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乐鱼体育最新地址:机械臂的难点在那些地方为什么国内机械臂造的不够好?

来源:乐鱼体育网页版登陆 作者:乐鱼体育网页版链接 发布时间:2024-04-26 09:34:08 1 次浏览

  这个问题其实分两个层次,前半部分“机械臂的难点在那些地方?”主要是技术方面的问题;后半部分“为什么国内机械臂造的不够好?”则是国内整个机器人行业的问题。

  结合在产品开发的一些体会, 站在机器人整机生产商的角度来看,这个问题的答案可以概括如下:

  机器人的性能某种程度上来讲是由运动控制水平来决定的,有人说“机器人是一个软件产品”,说的就是这个理。控制方面的差距,举个简单例子,现在国内能把动力学做好的公司应不多,而ABB在1994年推出的S4C控制器上就已经实现了基于动力学的模型控制,即第一代QuickMove和TrueMove技术,目前已经更新到了第二代。

  其他动力学,误差补偿,摩擦力补偿,力控,驱控一体设计等功能或者特性在外资品牌中都已经比较成熟,国内厂商在这些方面仍处于起步阶段。

  结构优化设计,机械臂上电机的绝大部分驱动力都用在了克服自身重力做功,在保证刚度的情况下通过优化设计降低机械本体的质量,即可以提高性能又可以降低功耗。拿典型的6kg负载桌面型机器人来讲,Fanuc的 200iD 7kg-717mm臂展的型号自重只有25kg,国内产品距离这个水平还有非常大的差距。

  装配主要是工艺问题,机器人听起来高大上,但是绝大多数的厂商还是以传统制造业的思路来做机器人,整个生产流程管理体制陈旧,缺乏“工匠”精神,最后导致无法保证较高的产品一致性。

  其他电缆走线与可靠性(机器人出问题大部分与电缆和接插件有关),外观设计,示教器/控制柜防护与散热等,也都是需要投入人力物力去研究的点。

  人机协作机器人最重要的特性就是安全,国内有做外形类似的协作机器人,但并没有提供相应的安全功能与认证。

  由于缺乏相应的强制认证制度,国产机器人一般都不具备本质安全的特性,也很少有通过欧洲、美洲安全认证的产品。当然这个与国内用户对安全的漠视也有非常大的关系。国产机器人想要走出国门,安全认证是必须要跨过的坎儿。

  国内机器人起步较晚,现在市场上叫得响的品牌,除了新松,其他绝大部分应该都是在2008年之后成立的,技术积累与四大家族的30~40年积累不可同日而语。

  但是这里要提一句,不同于人工智能,机器视觉等其他处在理论研究热点的机器人领域,目前传统工业机器人上所用的控制技术(正逆运动学,正逆动力学,轨迹规划,参数辨识,误差补偿等)在理论上已经非常成熟了,国内机器人公司欠缺的是一定的时间,来给出足够可靠与高效的实现。

  由于传统机械臂技术已经比较成熟,很难发表有较高影响力的学术论文,同时国内也没有工业机器人公司来为高校提供足够的横向项目,导致国内在工业机器人领域缺乏一流的学者来引领行业技术的发展。与之对应的,我们看一下大家熟知的两家国外公司,Universal Robots(UR 优傲)和Rethink Robotics。这两家公司的创办时间应该会早于大部分人的第一感觉。

  URCollaborative Industrial Robotic robot Arms:

  年由Esben Østergaard, Kasper Støy 和 Kristian Kassow在南丹麦大学一起做研究时创办,现在的CEO Esben Østergaard当时是南丹麦大学的助理教授,三个人发现了中小企业对机器人的新需求,并最终在2009年推出了第一款UR5协作机器人。

  Rethink RoboticsRethink Robotics:由MIT教授Rodney Brooks 在2008年创办,致力于通过为中小企业提供合适的机器人产品,来降低美国制造业的离岸外包水平,增加国内就业数量。Rodney Brooks也是另一家领先的机器人公司iRobot的联合创始人。

  在国外,由机器人行业领先学者创办或者在背后提供技术支持的创业公司还有很多,在技术或者主攻方向上都有让人眼前一亮的感觉。反观国内学术界与企业界的合作,各位自有评判,不再细说。

  补贴乱象,巨额的补贴和孱弱的监管能力,导致很多非机器人行业的人浑水摸鱼,骗取补贴,直接损害了真正需要补贴的机器人制造和使用企业。相关的报道网上很多,例如机器人补贴乱象调查 地方“”拉响过热警报。这个是体制问题,无法改变,不做评判,只是长此以往必将打击真正做事企业的信心。

