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平台化是国产控制器企业的出路吗?

发布日期:2019-11-20 18:02:00来源:未知浏览次数:

在机器人控制器领域创业5年之后,张晓龙依旧坚信机器人行业会像手机行业一样迎来国产的辉煌时代,而他的目标非常明确,要带领纳博特成为“机器人行业的Android”。

  过去一年,在中美贸易战的背景下,汽车、3C领域需求下滑,中国制造业面临巨大的困境,机床、机器人等设备市场非常不景气。国产机器人正加速洗牌,市场从增量市场变成存量市场,竞争空前激烈。

  不过,外界环境的变化似乎并未影响到纳博特,过去一年反而是纳博特这些年发展最快的时期。据张晓龙透露,2019年纳博特获得超过3000台机器人订单,累计客户超过200个,产品应用领域覆盖焊接、切割、喷涂、打磨、冲压、注塑、上下料等领域,并且成为很多机器人本体厂家的唯一供应商。

  更让张晓龙信心倍增的是:这一年,纳博特在市场上击败了很多行业老兵和上市公司竞争对手。“未来两年,我们希望能够全面超越KEBA等国际品牌。”张晓龙说。

  机器人告别野蛮生长进入精耕细作

  “机器人是全世界制造业发展的希望所在,我们才刚刚开始。”

  过去10年以来,中国作为世界上最大的机器人市场,增长近10倍,目前总体容量近20万台,未来几年将增长到百万量级;另一方面,中国有9千万左右的劳动工人,未来每年仅替换1%的劳动力,也需要近百万台的新增机器人,从全世界范围来看,规模上限还要增加数倍。

  从2012年开始,中国机器人行业迎来了快速发展期并一直持续到2017年,这是机器人行业野蛮生长时期:政策和资本共同催生了机器人行业的繁荣。

  而现在,补贴减少、资本回归理性,机器人行业结束了在襁褓中备受呵护的红利时代,竞争门槛快速提升,讲故事、画大饼已经无济于事,具备市场生存的能力才能应对各种挑战,一切无法快速落地、解决实际生产、服务应用的伪技术产品会被市场迅速淘汰。

  2018年之后,随着国产供应链的逐步成熟,叠加社会大环境的变化,中国机器人行业发展进入一个新的阶段:即将告别野蛮生长,开始进入精耕细作的时代。

  摆在国产机器人厂家面前的有两座大山:一个是汽车及零部件制造,另外一个是3C电子产品。这两个领域合计消耗了70%的工业机器人,但是国产机器人市场占有率极低,只能在中小规模企业的各类长尾市场应用。

  在张晓龙看来,机器人国产化也就意味着汽车产业和3C产业等工业机器人密集产业将不可避免成为国产机器人与进口机器人的决战主场,因为这是真正关系国产机器人产业未来的领域,国产机器人厂家要积极做好决战前的准备。

  因此,国产机器人既要在长尾市场积累经验,重视新机器人应用领域的开拓,又要在汽车、3C等主要应用领域积极实现进口替代。而当前,国产机器人在众多长尾市场的新机器人应用开拓方面同进口机器人相比具有突出的技术服务优势和价格优势,这是国产机器人厂家当前的立身之本。

  从长远来看,中国制造在任何一个竞争性领域都可以获得70%以上的市场占有率,今天国产机器人,尤其是垂直多关节机器人市占率还不到20%,这是巨大的市场空间和机会。

  “2020年有希望成为国产机器人崛起的第一年。”在满是六便士的机器人市场,张晓龙难得是那个看见月亮的人。

  不得不面对的一个现实是:目前孱弱的国产机器人本体厂家还在大量使用进口零部件,控制系统、伺服电机、减速机的主流依然是进口产品。“采用进口部件组装,国产机器人本体厂商永远不可能战胜ABB等国际巨头。”张晓龙说。

  从控制器市场来看,KEBA毫无疑问已经成为市场领头羊,其稳定性和控制精度得到行业公认。其传送带跟踪、DELTA等工艺极其成熟,但是焊接、喷涂等应用缺失较多;而国内纯做控制器的厂家较少,目前只有研华宝元、固高、华成工控、纳博特等少数厂家。

