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平臺化是國產控制器企業的出路嗎?

發布日期:2019-11-20 18:02:00來源:未知瀏覽次數:

在機器人控制器領域創業5年之后,張曉龍依舊堅信機器人行業會像手機行業一樣迎來國產的輝煌時代,而他的目標非常明確,要帶領納博特成為“機器人行業的Android”。

  過去一年,在中美貿易戰的背景下,汽車、3C領域需求下滑,中國制造業面臨巨大的困境,機床、機器人等設備市場非常不景氣。國產機器人正加速洗牌,市場從增量市場變成存量市場,競爭空前激烈。

  不過,外界環境的變化似乎并未影響到納博特,過去一年反而是納博特這些年發展最快的時期。據張曉龍透露,2019年納博特獲得超過3000臺機器人訂單,累計客戶超過200個,產品應用領域覆蓋焊接、切割、噴涂、打磨、沖壓、注塑、上下料等領域,并且成為很多機器人本體廠家的唯一供應商。

  更讓張曉龍信心倍增的是:這一年,納博特在市場上擊敗了很多行業老兵和上市公司競爭對手。“未來兩年,我們希望能夠全面超越KEBA等國際品牌。”張曉龍說。

  機器人告別野蠻生長進入精耕細作

  “機器人是全世界制造業發展的希望所在,我們才剛剛開始。”

  過去10年以來,中國作為世界上最大的機器人市場,增長近10倍,目前總體容量近20萬臺,未來幾年將增長到百萬量級;另一方面,中國有9千萬左右的勞動工人,未來每年僅替換1%的勞動力,也需要近百萬臺的新增機器人,從全世界范圍來看,規模上限還要增加數倍。

  從2012年開始,中國機器人行業迎來了快速發展期并一直持續到2017年,這是機器人行業野蠻生長時期:政策和資本共同催生了機器人行業的繁榮。

  而現在,補貼減少、資本回歸理性,機器人行業結束了在襁褓中備受呵護的紅利時代,競爭門檻快速提升,講故事、畫大餅已經無濟于事,具備市場生存的能力才能應對各種挑戰,一切無法快速落地、解決實際生產、服務應用的偽技術產品會被市場迅速淘汰。

  2018年之后,隨著國產供應鏈的逐步成熟,疊加社會大環境的變化,中國機器人行業發展進入一個新的階段:即將告別野蠻生長,開始進入精耕細作的時代。

  擺在國產機器人廠家面前的有兩座大山:一個是汽車及零部件制造,另外一個是3C電子產品。這兩個領域合計消耗了70%的工業機器人,但是國產機器人市場占有率極低,只能在中小規模企業的各類長尾市場應用。

  在張曉龍看來,機器人國產化也就意味著汽車產業和3C產業等工業機器人密集產業將不可避免成為國產機器人與進口機器人的決戰主場,因為這是真正關系國產機器人產業未來的領域,國產機器人廠家要積極做好決戰前的準備。

  因此,國產機器人既要在長尾市場積累經驗,重視新機器人應用領域的開拓,又要在汽車、3C等主要應用領域積極實現進口替代。而當前,國產機器人在眾多長尾市場的新機器人應用開拓方面同進口機器人相比具有突出的技術服務優勢和價格優勢,這是國產機器人廠家當前的立身之本。

  從長遠來看,中國制造在任何一個競爭性領域都可以獲得70%以上的市場占有率,今天國產機器人,尤其是垂直多關節機器人市占率還不到20%,這是巨大的市場空間和機會。

  “2020年有希望成為國產機器人崛起的第一年。”在滿是六便士的機器人市場,張曉龍難得是那個看見月亮的人。

  不得不面對的一個現實是:目前孱弱的國產機器人本體廠家還在大量使用進口零部件,控制系統、伺服電機、減速機的主流依然是進口產品。“采用進口部件組裝,國產機器人本體廠商永遠不可能戰勝ABB等國際巨頭。”張曉龍說。

  從控制器市場來看,KEBA毫無疑問已經成為市場領頭羊,其穩定性和控制精度得到行業公認。其傳送帶跟蹤、DELTA等工藝極其成熟,但是焊接、噴涂等應用缺失較多;而國內純做控制器的廠家較少,目前只有研華寶元、固高、華成工控、納博特等少數廠家。

