【專(zhuān)訪】協(xié)作機(jī)器人與柔性制造下短生命周期市場(chǎng)的共生 ——王家鵬

目前，協(xié)作機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)鏈及技術(shù)配套尚不成熟。一方面，現(xiàn)有協(xié)作機(jī)器人廠商的業(yè)務(wù)多數(shù)聚焦在產(chǎn)品研發(fā)上，缺乏細(xì)分行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的積累；另一方面，協(xié)作機(jī)器人作為一個(gè)新興品類(lèi)，終端客戶對(duì)其應(yīng)用與產(chǎn)品性能等信息了解不足，導(dǎo)致協(xié)作機(jī)器人廠商與終端目標(biāo)應(yīng)用市場(chǎng)之間仍存在“距離”。

因此，既擁有豐富的行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，又具備精密產(chǎn)品研發(fā)技術(shù)的廠商就有了天然的優(yōu)勢(shì)。“節(jié)卡源自上海交通大學(xué)機(jī)器人研究所，承載了整個(gè)研究所的科研成果和科技結(jié)晶，擁有40年的機(jī)器人本體、核心部件及應(yīng)用技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)和傳承。”節(jié)卡機(jī)器人聯(lián)合創(chuàng)始人王家鵬告訴高工機(jī)器人網(wǎng)。

成立于2014年的節(jié)卡機(jī)器人，在創(chuàng)立之初就為乳制品行業(yè)打造了禮品箱牛奶智能化包裝系統(tǒng)，填補(bǔ)了行業(yè)空白。2016年，節(jié)卡為我國(guó)化纖行業(yè)的龍頭企業(yè)新鄉(xiāng)化纖打造的氨綸自動(dòng)分級(jí)分揀機(jī)器人包裝系統(tǒng)，再次填補(bǔ)行業(yè)空白。

2017年10月31日，正式推出了小助系列協(xié)作機(jī)器人，2018年3月7日，節(jié)卡宣布完成6000萬(wàn)元A+輪融資。2018年7月31日，節(jié)卡機(jī)器人工程技術(shù)中心成立。2018年8月，小助系列協(xié)作機(jī)器人正式通過(guò)了CR認(rèn)證。

在本體研發(fā)成本持續(xù)走高的情況下，王家鵬表示，出路是降低集成商的成本，以成本驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新，尋求差異化競(jìng)爭(zhēng)。節(jié)卡機(jī)器人正在主動(dòng)探索柔性制造行業(yè)工藝，為更好的服務(wù)柔性制造客戶。

■ 柔性制造“三大利器”初露鋒芒

從機(jī)器人系統(tǒng)集成業(yè)務(wù)起家，如今的節(jié)卡機(jī)器人已經(jīng)實(shí)現(xiàn)協(xié)作機(jī)器人本體、智能裝備集成、工廠數(shù)字化三大業(yè)務(wù)板塊協(xié)同發(fā)展。

“基于對(duì)整個(gè)行業(yè)發(fā)展變遷的深層次認(rèn)知，節(jié)卡團(tuán)隊(duì)在創(chuàng)業(yè)初期選擇了集成業(yè)務(wù)作為突破口，一方面積累應(yīng)用的工藝和經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)貼近最終用戶;另一方面積極探索機(jī)器人產(chǎn)品的破局機(jī)會(huì)。”王家鵬介紹。

直到2017年，節(jié)卡決定向協(xié)作機(jī)器人本體及其周邊產(chǎn)品，如工業(yè)視覺(jué)等發(fā)力，正式進(jìn)入了一個(gè)相對(duì)新興的產(chǎn)業(yè)。

王家鵬指出：“從集成業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，客戶的需求趨于多元化，需要機(jī)器人自動(dòng)化技術(shù)的同時(shí)，越來(lái)越重視生產(chǎn)信息化，這就要求集成商不但要掌握行業(yè)的生產(chǎn)工藝，更要精通行業(yè)的生產(chǎn)管理體系，這樣才能更好的服務(wù)客戶。”

他舉例，節(jié)卡在開(kāi)拓乳業(yè)和化纖業(yè)之時(shí)，都是填補(bǔ)了行業(yè)空白，這使得團(tuán)隊(duì)在前期開(kāi)荒、中后期說(shuō)服客戶重復(fù)購(gòu)買(mǎi)的過(guò)程中，積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，而這也是節(jié)卡能夠快速切入消費(fèi)類(lèi)電池核心工藝段的秘訣之一。

