【專訪】協(xié)作機器人與柔性制造下短生命周期市場的共生 ——專訪節(jié)卡機器人聯(lián)合創(chuàng)始人王家鵬

目前，協(xié)作機器人的產(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，缺乏細分行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗的積累；另一方面，協(xié)作機器人作為一個新興品類，終端客戶對其應(yīng)用與產(chǎn)品性能等信息了解不足，導致協(xié)作機器人廠商與終端目標應(yīng)用市場之間仍存在“距離”。

因此，既擁有豐富的行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗，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。“節(jié)卡源自上海交通大學機器人研究所，承載了整個研究所的科研成果和科技結(jié)晶，擁有40年的機器人本體、核心部件及應(yīng)用技術(shù)的經(jīng)驗和傳承。”節(jié)卡機器人聯(lián)合創(chuàng)始人王家鵬告訴高工機器人網(wǎng)。

成立于2014年的節(jié)卡機器人，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)，填補了行業(yè)空白。2016年，節(jié)卡為我國化纖行業(yè)的龍頭企業(yè)新鄉(xiāng)化纖打造的氨綸自動分級分揀機器人包裝系統(tǒng)，再次填補行業(yè)空白。

2017年10月31日，正式推出了小助系列協(xié)作機器人，2018年3月7日，節(jié)卡宣布完成6000萬元A+輪融資。2018年7月31日，節(jié)卡機器人工程技術(shù)中心成立。2018年8月，小助系列協(xié)作機器人正式通過了CR認證。

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)動創(chuàng)新，尋求差異化競爭。節(jié)卡機器人正在主動探索柔性制造行業(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

從機器人系統(tǒng)集成業(yè)務(wù)起家，如今的節(jié)卡機器人已經(jīng)實現(xiàn)協(xié)作機器人本體、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。

“基于對整個行業(yè)發(fā)展變遷的深層次認知，節(jié)卡團隊在創(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，同時貼近最終用戶;另一方面積極探索機器人產(chǎn)品的破局機會。”王家鵬介紹。

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

王家鵬指出：“從集成業(yè)務(wù)來說，客戶的需求趨于多元化，需要機器人自動化技術(shù)的同時，越來越重視生產(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)卡在開拓乳業(yè)和化纖業(yè)之時，都是填補了行業(yè)空白，這使得團隊在前期開荒、中后期說服客戶重復購買的過程中，積累了豐富的實踐經(jīng)驗，而這也是節(jié)卡能夠快速切入消費類電池核心工藝段的秘訣之一。

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

目前節(jié)卡還在布局汽車零配件、電機制造等行業(yè)。“這些行業(yè)的特點都是柔性制造，需要使用協(xié)作機器人作為解決方案的核心。”王家鵬說道。

在他看來，未來節(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)配合可以同時滿足客戶對自動化和信息化的雙重需求;其次，節(jié)卡協(xié)作機器人及其周邊產(chǎn)品的出現(xiàn)，使得集成業(yè)務(wù)開辟了柔性制造新天地。

■ 協(xié)作機器人是柔性制造的核心

懷揣“如何造出好的機器人”的信念，節(jié)卡團隊掌握了機器人全部核心技術(shù)，其中控制器、驅(qū)動器和電機均為自主設(shè)計，旨在打造出高性價比的產(chǎn)品。

節(jié)卡團隊在航天機械臂的基礎(chǔ)上，對電機、減速器、驅(qū)控板等進行整體優(yōu)化攻關(guān)，其載重和自重比高達1:3(國際先進水平是1:4)，對電機和驅(qū)動器的重新設(shè)計使得單位體積的能量密度更高。

“電機和編碼器的外資品牌在國內(nèi)都有銷售，但價格很高。”王家鵬進一步介紹：“直流無框力矩伺服電機的技術(shù)難點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多年以來的弱項，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，預計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，從DOS的機器命令語句，轉(zhuǎn)變?yōu)閃indows的圖形化界面。”王家鵬解釋。

同時，在APP編程界面里，節(jié)卡針對不同行業(yè)開發(fā)了相對通用的圖形化應(yīng)用工藝包，如陣列、重復、邏輯判斷等，無須使用機器語言，方便客戶調(diào)用。

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

節(jié)卡小助系列協(xié)作機器人產(chǎn)品目前擁有三級安全防護措施：基于視覺的安全2區(qū)，人進入此區(qū)域，機器人將降速工作;基于視覺的安全1區(qū)，人進入此區(qū)域，機器人將靜止;若無視覺保護情況下，機器人碰到人會即時靜止。

在協(xié)作機器人具備有效人機交互特性的前提下，“如何用好機器人”就成為節(jié)卡重點思考的問題。節(jié)卡憑借自身的集成能力，貼近最終用戶和終端市場，迅速掌握客戶對于機器人的真實需求，反過來對機器人進行優(yōu)化迭代，讓更多客戶享受到使用機器人技術(shù)帶來各項紅利。

王家鵬透露，面對中國制造的需求定制，節(jié)卡機器人正從現(xiàn)有產(chǎn)品逐漸延伸出3、7、12公斤三個典型級別。預計2018全年節(jié)卡小助協(xié)作機器人的銷量為600臺左右。

■ 打造柔性制造生態(tài)圈

目前來看，制造業(yè)同時存在兩種需求：效率、柔性。事實上，效率和柔性的技術(shù)實現(xiàn)難以兼得。“中國的規(guī)模化生產(chǎn)占中國制造企業(yè)的數(shù)量應(yīng)該不超過20%，剩余的更傾向于柔性制造。”經(jīng)過此番調(diào)研，節(jié)卡選擇聚焦80%的柔性制造場景，為行業(yè)樹立樣板工程。

王家鵬為我們展示了其獨創(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：

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

“僅M1及M2一小部分市場適用于一般工業(yè)機器人，并且是現(xiàn)有機器人集成商有能力服務(wù)的市場范圍。”王家鵬表示，對柔性制造和協(xié)作機器人來說，這是很好的切入時機。協(xié)作機器人集成商正主動向短生命周期市場拓展，加速協(xié)作機器人的市場滲透。

王家鵬還認為，協(xié)作機器人廠商逐漸由工業(yè)市場進軍消費市場是個必然的趨勢。“在工業(yè)領(lǐng)域，協(xié)作機器人主要面對的是柔性制造場景，其市場容量極其龐大;在消費領(lǐng)域，協(xié)作機器人或其技術(shù)衍生品是未來家庭服務(wù)機器人必備的執(zhí)行機構(gòu)。”

面對龐大而無法預知的市場容量，未來節(jié)卡機器人除了優(yōu)化迭代現(xiàn)有三款小助機器人產(chǎn)品外，將繼續(xù)優(yōu)化機器視覺等機器人周邊產(chǎn)品，提高APP用戶體驗，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器人本體、視覺產(chǎn)品和部署成本，從而大幅度降低其綜合成本。

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