  而另一方面,一些具備一定技術基礎的機器人本體廠家希望走蘋果路線,自研控制系統,垂直整合產業鏈,但張曉龍認為,他們需要踩的坑一個也不會少。

  “從集成商角度來看,大量不兼容的自研系統(小蘋果)帶來嚴重的控制系統碎片化問題,讓脆弱的國產機器人產品進一步喪失競爭力;每一款新的控制系統推向市場,都會帶來嚴重的推廣,培訓和學習成本;此外,一旦本體廠商運營出現問題,還會帶來控制的后期維護性問題。”張曉龍如是說。

  在精耕細作時代,渠道、工藝成為機器人本體應用的競爭力和門檻,而像實時操作系統、總線技術、機器人算法等這些都屬于行業共性基礎技術,并不能體現機器人應用型企業的核心競爭力。

  張曉龍認為,研發機器人不需要從操作系統和算法開始研究。這就好比開飯館不用去種菜,開發Android應用不需要從研發CPU和5G芯片開始。小米、華為等手機廠家也是大量依靠ODM廠家提供軟硬件方案。

  事實上,國內很多公司開始也都是采用CoDeSys等二次平臺開始研發,國內之前并沒有合適的運控開發平臺,而納博特NexDroid作為國產自主研發的機器人領域的唯一一個機器人控制二次開發平臺,逐步在市場生根發芽。這也是目前全球范圍內,除Codesys、KW Softeware這類以軟PLC架構實現機器人控制二次開發平臺外,唯一一家以C++API形式提供的機器人控制二次開發平臺。

  張曉龍說:“NexDroidOS平臺就是要對標CoDeSys,讓未來機器人企業不需要寫機器人控制算法就能開發機器人并擁有一切機器人軟件算法基礎,讓機器人研發變得更簡單。”

  “我想要3—5年后的市場”

  從手機行業跨界工業機器人行業4年之后,張曉龍明顯地感覺到TO B模式與TO C模式落地的不同:To B模式要慢很多。用他自己的話來說就是:4年在TO C行業可以死兩三次了,但是在To B行業才剛剛開始。

  對于剛剛開始的納博特來說,現在談平臺可能會被認為為時過早,畢竟,大部分的國產控制器企業都還在生存的邊緣掙扎。

  早兩年,也有企業提出這一想法,后面卻漸漸沒有下文,大概都是看到這條路要走通有多難,之前在國產機器人控制器領域占有最大市場份額的卡諾普都轉而去做本體了,納博特作為后起之秀為何執著于此?

  張曉龍說:“做平臺有兩個目的:第一,讓大客戶放心,我們不想做本體;第二,讓集成商明白,配合我們做工藝。”

  這兩年,陸續有從本體延伸到核心零部件的企業,而核心零部件企業布局本體的也不少。機器人行業復雜的競合關系帶來的一個負面影響就是:大家都開始變得草木皆兵,因為不知道哪天你的合作伙伴就變成競爭對手了。

  “納博特定位為一家運控技術提供商,將堅定做好機器人核心零部件供應商的角色,永遠不會進入機器人本體制造領域。”面對今天的競爭性市場,張曉龍對納博特定位非常明確。

  納博特要做的就是依托本體客戶的支持和用戶基礎,以開放、互聯的態度,提供高度智能化的解決方案,將復雜算法和工藝邏輯隱藏起來,為用戶提供最簡潔易用的操作方案,降低機器人應用門檻。

  “機器人應用未來將無處不在,這需要大量的企業參與其中,但機器人研發門檻太高。”張曉龍說。

  經過持續地努力,納博特已經漸漸打進了一些中等規模的機器人本體企業,張曉龍發現,他需要克服的不僅僅是技術問題,更重要的是如何打消客戶的顧忌。

  “他們不擔心我們的產品能力,認為只要有時間,有客戶應用,一定能搞定。他們最擔心的是我會不會死,會不會被本體商‘包養’?”正是因為這樣,張曉龍不斷強調納博特是一家中立廠商。

  “我們要成為機器人行業的Android,解決行業共性基礎技術,讓絕大部分國產機器人本體都用上我們的系統。”定位于平臺產品,張曉龍最終是要實現的是“讓機器人變得更簡單,讓機器人無處不在”的愿景和理念。