在鋰電池后包裝自動(dòng)化改造項(xiàng)目，節(jié)卡對(duì)鋰電池后道包裝的上下料，側(cè)燙，粘膠，PCB取放、電路焊接等工序進(jìn)行基于協(xié)作機(jī)器人的自動(dòng)化改造。由于鋰電后端包裝形式此前一直處于手工作業(yè)方式，機(jī)器自動(dòng)化包裝為業(yè)內(nèi)空白，因此這也是節(jié)卡率先在消費(fèi)電池行業(yè)開(kāi)拓性打造的柔性制造解決方案。

目前節(jié)卡還在布局汽車(chē)零配件、電機(jī)制造等行業(yè)。“這些行業(yè)的特點(diǎn)都是柔性制造，需要使用協(xié)作機(jī)器人作為解決方案的核心。”王家鵬說(shuō)道。

在他看來(lái)，未來(lái)節(jié)卡三塊業(yè)務(wù)的協(xié)同作用將更加明顯。首先，集成業(yè)務(wù)和數(shù)字化業(yè)務(wù)配合可以同時(shí)滿足客戶對(duì)自動(dòng)化和信息化的雙重需求;其次，節(jié)卡協(xié)作機(jī)器人及其周邊產(chǎn)品的出現(xiàn)，使得集成業(yè)務(wù)開(kāi)辟了柔性制造新天地。

■ 協(xié)作機(jī)器人是柔性制造的核心

懷揣“如何造出好的機(jī)器人”的信念，節(jié)卡團(tuán)隊(duì)掌握了機(jī)器人全部核心技術(shù)，其中控制器、驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)均為自主設(shè)計(jì)，旨在打造出高性價(jià)比的產(chǎn)品。

節(jié)卡團(tuán)隊(duì)在航天機(jī)械臂的基礎(chǔ)上，對(duì)電機(jī)、減速器、驅(qū)控板等進(jìn)行整體優(yōu)化攻關(guān)，其載重和自重比高達(dá)1:3(國(guó)際先進(jìn)水平是1:4)，對(duì)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的重新設(shè)計(jì)使得單位體積的能量密度更高。

“電機(jī)和編碼器的外資品牌在國(guó)內(nèi)都有銷(xiāo)售，但價(jià)格很高。”王家鵬進(jìn)一步介紹：“直流無(wú)框力矩伺服電機(jī)的技術(shù)難點(diǎn)在于單位體積的能量密度高，需要全新的正向研發(fā)。模塊化編碼器則是我國(guó)多年以來(lái)的弱項(xiàng)，節(jié)卡正在研發(fā)體積小、精度高的關(guān)節(jié)內(nèi)置編碼器，預(yù)計(jì)2018年底正式發(fā)布。”

在易用性上，節(jié)卡采用APP編程方式，大幅度降低了機(jī)器人編程和使用的難度，從而降低集成的部署成本，“好比使用電腦時(shí)，從DOS的機(jī)器命令語(yǔ)句，轉(zhuǎn)變?yōu)閃indows的圖形化界面。”王家鵬解釋。

同時(shí)，在APP編程界面里，節(jié)卡針對(duì)不同行業(yè)開(kāi)發(fā)了相對(duì)通用的圖形化應(yīng)用工藝包，如陣列、重復(fù)、邏輯判斷等，無(wú)須使用機(jī)器語(yǔ)言，方便客戶調(diào)用。

協(xié)作機(jī)器人的另一大特性是安全，在王家鵬看來(lái)，目前安全功能的實(shí)現(xiàn)方式主要有三類(lèi)：直接使用力矩傳感器，這種方式最靈敏，但成本太高;使用電流突變對(duì)碰撞進(jìn)行檢測(cè)和判斷，這種算法最簡(jiǎn)單，也是目前主流的方法，但相對(duì)不夠靈敏;利用關(guān)節(jié)內(nèi)的雙編碼器進(jìn)行位置環(huán)匹配，構(gòu)建虛擬力矩傳感模型，此種方法算法實(shí)現(xiàn)難度大，相對(duì)電流檢測(cè)，靈敏度有較大提升。

節(jié)卡小助系列協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)品目前擁有三級(jí)安全防護(hù)措施：基于視覺(jué)的安全2區(qū)，人進(jìn)入此區(qū)域，機(jī)器人將降速工作;基于視覺(jué)的安全1區(qū)，人進(jìn)入此區(qū)域，機(jī)器人將靜止;若無(wú)視覺(jué)保護(hù)情況下，機(jī)器人碰到人會(huì)即時(shí)靜止。