  而另一方面,一些具备一定技术基础的机器人本体厂家希望走苹果路线,自研控制系统,垂直整合产业链,但张晓龙认为,他们需要踩的坑一个也不会少。

  “从集成商角度来看,大量不兼容的自研系统(小苹果)带来严重的控制系统碎片化问题,让脆弱的国产机器人产品进一步丧失竞争力;每一款新的控制系统推向市场,都会带来严重的推广,培训和学习成本;此外,一旦本体厂商运营出现问题,还会带来控制的后期维护性问题。”张晓龙如是说。

  在精耕细作时代,渠道、工艺成为机器人本体应用的竞争力和门槛,而像实时操作系统、总线技术、机器人算法等这些都属于行业共性基础技术,并不能体现机器人应用型企业的核心竞争力。

  张晓龙认为,研发机器人不需要从操作系统和算法开始研究。这就好比开饭馆不用去种菜,开发Android应用不需要从研发CPU和5G芯片开始。小米、华为等手机厂家也是大量依靠ODM厂家提供软硬件方案。

  事实上,国内很多公司开始也都是采用CoDeSys等二次平台开始研发,国内之前并没有合适的运控开发平台,而纳博特NexDroid作为国产自主研发的机器人领域的唯一一个机器人控制二次开发平台,逐步在市场生根发芽。这也是目前全球范围内,除Codesys、KW Softeware这类以软PLC架构实现机器人控制二次开发平台外,唯一一家以C++API形式提供的机器人控制二次开发平台。

  张晓龙说:“NexDroidOS平台就是要对标CoDeSys,让未来机器人企业不需要写机器人控制算法就能开发机器人并拥有一切机器人软件算法基础,让机器人研发变得更简单。”

  “我想要3—5年后的市场”

  从手机行业跨界工业机器人行业4年之后,张晓龙明显地感觉到TO B模式与TO C模式落地的不同:To B模式要慢很多。用他自己的话来说就是:4年在TO C行业可以死两三次了,但是在To B行业才刚刚开始。

  对于刚刚开始的纳博特来说,现在谈平台可能会被认为为时过早,毕竟,大部分的国产控制器企业都还在生存的边缘挣扎。

  早两年,也有企业提出这一想法,后面却渐渐没有下文,大概都是看到这条路要走通有多难,之前在国产机器人控制器领域占有最大市场份额的卡诺普都转而去做本体了,纳博特作为后起之秀为何执着于此?

  张晓龙说:“做平台有两个目的:第一,让大客户放心,我们不想做本体;第二,让集成商明白,配合我们做工艺。”

  这两年,陆续有从本体延伸到核心零部件的企业,而核心零部件企业布局本体的也不少。机器人行业复杂的竞合关系带来的一个负面影响就是:大家都开始变得草木皆兵,因为不知道哪天你的合作伙伴就变成竞争对手了。

  “纳博特定位为一家运控技术提供商,将坚定做好机器人核心零部件供应商的角色,永远不会进入机器人本体制造领域。”面对今天的竞争性市场,张晓龙对纳博特定位非常明确。

  纳博特要做的就是依托本体客户的支持和用户基础,以开放、互联的态度,提供高度智能化的解决方案,将复杂算法和工艺逻辑隐藏起来,为用户提供最简洁易用的操作方案,降低机器人应用门槛。

  “机器人应用未来将无处不在,这需要大量的企业参与其中,但机器人研发门槛太高。”张晓龙说。

  经过持续地努力,纳博特已经渐渐打进了一些中等规模的机器人本体企业,张晓龙发现,他需要克服的不仅仅是技术问题,更重要的是如何打消客户的顾忌。

  “他们不担心我们的产品能力,认为只要有时间,有客户应用,一定能搞定。他们最担心的是我会不会死,会不会被本体商‘包养’?”正是因为这样,张晓龙不断强调纳博特是一家中立厂商。

  “我们要成为机器人行业的Android,解决行业共性基础技术,让绝大部分国产机器人本体都用上我们的系统。”定位于平台产品,张晓龙最终是要实现的是“让机器人变得更简单,让机器人无处不在”的愿景和理念。