  政策制定部门的低效率:直到2015年5月份才发布具有国家级影响力的制造业战略规划“中国制造2025”,而关于工业机器人细分领域的规划”机器人产业发展规划(2016-2020年)“直到今年的3月底才公布。作为对比,我们看一下其他国家/地区相关规划、计划的时间表:

  Industry 4.0: 2011年4月份首次提出,2013年4月发布发布最终报告;

  SMErobot™:项目周期为2005年3月~2009年5月,研究如何制造更好的适应中小企业需求的工业机器人,目前火热的协作机器人,一部分的推动力就来自于该项目的研究成果。该项目背后的除了政府和相关组织,大家熟悉的著名厂商如ABB、KUKA、柯马、莱斯、Güdel都参与其中。

  先进制造业伙伴关系计划: 2011年6月由奥巴马政府提出,旨在重塑美国制造业的领先地位。除此之外,USA Robotics VO还在2009年及2013年发布了两个机器人发展路线图,指导美国机器人行业的发展,值得一提的是路线图的标题《

  要知道,每一项政策发布之前都需要历经多年的详细调研和分析,发布时间晚了3年,可能学术和行业的深度研究就晚了6年甚至更多。

  工业机器人难度虽高,但毕竟不是飞机和火箭,找到一个好团队,瞄准一个好方向,想做的赶快做起来,不要辜负了这个好时代。

  那些说机械臂设计没难度的,谁能把机械臂电缆寿命设计到五百万次以上的举手,或者你们考虑过这玩意吗?

  1. 机械结构设计:高载荷机械臂如何做得轻盈美观对结构设计的要求很高,有一款机械臂XARM,设计得十分精妙,重量只有12.2kg,有效载荷可以达到5kg,设计的很棒。

  2. 算法难点:关于机械臂的建模、运动学、运动规划等已经有了很成熟的理论支持,ROS的出现使得这些算法都集成在一个框架内,利用kdl,trackik,OMPL库等可以很快的实现机械臂的运动。但如果对机械臂运动实时性要求较高,就需要根据机械臂结构,手写机械臂逆运动学解析解等,对于不同构型机械臂适配不同解析算法,很是麻烦。

  1. 教学脱节:以笔者为例,硕士期间选修了机器人学导论,但老师只细讲了运动学建模、正逆运动学等简单章节,运动规划、动力学等只是一笔带过,很难形成对整个机器人系统的完整把控。大家有需要的话可以选择线上学习,深蓝学院也有开设机械臂课程。

  2. 从业人员少:如今自动化专业,机械专业,电气专业等都纷纷靠向互联网公司,选择机器人行业的人少。

  我同学学自动化的23人,本科偏向机械方向的五人,研究生两人,最后毕业了只有我做机械设计,我是真爱呀,因为我觉得要想改变自己的生活,最想学的就是机械(比如要改造一辆房车,最应该考虑的是机械结构。不对的话勿喷)。后来创业了,作为创始人、产品经理和机械结构设计负责人哈哈,不知道算不算逃离机械。我女友机械设计七年了,工资和安卓工程师一年多的差不多。比较无奈。

  什么意思?一个产业要发展,从业人员的工资要到位。现在明显做互联网赚钱,年轻人学编程出来工作两三年就能年薪二十万,很难要求社会人才偏向工业基础的机械。年轻人都不做,怎么要求工业基础提升。

  我也不知道怎么解决,我只是想给我的父母,给社会提供好的产品和服务,以应对老龄化社会。我不管互联网多赚钱,我要的这种产品是机械,电路 和软件并重的。

  补充:早上醒来觉得自己只是说了一面,没说另一面,会误导人。任何事物都有两面性。

  学编程的迭代快,起步薪水高,同样竞争压力大,时薪未必高。而且技术迭代太快,后浪推前浪。十年后还做技术的很少。二十年后能否做技术还真不知道。所以有三十五岁的程序员如何转型的问题。

  机械设计,活到老学到老。不停的在进步。技术上越老可能越值钱(加可能是因为我还没有个人体会)技术上可以做到退休,这个我去年我们单位一位机械设计师退休了,一直在第一线工作,令人敬佩。每个行业技术都可以转成领导,但不是哪个行业三四十岁都可以成为技术总监或者总设计师的。我个人非常享受不断向这个世界学习机械设计的成熟设计之美。设计,工艺,选型,加工,装配,钣金,模具,液压。各种传动。利用所学的,做发明,改变世界,改变生活,这是理想,也是乐趣。有五十岁的机械出身的总师,不知道他们赚多少,我猜肯定比五十岁的管理人员多吧。