在協(xié)作機(jī)器人具備有效人機(jī)交互特性的前提下，“如何用好機(jī)器人”就成為節(jié)卡重點(diǎn)思考的問(wèn)題。節(jié)卡憑借自身的集成能力，貼近最終用戶和終端市場(chǎng)，迅速掌握客戶對(duì)于機(jī)器人的真實(shí)需求，反過(guò)來(lái)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行優(yōu)化迭代，讓更多客戶享受到使用機(jī)器人技術(shù)帶來(lái)各項(xiàng)紅利。

王家鵬透露，面對(duì)中國(guó)制造的需求定制，節(jié)卡機(jī)器人正從現(xiàn)有產(chǎn)品逐漸延伸出3、7、12公斤三個(gè)典型級(jí)別。預(yù)計(jì)2018全年節(jié)卡小助協(xié)作機(jī)器人的銷(xiāo)量為600臺(tái)左右。

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■ 打造柔性制造生態(tài)圈

目前來(lái)看，制造業(yè)同時(shí)存在兩種需求：效率、柔性。事實(shí)上，效率和柔性的技術(shù)實(shí)現(xiàn)難以兼得。“中國(guó)的規(guī)模化生產(chǎn)占中國(guó)制造企業(yè)的數(shù)量應(yīng)該不超過(guò)20%，剩余的更傾向于柔性制造。”經(jīng)過(guò)此番調(diào)研，節(jié)卡選擇聚焦80%的柔性制造場(chǎng)景，為行業(yè)樹(shù)立樣板工程。

王家鵬為我們展示了其獨(dú)創(chuàng)的柔性制造商業(yè)模型圖，根據(jù)客戶群體關(guān)于“降低人力投入、提高產(chǎn)線效率、降低產(chǎn)線更新成本”的期望程度，可分為四大制造市場(chǎng)：

M1市場(chǎng)的產(chǎn)品生命周期長(zhǎng)，以“年度”計(jì)量，如汽車(chē)整車(chē)、鋼鐵等;M2市場(chǎng)的產(chǎn)品生命周期適中，以“季度”計(jì)量，如小家電、消費(fèi)電池、3C等;M3市場(chǎng)生命周期偏短，產(chǎn)線更新較快，以“月度”計(jì)量，如成衣等行業(yè);M4市場(chǎng)生命周期極短，以“周”計(jì)量，自動(dòng)化程度低，主要依靠人工，如中小規(guī)模的金屬加工。

“僅M1及M2一小部分市場(chǎng)適用于一般工業(yè)機(jī)器人，并且是現(xiàn)有機(jī)器人集成商有能力服務(wù)的市場(chǎng)范圍。”王家鵬表示，對(duì)柔性制造和協(xié)作機(jī)器人來(lái)說(shuō)，這是很好的切入時(shí)機(jī)。協(xié)作機(jī)器人集成商正主動(dòng)向短生命周期市場(chǎng)拓展，加速協(xié)作機(jī)器人的市場(chǎng)滲透。

王家鵬還認(rèn)為，協(xié)作機(jī)器人廠商逐漸由工業(yè)市場(chǎng)進(jìn)軍消費(fèi)市場(chǎng)是個(gè)必然的趨勢(shì)。“在工業(yè)領(lǐng)域，協(xié)作機(jī)器人主要面對(duì)的是柔性制造場(chǎng)景，其市場(chǎng)容量極其龐大;在消費(fèi)領(lǐng)域，協(xié)作機(jī)器人或其技術(shù)衍生品是未來(lái)家庭服務(wù)機(jī)器人必備的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。”

面對(duì)龐大而無(wú)法預(yù)知的市場(chǎng)容量，未來(lái)節(jié)卡機(jī)器人除了優(yōu)化迭代現(xiàn)有三款小助機(jī)器人產(chǎn)品外，將繼續(xù)優(yōu)化機(jī)器視覺(jué)等機(jī)器人周邊產(chǎn)品，提高APP用戶體驗(yàn)，積累并研發(fā)出更多行業(yè)工藝包，以此幫助集成商降低機(jī)器人本體、視覺(jué)產(chǎn)品和部署成本，從而大幅度降低其綜合成本。

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