  在张晓龙看来,机器人控制系统是工艺载体,人机交互的工具,本质上是操作系统级软件,天然具备垄断性,拥有最多用户基础的系统将最终胜出。

  “我想要3—5年之后的市场。”张晓龙说。

  核心根基

  特雷西.吉尔德在《新机器的灵魂》一书中生动的讲到:“技术是开发它的人的共同灵魂,技术是迷人的,但更迷人的是设计者对技术的痴迷。”

  对于这句话,张晓龙深有体会,所以在问及纳博特的核心根基是什么的时候,他毫不犹豫地回答是纳博特的成员。

  据悉,纳博特技术人员均是来自互联网、软件以及机器人行业的专家,这是一波追求极致技术的理想主义者。“我们坚信纳博特的产品和技术,可以提升中国机器人行业的效率,为机器人行业赋能。”

  目前纳博特只有两款产品:NexDroid平台和NRC系列控制器。

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  NexDroid定位于机器人运控二次开发平台,提供机器人所需要的所有动力学、运动学开放接口和通讯协议,支持客户进行二次开发,实现定制工艺。“NexDroid的开放程度是市场上最高的,同时支持原生C/C++和脚本编程,客户可以在不了解机器人算法的情况下进行机器人研发。”张晓龙说。

  此外,NexDroid具有强大的兼容性和适配性,可以实现与市面绝大部分机器人零部件互联互通。纳博特创造性的将控制器算法通过NexOpenAPI的方式开放出来,供其他控制器或机器人整机厂家进行二次开发,目前该模式已经在多个客户处实现量产。

  NRC控制系统则提供了控制器、示教器的TurnKey解决方案,自带焊接、码垛、切割、上下料等多种标准应用,可以看成是原生应用。据悉,NRC运动控制器具备控制市场几乎所有机器人构型的能力,支持动力学、视觉和力控算法。

  张晓龙表示,纳博特的机器人控制器技术已经在国内做到了领先,但和进口产品相比还有很大差距。“我们还要用3-5年时间,把控制算法做到极致。接下来,纳博特将进一步提升市场占有率,扩大用户基数。

  以纳博特对标的CoDeSys来看,CoDeSys提供了IEC61131的标准开发环境IDE,支持多硬件软件平台(X86/ARM、Linux/Windows),技术积累非常深厚。

  张晓龙也坦言目前纳博特在系统兼容性方面和CoDeSys的差距还很大。比如CoDeSys支持PLCOpen标准,但纳博特还未完成;此外,CoDeSys的Safety方面投入巨大。NexDroid需要在平台兼容性,标准化方面做出更多努力,才能完全替代CoDeSys。

  在差距之外,张晓龙也清楚地看到纳博特的优势:系统易用性和二次开发的便利性。“我们更接近于Turnkey solution,拥有机器人行业客户所需的所有运动学、动力学算法,特别是工艺应用算法,CoDeSys这方面很不完善。因此CoDeSys对客户的研发能力要求较高,大部分企业无法快速消化CoDeSys的技术潜力。”张晓龙进一步指出。

  为了缩小差距,从指导战略来看,纳博特将秉承着“一切以客户为中心”的原则,让处于各种阶段的客户,不管研发能力强弱、规模大小,都有能力进行一定层次的定制。

  从技术层面来看,纳博特将不断加强技术投入和研发强度,扩大研发团队,缩小与国际公司的技术差距;此外,纳博特加入了EtherCAT、CLPA等国际标准组织,申报了科技部智能机器人重大研发计划,同时也在积极参与国家机器人标准草案的制定工作。

  构建生态系统

  “以纳博特的控制系统为核心,我们构建了包括零部件、本体制造商、集成商和终端用户的生态系统,大大降低上下游厂家的研发成本和商务成本,让本体商与集成商无缝对接。”张晓龙说。

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  据称,纳博特的控制系统平台工艺丰富程度甚至超越了很多进口机器人,开放接口相比国内竞争对手也较为全面和完善,并且已经有了多个具体应用案例。纳博特产品已经在华为等大型制造企业的产线投入运行。

