作為機(jī)器人的核心零部件,，伺服系統(tǒng)的核心技術(shù)一直掌握在歐美、日本以及韓國(guó)的手里,。
在面對(duì)傳統(tǒng)伺服電機(jī)技術(shù)掣肘的現(xiàn)實(shí)，許多機(jī)器人廠商不得不依賴進(jìn)口,，然而這就意味著中國(guó)廠商的采購(gòu)成本要比外企自用高三五倍以上,。
另一方面，受限于核心技術(shù)而大多以下游系統(tǒng)集成為主的中國(guó)機(jī)器人公司,，也不得不長(zhǎng)期承受著傳統(tǒng)伺服電機(jī)「分件組裝難度大」,，以及「不同硬件難以兼容」等難題,。
「目前組裝難度大，主要是因?yàn)榇箅姍C(jī),、編碼器和驅(qū)動(dòng)分離這幾塊是分離的,，必須要通過(guò)線纜連接的方式。但是線路除了非常難部署,，還會(huì)受到外界干擾,；
而硬件不兼容會(huì)直接加大客戶的使用難度，這無(wú)形中就會(huì)增加客戶的人力成本,；
另外,，傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)用的是以電機(jī)-減速器-負(fù)載線性傳動(dòng)的剛性關(guān)節(jié)，容易與外部環(huán)境發(fā)生剛性碰撞,?！惯_(dá)闥科技在接受機(jī)器之心采訪時(shí)，直言不諱地談到了傳統(tǒng)機(jī)器人零部件與現(xiàn)有市場(chǎng)需求發(fā)生的諸多沖突,。
譬如,，伺服系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵組件——編碼器在通過(guò)線纜連接時(shí)，會(huì)隨著距離的增大,，外界環(huán)境干擾的增強(qiáng),，而導(dǎo)致通信質(zhì)量明顯下降。
此外,，在傳統(tǒng)工廠環(huán)境中,，搭載剛性關(guān)節(jié)的機(jī)器人曾發(fā)生過(guò)損壞昂貴設(shè)備并誤傷操作人員的真實(shí)案例，這個(gè)時(shí)候機(jī)器人的應(yīng)用反而會(huì)弊大于利,。
「中國(guó)機(jī)器人制造長(zhǎng)時(shí)間受技術(shù)和采購(gòu)成本兩大掣肘,，針對(duì)高端服務(wù)機(jī)器人的底層伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)一直處于初級(jí)階段?！惯_(dá)闥科技道出中國(guó)為何一直制造不出優(yōu)質(zhì)服務(wù)機(jī)器人的弊病所在,。
而這同樣解釋了為何過(guò)去三年來(lái)機(jī)器人市場(chǎng)雖然很火，但卻毛利率一直較低且訂單分散的根本原因,。
「我們要向優(yōu)秀的企業(yè)取經(jīng),，不能一味為了壓縮制作成本和提量而總是在粗制濫造?！惯_(dá)闥科技強(qiáng)調(diào),。
要做比波士頓動(dòng)力更好的柔性驅(qū)動(dòng)器
在全球機(jī)器人領(lǐng)域，大概無(wú)人不曉「波士頓動(dòng)力狗」,。
在波士頓動(dòng)力公司三年來(lái)發(fā)布的為數(shù)不多的視頻中,，擁有「強(qiáng)健」四肢的機(jī)械狗能夠做出跳躍、空中轉(zhuǎn)體、開門等超乎人類想象的高難度動(dòng)作,，引起了全球轟動(dòng),。
而從這只機(jī)器狗背后的技術(shù)層面來(lái)看，最大的功臣之一應(yīng)該是來(lái)自于柔性執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)力,。
「波士頓動(dòng)力的高性能柔性執(zhí)行器一度在全球處于壟斷地位,，這個(gè)新零部件其實(shí)一定程度上彌補(bǔ)了建立在傳統(tǒng)伺服舵機(jī)上的機(jī)器人剛性關(guān)節(jié)的不足，『韌性』更高,，更加靈活,，可以讓機(jī)器對(duì)環(huán)境做出主動(dòng)響應(yīng)，也可以讓機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中更加像人,?！惯_(dá)闥科技的技術(shù)人員表示。
因此,，達(dá)闥科技 5 年來(lái)一直在研究如何做出一款高質(zhì)量的智能柔性驅(qū)動(dòng)器來(lái)彌補(bǔ)傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)的弱點(diǎn),。
譬如，除了鉆研伺服電機(jī),，達(dá)闥科技的技術(shù)專家們平時(shí)的一大工作就是觀察人體運(yùn)動(dòng),。
他們發(fā)現(xiàn)，人體的關(guān)節(jié)韌性并非一成不變,，如腿部落地時(shí)，膝關(guān)節(jié),、踝關(guān)節(jié)都會(huì)呈現(xiàn)出一些柔軟的特性,。
為了模擬生物關(guān)節(jié)的這種特性，達(dá)闥科技研發(fā)人員進(jìn)行了顛覆式創(chuàng)新設(shè)計(jì),，在串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的基礎(chǔ)上,，增加其可變剛度的功能，這便是可變剛度的串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié),。
「串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)不僅能實(shí)現(xiàn)柔性關(guān)節(jié)的功能,，還能根據(jù)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，無(wú)級(jí)改變關(guān)節(jié)的勁度系數(shù),，甚至調(diào)整到剛性關(guān)節(jié),。」他們解釋道,。
2018 年中下旬,，達(dá)闥科技終于宣布研發(fā)出據(jù)稱可以與波士頓動(dòng)力比肩的服務(wù)機(jī)器人零部件產(chǎn)品——SCA 智能柔性驅(qū)動(dòng)器。
而在 2019 年 MWC 世界移動(dòng)大會(huì)現(xiàn)場(chǎng),，我們見(jiàn)到了由這款達(dá)闥科技自主研發(fā)的執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)的柔性機(jī)器人產(chǎn)品,。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)體驗(yàn)，這款機(jī)器人的確能夠流暢完成包括握住瓶子并將瓶子遞送到用戶手中,、幫用戶端取咖啡,、穿針等一系列動(dòng)作,。
