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2016-03-29

东行记后续:一份日本三家工业机器人公司的拜访总结报告

上次我发布了一篇东行记的文章后,有个微信小伙伴发了一条信息给我,他说:「Terry,读了你写的东行记,我的感悟很深。已经认识到您真的想在机器人领域做投入。」

那么我就接着把我这次日本之行拜访的最重要的三家公司做个报告。 这三家公司是 Harmonic Drive 和 Nabtesco,两家加起来在工业机器人减速机全球市场份额高达 75%。Mujin 则是新近崛起的创新公司,在工业机器人 Motion Control 的软件和算法已经全球知名。

在产品 4.0 时代,是动能整合智能产生新功能。智能技术的演进非常快速,但是学习和超越也相对比较容易。动能技术的学习就没有那么容易了。

动能技术的关键,在于许多机械结构的连接和传动、驱动。传动就好像人的骨骼,驱动就好像人的肌肉,Motion Control 就好像人的神经。

以机器人的关节做例子,由两个部分构成,包含马达和减速机。马达就是动力源,可以采用步进马达,或无刷电机。也可以不用马达,采用油压或气动的方式作为动力来源。

减速机的工作原理就是将速度转化为动力。降低来自动力源电动机的转速,从而得到旋转力(扭矩)。即承担着将小动力变为大扭矩的放大作用。同时,精密减速机也是精准定位控制中不可或缺的关键零组件。

Harmonic Drive System 参访

日本之行的第三天, 3 月 24 日早上 9:00 到达长野县的温泉度假胜地穗高,拜访 HD (Harmonic Drive)。有山崎副社长,古本部长,会田(台湾营业担当),来负责接待我们这次的访问。

HD 这个工厂位于著名的温泉风景区穗高,四周的风景非常漂亮。进入接待大厅,布置得非常的典雅。大厅呈设两部旧机器作为纪念。墙上的书法令人产生敬畏之心。

Harmonic Drive 是 1950 年代中期随着空间科学技术的发展在薄殻弹性变形的理论基础上发展起来的一种新型传动技术。该传动的基本原理由美国学者 C.W. Missed 于 1955 年提出,并于 1959 年获得专利, 1960 年在纽约展出实物,成功用于火箭、卫星等多种传动系统中。

HD 由三个部分构成,Wave Generator 波发生器,Flex Sline 柔轮,Circular Sline 钢轮。这项技术在美国被许许多大公司,研究中心、学校等采用。其中以 USM 的生产规模最大,日本长谷川齿轮株式会社自 1970 年开始,从美国引进 USM 的全套技术,并且合并了 USM ,在 1970 年成立了 Harmonic Drive System Inc.

目前公司有员工 490 人,在穗高工场就有 300 人。去年营业额达到 260 亿日元。在工业机器人领域减速机的市场份额占到约 15%。

虽然这个技术被发明已经超过 60 年,专利也早就过期了,虽然业界有许多公司仿制 HD 的产品,但是始终很难取代 HD 。主要的原因,就是动能技术从材料开始,制程、设计、测试都是多年技术累积的成果。很难被新进入的公司于短时间之内可以学习、山寨、或超越的。

HD 是一个非常重视技术的公司,能够安排参观是非常不容易的,而且工场参观时全程禁止摄像或摄影。

Mujin 参访

Mujin 在 2011 年由两位联合创始人,CEO 滝野一征和 CTO Dr. Rosen Diankov 成立于东京大学。最近获得了来自日本风投公司 Jafco 和 UTEC 的 600 万美元融资。根据 CEO 滝野一征,Mujin 就是中文「无人」,在日文中也有「无限」的意思。这也是 Mujin 的目标与愿景。

目前机器人的硬件已经发展到了一定的成熟度,但是没有一个跨平台的编程语言能够让开发者方便地为机器人编程。每家机器人公司都开发了自己独特的控制器和编程语言,这让机器人使用者尤其是使用多种机器人的公司非常的不方便。

因此 Mujin 利用自己开发的机器人控制器,结合 CTO Rosen Diankov 的博士导师 James Kuffner 发明的 RRT 算法 (Rapidly exploring Random Tree),软件工程师将装配车间的三维模型导入在 Mujin 平台后,输入有关机械臂任何运动指令,Mujin 都会直接计算出较优的运动轨迹,然后告诉机器人怎样运动。

虽然有自己独特的编程技术,但是要让它变成一个跨平台的通用工具,是一个极大的挑战。因为每一家机器人公司,都不愿意开放自己的原始码给 Mujin。

滝野一征决定将资源集中,开发一个杀手级应用,叫做「Bin Picking」。在任何企业的出货包装线,都需要用许多作业员挑选不同的产品组合包装。在物流中心,尤其使用广泛。

只是,要将各种不同的产品和标配零部件,随机捡起放在盒子里然后包装起来,不是现在的工业机器人可以胜任的。因为机器人的实时辨识、捡起、放下的动作都需要很复杂的编程。而 Mujin 的技术可以解决这个复杂的问题,为企业节省大量的人力。因此引起了众多企业的兴趣。

这个杀手级应用果然让众多机器人公司产生极大的兴趣,而且愿意把自己的控制及运动轨迹原始码交给了 Mujin。已经有五家世界著名的机器人公司,愿意开放软件原始码给 Mujin,以便提供这个杀手级应用给他们的客户。这个策略使 Mujin 的控制器和算法真正成为了一个多种机器人的通用平台。Mujin 平台已经被部署在包括佳能、本田、日产等日本企业的一部分生产线。

