國產(chǎn)品牌在穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、易用性等指標(biāo)與國外先進產(chǎn)品仍有差距。截至2017年,日系品牌占據(jù)國內(nèi)工業(yè)機器人控制器市場份額的49.50%,歐美品牌占30.10%,國產(chǎn)品牌占比約12.20%。

圖 1 國內(nèi)工業(yè)機器人控制器市場格局

  截至2017年,國內(nèi)工業(yè)機器人市場主要代表性廠商包括ABB、KUKA、KEBA、FANUC、Yaskawa、新松、新時達、廣州數(shù)控、華中數(shù)控、匯川技術(shù)、固高科技等。其中FANUC、Yaskawa、ABB占據(jù)近40%的份額。目前ABB、KUKA、FANUC、Yaskawa擁有先進的核心算法,控制器產(chǎn)品在控制精度、穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、二次開發(fā)方面的優(yōu)勢顯著;國內(nèi)的新松機器人在控制器領(lǐng)域突破顯著,其自主設(shè)計、研發(fā)的SIASUN-GRC控制系統(tǒng)已達到世界先進水平。

表 2 工業(yè)機器人控制器主要廠商情況


  國內(nèi)工業(yè)機器人控制器核心算法亟需突破

  穩(wěn)定性是衡量工業(yè)機器人的重要指標(biāo),控制器核心算法是決定控制器能否精確維持機器本體穩(wěn)定性的核心技術(shù)。現(xiàn)階段我國新松機器人、新時達、匯川技術(shù)等國有品牌在控制器硬件方面突破顯著,但在軟件方面與四大家族仍有差距,尤其是核心算法基本缺失,這使得我國自主生產(chǎn)的工業(yè)機器人在穩(wěn)定性、故障率、精度等關(guān)鍵指標(biāo)方面存在顯著的劣勢。未來工業(yè)生產(chǎn)對自動化程度要求將日益提升,這意味著對工業(yè)機器人自由度的要求將顯著提升。工業(yè)機器人的自由度高低由可移動的關(guān)節(jié)數(shù)目所決定,關(guān)節(jié)數(shù)越多,自由度就越高,位移精準(zhǔn)度越出色。實現(xiàn)高自由度需要使用和裝配大量的伺服電機,而對伺服電機進行調(diào)控的核心部件就是控制器,這意味著一套控制系統(tǒng)所需要控制的伺服電機數(shù)量越多,其對應(yīng)的機器人本體自由度越高,要達到這種要求需要工業(yè)機器人控制器具有超高的性能,而核心算法是決定控制器性能的關(guān)鍵技術(shù)。為了滿足我國工業(yè)自動化的需求,盡快提升工業(yè)機器人控制器的性能,核心算法是我國工業(yè)機器人控制器廠商亟需突破的核心技術(shù)。

  結(jié)語

  控制器是影響工業(yè)機器人精度及穩(wěn)定性的核心零部件,控制器性能的高低決定了國產(chǎn)工業(yè)機器人能否有效滿足我國工業(yè)自動化的需求。現(xiàn)階段雖然我國在工業(yè)機器人控制器硬件方面突破顯著,但在核心算法方面缺失明顯。未來隨國內(nèi)相關(guān)廠商技術(shù)能力的不斷提升,相信我國工業(yè)機器人控制器核心算法技術(shù)的突破終將實現(xiàn)。


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