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没有捷径 却有好的路线
创新,将是未来中国制造业及整个社会主题。创新之路绝不是“自古华山一条路”,而是“广阔天地,大有作为”。

       我国制造业在很多领域尚面临基础核心零部件短缺之痛,因此,不断创新,攻克这些难关,是制造业人的责任和使命。但是,技术的突破除了决心、资金投入、持续专注外,时间和运气也是不可或缺的。

  所以,一旦出现短期内无法取得突破的情况,难免会让一部人打起“退堂”鼓。因此,在前方堵塞车辆无法行驶的情况下,绕行也不失为一种次优选择。下面以国内机器人行业来说明这个问题。

  单纯的膨胀有危险

  目前全世界的工业机器人可以分为两大类:电动机器人和液压机器人。电动机器人以日本的发那科、安川和欧洲的KUKA、ABB为代表。它们大量应用于家电和汽车领域,用以代替人工。电动机器人的优点是结构简单,但是也有一个不易克服的缺点,因其功率小导致的其负重能力难以提升或者速度较慢。日本和欧洲在这类机器人领域已经形成了事实上的技术垄断,在电机、精密减速机、控制算法等方面遥遥领先于其他国家。虽然国内的机器人制造企业多达800余家,但是主要核心部件需要从上述“四强”引进。因此,一种矛盾的局面出现了。一方面,随着中国制造2025、工业4.0的热潮不断兴起,使机器人的应用前景无比宽阔,国家主管部门、地方政府陆续出台了一系列鼓励机器人产业发展的政策和地方性法规。人口红利的逐渐消失使“机器换人”的现象得以长期存在。据统计,未来国内的机器人市场容量有数10万亿之多。乐观的形势引得国内机器人产业迅速膨胀。

  但另一方面,机器人核心零部件依赖进口的局面近期内无法改变,整个机器人产业依靠国家补帖才能得以生存。国内机器人企业的产品同质化严重,技术含量低,无法形成合力共抗风险。目前国内企业是通过价格战和商务管理以期挺过寒冬。这些都是治标不治本的下策。反观国外技术优势企业在跟随国内企业价格战的同时,正在积极推广新的智能技术希冀打造新的技术壁垒。不得不承认,国外企业因为掌握了三大关键零部件,而这三大部件的成本要占据整机成本的2/3,所以,它们打起价格战来,比国内企业更有资本;它们要打造新壁垒,也更有现实可行性。国外同行的这两个策略像两根刺一样,随时会刺破国内机器人产业膨胀起来的气球。

  以迂为直是智慧

  另一类是液压机器人。它以美国波士顿动力为代表,最为世人所知的是其明星产品——“大狗”。它颠覆了以电机+减速机为传动核心的机器人传统方案,让机器人真正实现了能跑能跳,更接近于人类的行为需要。它最大的优点在于功率密度大,负重能力很强,运动速度快,此两点完胜电动机器人,但是结构复杂、能源效率低是它目前需要攻克的缺点。但是它的核心技术只有一项:液压伺服控制。眼下的寒冬正是洗牌良机,是进行技术创新的最合适的机会。如果国内机器人行业依旧采取跟踪与仿制而忽略创新超越的发展战略,很可能会重蹈工程机械、汽车、冶金等行业发展困顿的覆辙。因此,必须要探索出一条与我国地位相符的机器人发展之路。

  有雄心壮志并不是与不顾现实困难划等号。电动机器人的三大核心技术是国外制造业发达国家长期的技术积累所凝具起来的精华,我们要想短期内吃透还不现实。所以,一方面继续投入成本、下大力气继续攻关之外,另一方面也可以另辟蹊径,寻找其他突破机会。所以,国内就有机器人企业把目光瞄向了数字液压机器人,将创新的焦点锁定在液压伺服控制系统。作为适合重载、高速机器人的基础共性技术,它极有可能帮助中国机器人产业实现“弯道超车”发展。

  这家企业开发出了高速重载机器人的核心技术——数字液压传动及控制技术。它的原理是:液压执行器件(缸、马达)的运动特性与电脉冲一一对应,电脉冲的频率对应油缸的运动速度(油马达速度);电脉冲的数量对应油缸的运动行程(油马达角度),执行器件的精度几乎不受负载、油压甚至是泄漏等影响而发生变化。数字液压是小功率步进或伺服电机特性跟随和功率放大的最佳数字传动与控制器件。

  数字液压控制挖掘机器人的动臂、抖杆、铲斗、回转、走行和泵,实现数字化精密运动。由于数字缸、数字马达、数字泵原生具有与现场总线或互联网连接能力,所以工程机械的运动控制变成了机器人化的控制方式。与此同时,强大的信息处理系统也变成了工程机械的后该去援系统。

  这家企业的努力有了丰厚的回报。2014年,它们研制成功了用于全数控挖掘机的数字化液压泵、马达、缸、传感器,编出控制软件,扫清了用数字液压控制挖掘机的最后障碍。

  创新,将是未来中国制造业及整个社会主题。创新之路绝不是“自古华山一条路”,而是“广阔天地,大有作为”。我们要做的,就是放下包袱,拾起自信,发挥智慧,不拘一格,勇往直前!


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