3 月 24 日下午 4:00 ,在 Nabtesco 大浦笃志的陪同下,我们拜访了 Mujin 公司,由 CEO 滝野一征亲自接待。滝野生于 1984 年,创业之前在以色列公司 Incar 工作六年。虽然出色的表现让他被提拔为销售总监,并且有优厚的待遇,但是他还是决定自己创业,为了就是改变目前工业机器人产业的现况。

据滝野的说法,目前工业机器人的应用只能满足制造业需求的 5% ,用了 Mujin 的技术和算法之后,可以轻易的增加到 45%。也就是将工业机器人的市场大饼成长几乎 9 倍。

目前团队有 22 人,Mujin 的团队由中国、日本、美国、以色列、中国、乌克兰、印度等多个国家的精英程序员组成,包括 ACM 欧洲区的银牌得主,中国的国家级奥数金牌得主等。

当天晚上和 Mujin CEO 滝野、Nabtesco 大浦共用晚餐,酒酣耳热之际滝野邀请我担任他的个人导师,为 Mujin 的策略和管理给予指导。我当然欣然答应了。

Nabtesco 参访

日本人说过,全球机器人没几个能站着。这个可不是危言耸听,主要的原因就是因为 Nabtesco 的精密减速机。

目前全球能够提供规模化且性能可靠的减速器生产企业不多,绝大多数市场份额都被日本企业占据:Harmonic Drive 的谐波减速机占了 15% 全球市场份额。Nabtesco 的 RV 减速机更可怕地占有约 60%。

Nabtesco 成立于 2003 年 9 月,可是在未合并之前,它的两家母公司可是老牌企业。帝人制机株式会社 Teijin Seiki 成立于 1944 年,纳博克株式会社 Nabco 成立于 1925 年。这两家企业都是运动控制系统和零部件的生产商,各自在专业领域掌握了高端核心技术,控制了很高的市场份额。

在机器人关节减速机方面, HD 有着体积小,重量轻,高精度等等的优点。但是 Nabtesco 的 RV 减速机则有着刚性强,抗冲击性强,输出扭矩大,高精密度定位等等的优点。

Nabtesco 为了提高耐冲击性,减速机内部齿轮采用的双弧外摆线齿轮。这种齿轮与普通渐开线齿轮相比,同时嵌合的齿数多,耐冲击性高。同时通过将双弧外摆线齿轮的齿隙减小到极限,提高了加工精度,就可以实现焊接机器人等所要求的抗冲击的强度。可以将臂约 3 米的工业机器人手臂前端的动作误差控制在 0.1 毫米以内。

以 6 轴的工业机器人为例子, 1 到 3 轴大部分都必须采用 Nabtesco 的减速机, 4 到 6 轴大都采用 HD 的减速机。

Nabtesco 纳博特斯克株式会社成立于 2003 年 9 月,有精密机械、运输机械、产业机械、航空液压机械四大事业部门。2015 年由于会计年度调整,三个季度营业收入达到 2196 亿日元,员工约 5800 人。

Nabtesco 的企业使命是:以「动静互换」技术为社会做贡献」。这个「动静互换」也就是我在产品 4.0 概念里面所提到的动能技术之一。

RV 减速机隶属于精密机械事业部门,这个部门的三个季度营业额大约 515 亿日元。80% 营收来自减速机。

3 月 25 日早上 9:00 ,和椿张董事长和来嶋顾问陪着我拜访了 Nabtesco。由精密机械事业部的波部敦营业部长和大浦笃志营业部担当负责接待了我们。

和椿公司成立于 1980 年,主要聚焦在自动化产线和工业机器人领域的关键零组件代理,也自主研发特殊应用的客制化自动化生产设备。在中国大陆有 100 人的工程支持团队,提供产品的安装、测试、维护和培训。在昆山有自己的生产工厂。

因此,和椿成为全球唯一同时代理 Nabtesco 和 Harmonic Drive 两家互相竞争的减速机大厂。也才能够安排陪同我拜访了这两家处于工业机器人减速机市场垄断地位的企业。特别感谢!

题图摄于日本

深圳湾将于 4 月 16 日在深圳南山希尔顿酒店举行「WARE 2016 新硬件生态大会」,届时,程天纵先生与和椿董事长张永昌先生将莅临大会,发表主题演讲,敬请期待!

版权声明:本文系深圳湾编辑整理自程天纵先生的 Facebook,转载请注明来自深圳湾,并标明网站地址 shenzhenware.com
转载、采访、投稿、团队报道联系公众号:shenzhenware
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向前辈致敬,我个人认为,其实任何机器人研究的无非就是轨迹,示教再现,离线编程,轨迹等比例缩放等,而眼下我们所应用的工业机器人只能算机械,远远达不到机器人水平,但市场需要的是针对机器人及辅助设备在行业里的二次应用开发,既然我们在机器人领域达不到国外先进水平,那么我们就“拿来主义” 用心去做基于机器人应用,系统集成,实实在在解决企业真实需求。

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程天纵 2016-03-29 23:08

說的是!

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李達生 2016-03-30 14:47

日本機械人的研發成果驚人,不知是否有可能應用在創客創意實現,與創新創業發展

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程天纵 2016-03-30 15:06

我整個四月份都在大陸,要等到五月初才能見面了。

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