「我們將電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器以及編碼器融合為一個(gè)整體,，采用多層板緊湊布局將這些部件集成到一小塊電路板上,，體積縮小至傳統(tǒng)伺服系統(tǒng)的十分之一；但同時(shí)能承載更大的扭力矩,。這相當(dāng)于解決了服務(wù)機(jī)器人工程方面一直存在的關(guān)節(jié)集成化難題,。
當(dāng)然，柔性執(zhí)行器也優(yōu)化了電機(jī)設(shè)計(jì)以配合高級(jí)算法,，使得外轉(zhuǎn)子電機(jī)可以更好的應(yīng)用于伺服系統(tǒng),。」據(jù)現(xiàn)場(chǎng)達(dá)闥科技的技術(shù)人員介紹,。
此外,，除了對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有進(jìn)一步優(yōu)化，這款柔性執(zhí)行器還需要配合「機(jī)器人大腦」,，讓機(jī)器人能夠主動(dòng)適應(yīng)外部環(huán)境并做出積極反饋,。
「機(jī)器人智能的實(shí)現(xiàn)無(wú)法僅僅依靠一個(gè)小型終端，云端『大腦』其實(shí)是最佳選擇,?！惯_(dá)闥科技現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員表示。
因此,，早在 2015 年,，達(dá)闥科技就先于柔性執(zhí)行器自主研發(fā)了云端智能解決方案，采用「云,、網(wǎng),、端」三位一體架構(gòu)，配合「執(zhí)行層」,，讓機(jī)器人除了具備類似于生物關(guān)節(jié)的韌性能力外,，也具備了面部識(shí)別、人機(jī)交互等「思考能力」,。
技術(shù)研發(fā)推動(dòng)力——市場(chǎng)爆發(fā)與政策支持
有人在知乎上提問(wèn)「為何國(guó)內(nèi)伺服系統(tǒng)技術(shù)研發(fā)熱度不高以及國(guó)產(chǎn)化速度緩慢」時(shí),，有一個(gè)回答很有意思：
「除了巨大的研發(fā)成本，對(duì)市場(chǎng)對(duì)機(jī)器人需求的限制其實(shí)也有決定因素,?！?/p>
的確，在人工智能浪潮還未完全發(fā)酵以前,，機(jī)器人的傳統(tǒng)技術(shù)格局一方面很難打破,，另一方面是各個(gè)行業(yè)對(duì)并不智能的機(jī)器人需求并沒(méi)有形成龐大規(guī)模。
然而，隨著國(guó)內(nèi)外人工智能賦能產(chǎn)業(yè)的持續(xù)升溫,，工業(yè)機(jī)器人行業(yè)結(jié)構(gòu)將由「T」型單一發(fā)展模式逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椤窸」型產(chǎn)業(yè)鏈綜合發(fā)展,，并形成一個(gè)規(guī)模巨大的市場(chǎng)。
最新數(shù)據(jù)也證明了這一點(diǎn),。
根據(jù) 2019 年 2 月中國(guó)電子學(xué)會(huì)發(fā)布的預(yù)估數(shù)據(jù),，2018 年中國(guó)服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模為 18.4 億美元，同比增長(zhǎng)約 43.9%,，高于全球服務(wù)機(jī)器人市場(chǎng)增速,。
或許，對(duì)新技術(shù)的掌握將成為一個(gè)改變機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈競(jìng)爭(zhēng)格局的突破點(diǎn),；而行業(yè)格局變化將利于本土企業(yè)崛起,，擁有核心技術(shù)的中國(guó)公司完全有機(jī)會(huì)成為這塊市場(chǎng)的主角。
「中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)一定在于底層核心技術(shù)的發(fā)展,?！惯_(dá)闥科技強(qiáng)調(diào)。
另一方面,，從國(guó)家發(fā)展政策上來(lái)看,，中國(guó)制造 2025，是中國(guó)政府實(shí)施「制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略」第一個(gè)十年行動(dòng)綱領(lǐng),。而包括機(jī)器人底層技術(shù)和人工智能等高端技術(shù)的創(chuàng)新,，必將得到國(guó)家政策方面的強(qiáng)有力支持。
「我們作為高新技術(shù)企業(yè),，一必須要迅速順應(yīng)行業(yè)格局的變化,，因此才咬牙高投入自主研發(fā)『柔性驅(qū)動(dòng)器』這類重要底層技術(shù)，但終極目的,，是解決中國(guó)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用層面上一直存在的短板——關(guān)節(jié)控制及安全使用的問(wèn)題，我們需要把核心關(guān)鍵技術(shù)掌握在自己手里,?！?/p>
作為少數(shù)全球范圍內(nèi)真正達(dá)到商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的人工智能公司，達(dá)闥科技研發(fā)的 SCA 智能柔性驅(qū)動(dòng)器不僅成為服務(wù)機(jī)器人重要的底層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),，可以更廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造加工,、航空航天、精密儀器,、健康醫(yī)療等等領(lǐng)域,；也填補(bǔ)了中國(guó)長(zhǎng)期在高端機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)空白，為中國(guó)機(jī)器人底層伺服技術(shù)的發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ),。