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機器人專業化進入“軟件決定”時代

儀表下游 2019年10月24日 13:14:49 來源:高工機器人網人氣:19371
  【儀表網 儀表下游】有人說,我國核心工業軟件領域還是“無人區”,為智能制造帶來了“成長的煩惱”。
 
  如果說,以前軟件只是硬件的附屬物,那么,現在的軟件已反客為主,成為了機器的大腦和神經,主宰著機器世界的運行邏輯。然而,對于看不見、摸不著的軟件里面究竟有什么,卻是很難說得清。
 
  縮小到工業機器人領域來看,國產機器人本體產品的未來方向必然是中領域,而國產中產品在未來的優勢以及與進口品牌競爭的關鍵點就在于多行業應用的關鍵工藝、軟件算法是否能夠真正為客戶帶來價值。
 
  機器人專業化進入“軟件決定”時代
 
  目前來看,中國工業機器人的行業應用開始細分化,促使機器人行業應用軟件的工藝性越來越強,產品結構呈細微差異化;硬件趨同發展,應用軟件豐富化;工業領域人工智能在機器視覺領域初步應用,大數據與工業互聯網帶來智慧生產。
 
  從工業機器人產業鏈技術體系來看,從層的基礎理論到核心零部件技術,到機器人的系統技術以及集成應用技術,再到后的智能制造產線技術,每一層技術都離不開軟件和算法。
 
  梅卡曼德CEO邵天蘭認為,工業機器人的軟件可以根據使用目標來分類,包括如西門子開發的工廠級規劃仿真軟件,各機器人廠家推出的編程仿真軟件,專門離線廠家推出的軟件,專門的視覺軟件,而梅卡曼德推出的是綜合視覺、規劃的新一代編程軟件。
 
  節卡機器人CTO許雄則立足于協作機器人領域來分類,包括應用軟件,如離線編程、虛擬仿真、人機交互界面、示教軟件、視覺系統等;控制軟件,包括速度規劃、碰撞檢測等;以及一體化關節的驅動軟件。
 
  在庫柏特CEO李淼看來,建模(設計、布局、選型)、感知(力控、視覺)、規劃(離線仿真、運動規劃)、執行(維護、監控、大數據運用)是軟件的四個層面,而這些都是庫柏特所開發的COBOTSYS操作系統里可支持的選項。
 
  配天機器人總經理索利洋表示,工業機器人軟件發展的重要性主要體現在軟件架構、功能實現、核心算法上,軟件和算法進一步促進運動學與動力學控制、力感知、行業應用、人機交互、3D離線仿真、機器視覺以及其它配套軟件功能的實現。
 
  而在移動機器人領域,斯坦德CEO王永錕指出,軟件包括部署在機器人本體上的機器人操作系統,以及部署在服務器上的車輛調度系統,為了研發還會有調度仿真軟件。
 
  賓通智能專注于軟件算法平臺,在創始人龔超慧看來,SLAM算法、調度系統、STP排程系統是群體智慧工廠解決方案的必要軟件。
 
  總結起來,目前談得比較多的工業機器人軟件主要有以下幾個類別:
 
  示教在線編程和離線編程
 
  通常來講,機器人編程可分為示教在線編程和離線編程。示教在線編程在實際應用中主要存在以下問題:過程繁瑣、效率低;精度完全是靠示教者的目測決定,而且對于復雜的路徑示教在線編程難以取得令人滿意的效果。
 
  相比之下,離線編程可以減少機器人的停機時間,當對下一個任務進行編程時,機器人仍可在生產線上進行工作。從而使編程者遠離了危險的工作環境;適用范圍廣,可對各種機器人進行編程,并能方便的實現優化編程;可對復雜任務進行編程;便于修改機器人程序。
 