  在張曉龍看來,機器人控制系統是工藝載體,人機交互的工具,本質上是操作系統級軟件,天然具備壟斷性,擁有最多用戶基礎的系統將最終勝出。

  “我想要3—5年之后的市場。”張曉龍說。

  核心根基

  特雷西.吉爾德在《新機器的靈魂》一書中生動的講到:“技術是開發它的人的共同靈魂,技術是迷人的,但更迷人的是設計者對技術的癡迷。”

  對于這句話,張曉龍深有體會,所以在問及納博特的核心根基是什么的時候,他毫不猶豫地回答是納博特的成員。

  據悉,納博特技術人員均是來自互聯網、軟件以及機器人行業的專家,這是一波追求極致技術的理想主義者。“我們堅信納博特的產品和技術,可以提升中國機器人行業的效率,為機器人行業賦能。”

  目前納博特只有兩款產品:NexDroid平臺和NRC系列控制器。

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  NexDroid定位于機器人運控二次開發平臺,提供機器人所需要的所有動力學、運動學開放接口和通訊協議,支持客戶進行二次開發,實現定制工藝。“NexDroid的開放程度是市場上最高的,同時支持原生C/C++和腳本編程,客戶可以在不了解機器人算法的情況下進行機器人研發。”張曉龍說。

  此外,NexDroid具有強大的兼容性和適配性,可以實現與市面絕大部分機器人零部件互聯互通。納博特創造性的將控制器算法通過NexOpenAPI的方式開放出來,供其他控制器或機器人整機廠家進行二次開發,目前該模式已經在多個客戶處實現量產。

  NRC控制系統則提供了控制器、示教器的TurnKey解決方案,自帶焊接、碼垛、切割、上下料等多種標準應用,可以看成是原生應用。據悉,NRC運動控制器具備控制市場幾乎所有機器人構型的能力,支持動力學、視覺和力控算法。

  張曉龍表示,納博特的機器人控制器技術已經在國內做到了領先,但和進口產品相比還有很大差距。“我們還要用3-5年時間,把控制算法做到極致。接下來,納博特將進一步提升市場占有率,擴大用戶基數。

  以納博特對標的CoDeSys來看,CoDeSys提供了IEC61131的標準開發環境IDE,支持多硬件軟件平臺(X86/ARM、Linux/Windows),技術積累非常深厚。

  張曉龍也坦言目前納博特在系統兼容性方面和CoDeSys的差距還很大。比如CoDeSys支持PLCOpen標準,但納博特還未完成;此外,CoDeSys的Safety方面投入巨大。NexDroid需要在平臺兼容性,標準化方面做出更多努力,才能完全替代CoDeSys。

  在差距之外,張曉龍也清楚地看到納博特的優勢:系統易用性和二次開發的便利性。“我們更接近于Turnkey solution,擁有機器人行業客戶所需的所有運動學、動力學算法,特別是工藝應用算法,CoDeSys這方面很不完善。因此CoDeSys對客戶的研發能力要求較高,大部分企業無法快速消化CoDeSys的技術潛力。”張曉龍進一步指出。

  為了縮小差距,從指導戰略來看,納博特將秉承著“一切以客戶為中心”的原則,讓處于各種階段的客戶,不管研發能力強弱、規模大小,都有能力進行一定層次的定制。

  從技術層面來看,納博特將不斷加強技術投入和研發強度,擴大研發團隊,縮小與國際公司的技術差距;此外,納博特加入了EtherCAT、CLPA等國際標準組織,申報了科技部智能機器人重大研發計劃,同時也在積極參與國家機器人標準草案的制定工作。

  構建生態系統

  “以納博特的控制系統為核心,我們構建了包括零部件、本體制造商、集成商和終端用戶的生態系統,大大降低上下游廠家的研發成本和商務成本,讓本體商與集成商無縫對接。”張曉龍說。

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  據稱,納博特的控制系統平臺工藝豐富程度甚至超越了很多進口機器人,開放接口相比國內競爭對手也較為全面和完善,并且已經有了多個具體應用案例。納博特產品已經在華為等大型制造企業的產線投入運行。

