卡諾普 機(jī)器人的定制時(shí)代

覃青 葉濤

與電影中傳統(tǒng)意義上的酷炫機(jī)器人有所區(qū)別，位于成都市成華區(qū)的成都卡諾普自動(dòng)化控制技術(shù)有限公司辦公區(qū)內(nèi)，一臺(tái)臺(tái)機(jī)器人正以機(jī)械手臂的簡(jiǎn)單形狀出現(xiàn)在機(jī)床上。“這是一種自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置，它既可以接受人類指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。” 打開(kāi)正在接受調(diào)試的機(jī)器，機(jī)械手臂便自動(dòng)開(kāi)始做重復(fù)運(yùn)動(dòng)，卡諾普機(jī)器人項(xiàng)目總監(jiān)李祥介紹道，“這種機(jī)器人由于訴求輕巧、安全與操作方便，加上其定制化程度高，已經(jīng)成為各行各業(yè)所青睞的生產(chǎn)工具。”

工業(yè)4.0帶動(dòng)制造業(yè)積極轉(zhuǎn)型，自動(dòng)化目標(biāo)促使人們對(duì)機(jī)器手臂的需求有增無(wú)減，這顆“制造業(yè)皇冠上的明珠”，正在我國(guó)制造業(yè)發(fā)展的過(guò)程中逐漸體現(xiàn)出自身價(jià)值。作為一家以工業(yè)機(jī)器人核心零部件及機(jī)器人整機(jī)為研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)、雙軟認(rèn)證企業(yè)，卡諾普通過(guò)多年的發(fā)展，其核心技術(shù)已占據(jù)國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人半壁江山，廣泛應(yīng)用于焊接、噴涂、搬運(yùn)、碼垛、拋光打磨等領(lǐng)域，成為成都機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的中堅(jiān)力量。

隨著人工智能時(shí)代的到來(lái)，在“機(jī)器人換人”大潮下，我國(guó)已經(jīng)連續(xù)兩年成為世界機(jī)器人最大消費(fèi)國(guó)。僅去年中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)就已經(jīng)超過(guò)310億美元，有預(yù)言稱到2020年，中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模或?qū)⒊?00億美元。市場(chǎng)的持續(xù)擴(kuò)張，為卡諾普提供了新的發(fā)展機(jī)遇，但如何在此基礎(chǔ)上全面提升工業(yè)機(jī)器人的實(shí)用性、可靠性，使其成為智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心助力，卡諾普正嘗試以行動(dòng)找出答案。

首創(chuàng)20點(diǎn)標(biāo)定法

近日，全球最大的企業(yè)增長(zhǎng)咨詢公司弗若斯特沙利文發(fā)布了《中國(guó)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈概覽》。《概覽》中顯示，中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)被以“四大家族”為代表的外資企業(yè)占據(jù)，國(guó)產(chǎn)品牌技術(shù)方面處于弱勢(shì)，關(guān)鍵核心部件研發(fā)亟待突破。“在關(guān)鍵核心部件上，我國(guó)企業(yè)長(zhǎng)期依賴進(jìn)口，像精密減速器、伺服驅(qū)動(dòng)器、控制器等關(guān)鍵核心部件一直受制于人。”對(duì)于報(bào)告中指出的現(xiàn)象，李祥深有體會(huì)。

以焊接機(jī)器人為例，因?yàn)楹附庸に嚨膹?fù)雜性，其軟件功能設(shè)置相對(duì)于其他行業(yè)應(yīng)用的機(jī)器人也更為復(fù)雜。“我們俗稱為焊接軟件包，這相當(dāng)于是一個(gè)工藝包，對(duì)穩(wěn)定性要求比較高。”在行業(yè)剛起步的時(shí)候，軟件包基本進(jìn)口國(guó)外，在調(diào)試、修改時(shí)受到很大限制。為此，卡諾普組織技術(shù)團(tuán)隊(duì)對(duì)軟件進(jìn)行自主研發(fā)，累積起一百多萬(wàn)條代碼庫(kù)，可代替95%的國(guó)外軟件包，適用于大部分的工業(yè)制造情景。