  如今,工業機器人要適應各種工藝,如打磨、噴涂、拆碼垛、焊接、激光切割、點膠、上下料等,這些需求對機器人提出了在編程層面上更高的要求。為此,國產本體廠商推出的新品越來越傾向于聚焦某一個工藝。
 
  埃斯頓利用自身在金屬成形機床行業的優勢,定制了折彎機器人,具有計算機自動編程、智能化自動對準、自動跟隨等功能,能夠滿足大部分鈑金折彎應用需求,與國內外折彎機龍頭廠家都有合作。
 
  針對陶瓷衛浴行業,埃夫特與合作伙伴共同開發了基于配備無動力關節臂、具備IP65防護等級和噴釉工藝軟件包的加長臂展的噴釉機器人,機器人可采用離線編程和無動力關節臂示教兩種方式,分別應對外形簡單和復雜的工件。
 
  為了協助集成商打造細分領域競爭力的產品,華數機器人開發細分領域的軟件工藝包,如焊接工藝包、視覺工藝包、上下料工藝包、涂料工藝包、碼垛工藝包、機床工藝包、傳送帶跟蹤工藝包等。
 
  以碼垛工藝包為例,特點包括通過簡單的圖形化參數界面設置之后便能正常使用;短可以用4行代碼完成碼垛功能;清晰的示意圖可以根據產品布局選擇對應的碼垛排樣;所有規則物體的堆放都可以用到此功能;可應對矩陣、回型、和自定義等碼垛樣式,根據不同需求可制定趨近方式。
 
  今年6月份,配天發布了新一版配天專用3D離線仿真軟件系統“RobotLive”,可以完成打磨復雜軌跡編程。同時開發了RPsim離線編程助手,能夠實現快速離線編程、PC端運行、語法校驗、示教器操作真實還原。
 
  高工機器人研究所所長盧彰緣表示,這體現出不少本體廠商已經開始“向前一步走”,推出自身產品配套的工藝包,這在一定程度上為集成商合作伙伴及客戶帶來了應用上的便捷。值得警惕的是,從各家推出的產品和工藝包來看,慢慢開始出現一些“同質化”的趨向。
 
  視覺與力控
 
  機器視覺并不是一個新鮮事物,早在上世紀80年代就開始應用于產品檢測當中,到現在全球市場已經相當成熟。機器人+機器視覺進行定位、識別、引導的風口也在不斷顯現,成為人工智能優先落地的技術場景之一。
 
  隨著科創板的開閘,以天準科技、華興源創為代表的國內機器視覺檢測企業開始獲得更多關注。從代理到自研,中國機器視覺廠家開始走出自己的道路。
 
  在應用場景中,AI視覺檢測平臺能夠快速、有效、低成本地生成數據,通過AI算法形成本地調研API、云端調研API、集成解決方案、系統化解決方案,終輸出服務,服務進一步在應用場景中得到不斷驗證和完善。
 
  與檢測場景不同,機器視覺配合機器臂進行無序抓取、配合AGV小車進行定位導航,還屬于新鮮事物。受制于技術、成本、解決方案的限制,目前的市場雖然在不斷興起提升,但距離大規模爆發還有一段距離。
 
  隨著裝配和打磨等需求的日益凸顯,集成六維力矩傳感器的力控機器人,在接觸、搜尋、插件或打磨的過程中,應用機器學習建立力與末端速度映射關系,能夠實現柔順的阻抗控制、力位混合控制以及的力輸出,從而實現力反饋控制。
 
  機器人操作系統
 
  2016年成立的庫柏特科技是世界范圍內提出工業機器人智能操作系統的公司,將機器學習算法模型植入“機器人大腦”COBOTSYS,確保工業機器人安全、穩定、易用,連接終端用戶、機器人制造商與系統集成商,快速實現客戶的需求。
 
  在AGV領域,斯坦德從底層構建的SROS系統,能夠在工業、商用、服務型產品中通用。基于這套系統,延伸出定位算法、控制算法、導航算法、調度算法等,進而就可以隨心所欲生產出各種小車,實現軟硬件融合。
 
  在AIoT領域,2019年初曠視發布了曠視河圖,這是一套致力于將機器人與物流、制造業務快速集成,一站式解決規劃、仿真、運維、運營全流程的操作系統,具備生態連接、協同智能、數字孿生三大特性,能夠為物流、制造等行業提供廠商和多設備的接入能力,以及豐富的機器人智能化管理方案。
 
  軟件即“利潤”?
 