  年轻时多少钱算多呢,三十万,七十万。我觉得,不同的工资不同的眼界和欲望,多少钱都缺钱。因为年轻有无穷的欲望。所以如果说要机械和软件比工资,不如所有技术和做金融的,做证券的比工资,和市场销售比工资。再偏激点,不如和传销的诈骗的比工资。年轻有很多工作来钱都快,但是放到人生四十年的事业追求的长河中,这点钱真不重要,人生的成长最重要。结论是看哪行工资高,不如看清内心的渴望。机械有机械的好,硬件有硬件的好,软件有软件的好,市场有市场的好,销售有销售的好,媒体有媒体的好,金融有金融的好。哪个行业都有好的一面和不好的一面,如果不是我们追求的,再好对我们也不是好。

  就像我放弃了央企的工作,不是因为航天不好,而是要给父母做产品的信念支撑着我必须这么做,虽然非常累,没有钱,但是看着自己的产品能够给自己的父母带来价值,做梦都开心。

  对于这个问题不能之片面的看买卖产品本身这点钱。而是要从行业角度去看待这个问题。

  为什么呢?因为首先人工智能这一块投入,相对其他行业有限。而且一大块蛋糕都分给互联网去了。什么人脸识别啊,语音识别啊,甚至是数据采集,数据挖掘之类的。智能控制这块就少的可怜。

  而智能控制领域,智能家电得占一块,工控自动化得咬一口,更别说移动平台开发这个热门了。

  再剩下的才轮到机器人。而机器人又分民用,军用。军用涉及民间资本有限,暂且不提。民用又分个人和工业两块。个人的设备,比如扫地机器人之类,立竿见影能拿到钱。工业的产线上最常见的可能就是机器人焊接了。很多车企都用这个。然而占大头的其实是仓储自动化。如果关注工业4.0,可以看到最多的机器人,其实是转运平台,用来代替以前的叉车。真正产线上挥舞手臂的机器人很多时候真的只是好看。宣传目的去拍。而不是大规模采用。

  所以一旦具体到机械臂这个行业,需求本身就制约了行业发展。在国内自动化程度不高的现在更是如此。

  就拿比亚迪最早做电池起家来说。战三洋,斗东芝用的什么手段呢?人加夹具!生生靠低廉人工拼过了日本自动化流水线。

  就是针对产品做出来夹具。推广产线使用。比如说,我这个电路板,需要若干个电阻,那就做个能盖住电路板,并且刚好留出来电阻位的口子。工人拿来电路板,夹具一盖上去,露出来哪里,电烙铁点哪里就行了。点完了放传送带,下个工位点电容,再下个点电感。当年连波峰焊,回流焊都买不起的时候,就这样靠塑料夹具比拼人家高端制造。

  那么回到现在,再用这一套,明显跟不上时代了。人工成本增加,做的东西也不再适合这种玩儿法。

  因为之前这么些年看似挣了钱,可是机器人行业没发展起来。oem靠人赚钱,不用机器人,机器人行业就没有必要。现在不上不行了,环顾四周,找不到几个公司做得了。

  这个没钱不是某家公司贷款还不上。而是整个行业没有出路。这样的行业必须分包,外包。然而跨公司,跨领域的分包活儿,总得有个牵头的吧?这种又会撸代码,又能画图纸做有限元分析,还可以完成从原理图到FAE,打了板子还能焊,而且还具备中级钳工水平的人上哪儿找去?

  另外一个问题。产品从研发到上市,必须经过实验吧?各种受力分析,振动噪声,环境防护,耐久可靠,EMC等等这些上哪儿做去?计量院?起码得给人家一个标准参考吧?不然怎么出报告?

  标准更是一穷二白状态。很多时候标准制定需要大企业牵头。这个行业谁算老大?谁说了都算等于谁说了都不算。细分行业除非像客车行业,宇通金龙两大家一起制定。你写一半,我写一半。互相制约,互相妥协。小弟们跟着混口饭吃。

  羊毛出在羊身上。说到底,有了足够的甲方,有了足够原意砸钱的甲方之后。这个行业才能有未来。

  有钱的甲方在哪里?其实不难找。关键点在于如何让甲方意识到,用了机械臂可以赚钱。

  什么是机械臂?龙门吊算不算?挖机算不算?飞针测试机算不算?如果算,他们怎么卖出去的?

  工程脱离不开应用。而应用脱离不开赚钱。提高生产效率才是工程的终极目标。能够然后甲方的甲方认识到你的东西利润点,那么一切皆有可能。