  在產品設計上,得益于團隊在手機行業的基因,納博特的產品設計理念獨樹一幟:采用全引導式操作界面,培訓成本極低,上手即可用,這一點大大降低了機器人的推廣應用成本。

  在運動學算法上,納博特的運動學算法在軌跡平滑過渡、小線段方面有很多獨特算法,例如同時支持NURBS和Catmull兩種樣條曲線插補方式,同時兼顧軌跡還原度和軌跡平滑度。這一特性對于切割、涂膠等軌跡精度要求極高的行業非常重要。

  在動力學方面,納博特擁有自主研發的負載辨識方法,可以精確構建機器人動力學模型,用于防碰撞和動力學前饋,提升了使用安全性,極大改善軌跡精度;此外,針對重載機器人控制,納博特采用了基于動力學模型的前饋控制算法抑制負載變化對機器人的影響,結合反饋線性化方法實現重載機器人動力學模型的線性化解偶控制,采用魯棒控制算法結合主動抗干擾技術抑制機器人模型參數的不準確性,極大提高重載機器人的高速動態響應。

  未來,針對國產機器人智能化程度不夠、重載機器人缺失、5G時代下機器人如何應用這些問題。納博特將從基于視覺和力覺反饋的全閉環機器人控制、針對重載機器人的動力學控制算法的優化以及基于5G和TSN技術的工業互聯網等進行技術研發,進一步提升國產機器人的市場競爭力。

  從任務完成的角度看,現在機器人控制在工具手端還是開環的,好比一個喪失五感,沒有大腦的木偶人,所以應用場景極為有限。但是如果有了視覺和觸覺(力控),機器人的需求將被徹底激活。“納博特現在已經內置視覺和力控算法,未來將進一步融合深度學習等算法提升機器人的自主決策能力,挖掘新的應用場景,讓機器人變聰明。”

  國產機器人和進口機器人相比有一個明顯劣勢,就是缺少重載機器人,生產節拍慢。在張曉龍看來,這一問題的背后是本體的一致性差和動力學算法缺失:同小負載機器人相比,重載機器人的非線性耦合、慣性力矩在動力學模型中的占比更大,使用傳統的PID控制無法實現高速動態響應。

  在上述我們也提到了針對重載型機器人的動力學算法,納博特已經進行了一定的技術研發,而接下來,納博特將進一步優化重載型機器人的控制算法。

  在工業控制領域的現場總線時代,機器人、PLC等自動化產品的聯網技術被ABB、西門子、羅克韋爾等自動化巨頭壟斷。而現在,我國在通訊技術特別是5G通訊技術方面已經全面領先老牌發達國家,隨著華為主推的TSN協議占領越來越多的工業應用場景,作為國產機器人控制器代表的納博特將全力擁抱5G和TSN技術,充分利用5G和TSN技術帶來的高實時性和大數據,引領中國技術和標準在機器人領域的應用。

  平臺模式是否適合現階段的納博特?

  這兩年,生態系統在工業機器人行業經常被提及,但業內人士普遍認為這是具有資金實力的上市公司或者大企業應該做的事情,對于初創企業納博特來說,究竟是“好高騖遠”還是“高瞻遠矚”?

  “我們還在談生存的問題,沒有資格談愿景。”這是部分企業戲謔地說法,抬頭看見月亮的納博特,會不會忽略了腳下的六便士?

  有業內人士指出,在工業領域推操作系統,難度遠勝于手機。工業場景非常碎片化,以致于技術型創業公司之間很難構成真正的競爭。至少在智能機器人這個領域,很少會出現足夠大的場景,吸引這些公司一窩蜂擠過去。

  張曉龍自己也清楚,做工業機器人的控制系統跟做手機操作系統還是有很大的差別,對于To C的企業來說,實用價值可能沒有那么重要,產品一旦有吸引人的特質,購買的沖動就會隨之而來;但ToB的企業就完全不一樣,需要跟客戶建立長期的價值關系,產品的推進落地也非常難。“最重要的區別是TO B的產品要幫助客戶盈利,解決生產中的實際問題,給客戶帶來價值感。”

  平臺需要的正是客戶基礎,沒有規?;穆涞?,一切都是白搭,但這個過程無疑是漫長的,在這之前,納博特還是要解決如何活下去的問題。

轉自 高工機器人網 。

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