  據機構調查預測:2021年全球GDP的比重將有50%來自數字化經濟,中國會超過55%。到2030年,在數字化轉型上,GDP的比重將超過77%。通過數字化轉型能幫助制造業提升8%-13%稅前的利潤。
 
  這個利潤的提升對很多制造業企業來說非常可觀,因為很多制造業行業的利潤僅在10%左右。
 
  以國內噴涂行業為例,泰達機器人董事長陳大立表示,目前國內噴涂領域存在三大問題:一是在實際應用中自動化程度和周邊設備的配合度不高;二是原材料浪費和環境污染;三是機器人環境適應度及性能仍有上升的空間。
 
  例如作業規劃和干涉碰撞檢測的自動化程度低、定位標定和離線編程等生產準備時間長、對作業柔性和可拓展性考慮不足導致設備利用率不高等,在單件小批量生產模式下,有時無法體現出機器人的優勢,影響產品的壽命和用戶體驗,使得產品缺乏競爭力。
 
  為了更好地適應單件、小批量生產模式下多變的任務需求、復雜的場地環境,提高定位及運動精度,縮短離線編程和生產準備時間,提高設備利用率等,泰達機器人通過“機器人+霧化器+工藝+云服務”的方式為客戶提供一體式的機器人智能數字化噴涂整體解決方案。
 
  賓通智能創始人龔超慧進一步指出,之前工業機器人發展的十年是“非標準化”的十年,非標的能力決定了項目能力,但未來的十年是數據化、標準化的十年,提煉標準化的能力決定了項目能力和盈利能力。
 
  總之,今后機器人產品的競爭主要體現在兩個方面:更低的產品價格;能否滿足客戶的需求。而這很大程度上就取決于軟件和算法在行業的應用上能否為集成商和終端客戶提供幫助。
 
  因此,機器人全產業鏈,包括核心零部件供應商、智能部件提供商、智慧工廠頂層設計商、機器人本體廠商、行業解決方案集成商等上中下游伙伴需展開深層次的合作,
 
  軟件真的能“定義世界”嗎?
 
  隨著工業互聯網、人工智能、大數據的逐步推進,數據統計,2018年中國工業軟件市場規模達到1678.4億元,同比增長16.0%,在過去三年中年均增長超過15%,但整體來看增速仍然較低。
 
  智能工廠的三個核心要素是數據、傳輸、計算,云計算、物聯網與人工智能將成為拉動智能制造發展的三駕馬車。
 
  為了提高機器人的智能化程度,諸如專家系統、模糊系統、進化計算、群計算、機器學習、神經網絡等人工智能方法也將被大量引入,而圖像識別、語音識別、語音合成、自然語言理解等技術也會被廣泛應用于增加、改良人機交互方式。
 
  此外,云計算、大數據等技術的快速發展,資源共享、知識共享、數據挖掘等理念為提高機器人的分析、決策和協作能力提供了新的思路。
 
  業內人士紛紛表示:“未來是以軟件定義世界,數據定義未來。”
 
  然而,高工機器人研究所所長盧彰緣也指出:“工業軟件過去在中國一直得不到足夠的重視,從基本的CAD到PROE、UG都是采用外國的軟件,過去的拿來主義發展到現在,回頭看才發現無人等候。想要實現追趕需要從政策引導、人才培養、場景設計等方面去綜合布局,工業軟件方面的人才將更加緊俏。”
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