除了軟件包外，大多數(shù)企業(yè)在工藝精度上也存在一定的難題。由于一般情況下設(shè)計(jì)和制造出的工件都會(huì)有誤差，累計(jì)誤差會(huì)造成機(jī)器人的精度丟失，因此使用者需要工具找到誤差點(diǎn)，并補(bǔ)償誤差，恢復(fù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度。但目前國(guó)外的技術(shù)需要上百萬(wàn)的設(shè)備，這大大增加了工廠使用機(jī)器人的成本。為推廣機(jī)器人的使用，卡諾普2015年時(shí)在軟件上做了一個(gè)大膽的創(chuàng)新，發(fā)明了20點(diǎn)標(biāo)定法。這種簡(jiǎn)易的標(biāo)定方法，為純軟件標(biāo)定技術(shù)，不需要任何費(fèi)用，就能解決現(xiàn)有零位標(biāo)定采用標(biāo)定儀器和軟件結(jié)合方法過(guò)程繁雜、成本高昂導(dǎo)致零位標(biāo)定的實(shí)用性和便利性差，以及由此產(chǎn)生的機(jī)器人控制精度不高的問(wèn)題。

此外，在機(jī)器人整機(jī)領(lǐng)域，卡諾普創(chuàng)新引入國(guó)外成熟技術(shù)體系，在全國(guó)建立起六大營(yíng)銷服務(wù)中心和技術(shù)應(yīng)用中心，為客戶提供專業(yè)、及時(shí)的服務(wù)和完整的機(jī)器人應(yīng)用解決方案，成為工業(yè)機(jī)器人控制器、電氣系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)三項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位，成都市新經(jīng)濟(jì)100家重點(diǎn)培育企業(yè)（“雙百工程”），先后獲得了多家媒體和機(jī)構(gòu)頒發(fā)的《中國(guó)創(chuàng)業(yè)企業(yè)新苗榜：年度新銳企業(yè)》、《優(yōu)秀機(jī)器人零部件獎(jiǎng)》等10多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。

個(gè)性化定制或成趨勢(shì)

在眾多的機(jī)器人制造企業(yè)中，卡諾普是少數(shù)幾家堅(jiān)持以自家工程師敲代碼的方式建立軟件庫(kù)的創(chuàng)新企業(yè)。盡管統(tǒng)一購(gòu)買(mǎi)軟件成品是一件高效且有保障的渠道，但在卡諾普的發(fā)展思路中，這種方法只是短期有效，要想走得更長(zhǎng)遠(yuǎn)，還是得將自主權(quán)掌握在自己手中。

李祥對(duì)此深信不疑，“接觸第一個(gè)標(biāo)志性客戶的時(shí)候，我們的經(jīng)歷就證實(shí)了這種思路的正確性。”在2013年，比亞迪自行開(kāi)發(fā)了一款工業(yè)機(jī)器人，用于焊接，但因其結(jié)構(gòu)較為特別，需要配備相對(duì)應(yīng)的特殊算法。行業(yè)內(nèi)多家企業(yè)參與了這次項(xiàng)目，試圖解決這一難題，但多以失敗而歸。但卡諾普直接將開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)派到了現(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)實(shí)際情況修改軟件代碼，成功推出能滿足比亞迪所需要的算法。“我們的代碼都是自己的，工程師可以根據(jù)具體情況快速修改，這能滿足不同場(chǎng)景下的不同需要。”如今，比亞迪已成為卡諾普的忠實(shí)客戶，購(gòu)買(mǎi)了1000多臺(tái)機(jī)器人控制系統(tǒng)用于其汽車零部件等焊接領(lǐng)域。

另一方面，自主研發(fā)的軟件系統(tǒng)還將為卡諾普帶來(lái)成本優(yōu)勢(shì)。盡管在前期突破從零到有的過(guò)程時(shí)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)投入了大量的精力進(jìn)行基礎(chǔ)搭建，但經(jīng)過(guò)多年的積累，優(yōu)化了相關(guān)算法，降低了硬件的門(mén)檻和成本，使得硬件綜合成本大大降低。

響應(yīng)客戶的特殊需求，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制，將推動(dòng)不同細(xì)分行業(yè)智能制造的進(jìn)程，而這正是來(lái)自于卡諾普軟件系統(tǒng)低成本、開(kāi)放、靈活等優(yōu)勢(shì)所帶來(lái)的影響。目前卡諾普系統(tǒng)采用國(guó)際流行的開(kāi)放式軟硬件平臺(tái)，配以自主研發(fā)的高速總線控制卡、專用多軸運(yùn)動(dòng)控制卡、數(shù)據(jù)采集卡及機(jī)器人專用端子及安全接口，模塊化的軟件設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)總線可擴(kuò)展現(xiàn)場(chǎng)總線、機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)等，可實(shí)現(xiàn)垂直多關(guān)節(jié)串聯(lián)機(jī)器人、垂直多關(guān)節(jié)平行四邊形機(jī)器人、垂直多關(guān)節(jié)L形手腕機(jī)器人、垂直多關(guān)節(jié)球形手腕機(jī)器人、極坐標(biāo)機(jī)器人、Delta機(jī)器人等多類機(jī)器人的控制。