  在产品设计上,得益于团队在手机行业的基因,纳博特的产品设计理念独树一帜:采用全引导式操作界面,培训成本极低,上手即可用,这一点大大降低了机器人的推广应用成本。

  在运动学算法上,纳博特的运动学算法在轨迹平滑过渡、小线段方面有很多独特算法,例如同时支持NURBS和Catmull两种样条曲线插补方式,同时兼顾轨迹还原度和轨迹平滑度。这一特性对于切割、涂胶等轨迹精度要求极高的行业非常重要。

  在动力学方面,纳博特拥有自主研发的负载辨识方法,可以精确构建机器人动力学模型,用于防碰撞和动力学前馈,提升了使用安全性,极大改善轨迹精度;此外,针对重载机器人控制,纳博特采用了基于动力学模型的前馈控制算法抑制负载变化对机器人的影响,结合反馈线性化方法实现重载机器人动力学模型的线性化解偶控制,采用鲁棒控制算法结合主动抗干扰技术抑制机器人模型参数的不准确性,极大提高重载机器人的高速动态响应。

  未来,针对国产机器人智能化程度不够、重载机器人缺失、5G时代下机器人如何应用这些问题。纳博特将从基于视觉和力觉反馈的全闭环机器人控制、针对重载机器人的动力学控制算法的优化以及基于5G和TSN技术的工业互联网等进行技术研发,进一步提升国产机器人的市场竞争力。

  从任务完成的角度看,现在机器人控制在工具手端还是开环的,好比一个丧失五感,没有大脑的木偶人,所以应用场景极为有限。但是如果有了视觉和触觉(力控),机器人的需求将被彻底激活。“纳博特现在已经内置视觉和力控算法,未来将进一步融合深度学习等算法提升机器人的自主决策能力,挖掘新的应用场景,让机器人变聪明。”

  国产机器人和进口机器人相比有一个明显劣势,就是缺少重载机器人,生产节拍慢。在张晓龙看来,这一问题的背后是本体的一致性差和动力学算法缺失:同小负载机器人相比,重载机器人的非线性耦合、惯性力矩在动力学模型中的占比更大,使用传统的PID控制无法实现高速动态响应。

  在上述我们也提到了针对重载型机器人的动力学算法,纳博特已经进行了一定的技术研发,而接下来,纳博特将进一步优化重载型机器人的控制算法。

  在工业控制领域的现场总线时代,机器人、PLC等自动化产品的联网技术被ABB、西门子、罗克韦尔等自动化巨头垄断。而现在,我国在通讯技术特别是5G通讯技术方面已经全面领先老牌发达国家,随着华为主推的TSN协议占领越来越多的工业应用场景,作为国产机器人控制器代表的纳博特将全力拥抱5G和TSN技术,充分利用5G和TSN技术带来的高实时性和大数据,引领中国技术和标准在机器人领域的应用。

  平台模式是否适合现阶段的纳博特?

  这两年,生态系统在工业机器人行业经常被提及,但业内人士普遍认为这是具有资金实力的上市公司或者大企业应该做的事情,对于初创企业纳博特来说,究竟是“好高骛远”还是“高瞻远瞩”?

  “我们还在谈生存的问题,没有资格谈愿景。”这是部分企业戏谑地说法,抬头看见月亮的纳博特,会不会忽略了脚下的六便士?

  有业内人士指出,在工业领域推操作系统,难度远胜于手机。工业场景非常碎片化,以致于技术型创业公司之间很难构成真正的竞争。至少在智能机器人这个领域,很少会出现足够大的场景,吸引这些公司一窝蜂挤过去。

  张晓龙自己也清楚,做工业机器人的控制系统跟做手机操作系统还是有很大的差别,对于To C的企业来说,实用价值可能没有那么重要,产品一旦有吸引人的特质,购买的冲动就会随之而来;但ToB的企业就完全不一样,需要跟客户建立长期的价值关系,产品的推进落地也非常难。“最重要的区别是TO B的产品要帮助客户盈利,解决生产中的实际问题,给客户带来价值感。”

  平台需要的正是客户基础,没有规模化的落地,一切都是白搭,但这个过程无疑是漫长的,在这之前,纳博特还是要解决如何活下去的问题。

转自 高工机器人网 。