機(jī)器人普及：降低使用門(mén)檻

盡管如今的機(jī)器人已經(jīng)能做到我們?cè)?jīng)認(rèn)為不可能的事情，甚至開(kāi)始往各行各業(yè)滲透，有著取代人工的趨勢(shì)，但在行業(yè)內(nèi)看來(lái)，智能機(jī)器人并不夠智能。“機(jī)器人自治系統(tǒng)發(fā)展確實(shí)迅速，但人類在適應(yīng)不可預(yù)見(jiàn)的變化方面仍然要好得多。”

當(dāng)談到復(fù)雜的工廠工作時(shí)，這一點(diǎn)更是不應(yīng)低估，小錯(cuò)誤和無(wú)法預(yù)料的情況發(fā)生的概率與過(guò)程的復(fù)雜程度成正比。人類可以很好地應(yīng)對(duì)預(yù)料不到的情況以及預(yù)期事件和實(shí)際事件之間的差異，但機(jī)器人暫時(shí)還無(wú)法學(xué)會(huì)，更別說(shuō)采取正確的應(yīng)對(duì)措施。

“早期的機(jī)器人更像是數(shù)控機(jī)床，編好程序以后自己就開(kāi)始動(dòng)，但是它對(duì)外界環(huán)境是沒(méi)有感知的，”李祥解釋道，“這和我們看科幻電影的機(jī)器人差別非常大，因?yàn)樗鼪](méi)有眼睛，沒(méi)有耳朵，沒(méi)有手感，這也限制了它的推廣，很多場(chǎng)合沒(méi)法使用。”所幸的是，當(dāng)下的機(jī)器人得益于技術(shù)進(jìn)步，不再是傻瓜式的執(zhí)行者。受神經(jīng)系統(tǒng)啟發(fā)的先進(jìn)人工智能算法可以幫助它學(xué)習(xí)識(shí)別類似的情況，甚至適應(yīng)物理環(huán)境中不可預(yù)見(jiàn)的物體。但在這兩種情況下，其適應(yīng)性都局限于物體或事件受限范疇內(nèi)的變化。

“我們現(xiàn)在主攻視覺(jué)方面的應(yīng)用，行業(yè)內(nèi)叫做無(wú)需抓取。相當(dāng)于給機(jī)器人裝上眼睛，讓它能看到目標(biāo)物體的真實(shí)位置，從而實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確抓取。”除了視覺(jué)上的嘗試，在打磨工藝上，卡諾普為機(jī)器人加上了力傳感器，讓打磨頭浮動(dòng)起來(lái)，避免目標(biāo)物體表面不均勻的形態(tài)影響最終的打磨效果。“這相當(dāng)于讓機(jī)器人有了觸覺(jué)。”

不過(guò)不管是讓機(jī)器人更智能，還是打造了自主開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng)、獨(dú)創(chuàng)20點(diǎn)標(biāo)定法，卡諾普都在為一個(gè)目標(biāo)而不斷努力。“降低機(jī)器人使用門(mén)檻，讓智能制造真正走向各行各業(yè)。”李祥認(rèn)為，這是一個(gè)讓過(guò)去因成本與復(fù)雜技術(shù)而萌生退意的制造業(yè)者有能力采用的有效方法。降低機(jī)器人的使用門(mén)檻，首要之際是讓非具有專業(yè)背景的人也能夠使用。當(dāng)然這并非指不需要專業(yè)的技術(shù)人員就可以隨便操作，而是指一般使用者投入培訓(xùn)具有一定的基礎(chǔ)操作知識(shí)后能夠在最短時(shí)間內(nèi)駕輕就熟。

易于編程，并試圖將過(guò)去繁復(fù)的編程操作盡可能簡(jiǎn)化，以優(yōu)化使用者體驗(yàn)將是未來(lái)機(jī)器人能夠快速切入市場(chǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵。“我們希望卡諾普的產(chǎn)品不僅能成為民族工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)新亮點(diǎn)，也希望能為工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的普及應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，以促進(jìn)我國(guó)智能制造產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。”