钛媒体专访因时机器人蔡颖鹏:专注微型直线伺服驱动器,打好核心零部件自研的关键战役
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钛媒体专访因时机器人蔡颖鹏:专注微型直线伺服驱动器,打好核心零部件自研的关键战役

2019年09月16日 06:30:40
来源:钛媒体

当下,中国机器人的发展正进入高速增长期,根据IDC全球机器人研究最新发布的《中国机器人市场预测,2018-2022》研究报告显示,中国机器人市场持续高速增长,2017- 2022 年复合年增长率(CAGR)达到26.9%。 2022年中国机器人市场规模将达到805. 2亿美元,全球占比高达38.3%。

但,国产机器人核心零部件的缺失现象尤为严重,长期受制于美、日、欧等国际巨头,依赖进口使得国产机器人成本相对高昂,很难发展整机产业以及下游的集成应用。而核心零部件国产化又是机器人市场必经阶段,也是国家重点支持的领域,伺服电机、减速器和控制器等核心零部件一体化,可能是未来机器人发展新趋势。

成立于2016年5月的北京因时机器人科技有限公司,定位为机器人核心零部件和智能操作解决方案供应商。公司核心团队来自北航机器人研究所,公司核心产品微型直线伺服驱动器和灵巧手已经成功应用于机器人、假肢、医疗及工业等领域,累计申请数十项国内外发明专利,并获得国家高新技术企业、中关村雏鹰人才企业和中关村金种子企业认定。

在成立因时机器人前,蔡颖鹏已在机器人领域扎根了近10年,一开始主要做整机ODM(原始设计制造商);在做系统集成的过程中,他发现了国产核心零部件的差距和机会,便成立因时机器人,专注于核心零部件产品的开发,微型直线伺服驱动器和仿人五指灵巧手是其拳头产品。

因时成长的底层逻辑是什么?其核心产品伺服驱动器的难点和特点又是什么?当下机器人行业发展现状如何?带着这些问题,钛媒体对蔡颖鹏进行了深度专访。

以下内容为钛媒体与蔡颖鹏的采访实录,有删减:

钛媒体:在成立因时前,您主要从事什么工作?

蔡颖鹏:我入行时间比较早,2007-2008年在北科大MEI做Robocon机器人大赛;2008年去了北航机器人所攻读硕士学位;2009年,在宿舍跟舍友成立了机器人工作室,并开始做ODM(原始设计制造商)项目。2012年时我注册了第一家公司,也是做各种定制化的机器人系统开发,比如变电站的电力巡检机器人、教学机器人、服务机器人、军工及其它特种应用机器人等。到了2015年底,决定开始转型。

钛媒体:出于什么方面的考量让您决定成立因时或者说是转型?

蔡颖鹏:ODM是项目制的,无法扩大规模、发展空间有限,当然也积累了不少项目经验和行业资源。也正是在做系统集成的过程中,发现微小型一体化直线伺服系统在国内属于空白市场,并且可以应用到很多地方,是一个很好的切入点。公司从ODM转型做自己的产品和品牌,也给我个人带来了一些改变:之前除了与项目方进行商务和技术对接外,我也在一线做技术开发;自因时成立之后,我逐渐从技术层面退出,更多在做公司战略和管理。

钛媒体:在技术层面,您所擅长的领域是什么?

蔡颖鹏:机电控制系统。最早是做轮式移动机器人,包括电机驱动、多传感器融合的定位、导航、规划算法;后来做群体机器人的分布式控制和智能决策系统,以及关节型机器人的运动控制算法。

钛媒体:因时的微型直线伺服驱动器有什么特点?因时的优势又是什么?

蔡颖鹏:微型直线伺服驱动器的内部集成了电机、减速器、传感器以及闭环控制系统。作为机器人的核心灵魂,微型直线伺服驱动器特点在于体积小(壳体总长度约为60mm,重量约为20g)、精度高(指尖重复定位的精度达到±0.02mm)以及功率密度大(最大推力达到100N以上)。

以机器人灵巧手为例,它采用了创新型直线驱动设计,内部集成了6个微型直线伺服驱动器和6个压力传感器,可精准模拟人手实现精准的抓取动作,进而应用于服务机器人、假肢、教育科研等领域。

之前大多数厂家采用的是线传动方案,在精度上无法保持,握力也相对较小。另外一方面,也是用户在使用过程中比较关心的一个问题,即手指是否带力传感器以及是否具有力控功能。举个简单的例子,当抓取轻的东西可以用相对较轻的力,抓取重的东西可以调用大的力。关于力传感器的布置,如果将传感器贴在指尖表面则成本比较高,且未必能全部检测到;因时在这方面采取了比较讨巧的方法,通过在直线驱动器末端增加力传感器,不论手指在什么位置承受到力的作用,都会通过连杆机构传递回来。

钛媒体:在制造微型直线伺服驱动器遇到过哪些困难?

蔡颖鹏:一路上碰到的困难特别多,举两个有代表性的例子:

一是减速器设计完成后如何加工的问题。由于微型直线伺服驱动器整体尺寸很小,行星减速器的外径不超过9mm,齿轮模数更是小于0.2。我们花了差不多一年半的时间,经过不计其数的开发和试制,终于解决了齿轮材料、批量制造工艺、装配工艺、质检方法等一系列技术难题。齿轮的质检比较有意思,由于尺寸太小,无法用仪表进行直接测量。我们采用显微镜对齿轮进行拍照,然后通过图像处理的方法对齿轮的直径、同心度、齿形等一系列特征进行检测。一开始齿轮制造工艺不稳定,有些齿轮生产出来会带有毛边,或者有缺齿。我们利用齿轮的旋转不变性原理,把齿轮的照片绕着齿轮的圆心进行固定角度的旋转,并将每一次旋转后的图像进行叠加,再与任意一张原始图片进行比较。通过这种方法,能够非常快速的识别出有异常的齿轮。

二是螺杆的加工工艺,包括丝杆机构里的螺杆和装配用的螺钉。丝杆机构里螺杆和螺母的配合要恰到好处,配合过紧阻力太大,配合过松间隙太大,而且螺杆和螺母的材料也很有讲究。至于螺钉,我们用到的是M1.2乘以20多毫米的螺钉,市场上买不到,找了很多工厂试制,良品率也非常低。不得已我们购置了数控车床,研究螺杆的加工制造工艺,解决了这些问题。

我们的每一个零部件都要求有非常高的加工精度,很多还需要用到特殊的工艺。最开始去找有实力的加工厂生产,没有大批量基本都不愿意接单,即便接了品质和工期也未必能满足我们的要求。不得已我们花了一笔不小的资金购置了一些设备,自己研发各种零件的加工工艺,并进行小批量试制。虽然一开始投入很大,不光要买设备,还得研究设备如何使用和保养,研究各种材料和加工方法、工装夹具等等,但现在看来,一切都是值得的,大多数研发成果都能在内部快速得到验证,大幅缩短产品开发周期。

钛媒体:机器人灵巧手在商用上有何考量?

蔡颖鹏:商业级灵巧手主要考虑两个维度:第一是实用性,不能局限于科研或者表演性质,而是在于能完成工作,并且具有比较高的可靠性;第二则是价格方面的考量,要让用户用得起,用得值。很多人一提到灵巧手,就会关注有几个自由度。从技术研发的角度来说,自由度越高,灵活度也就越高。但高灵活度也会带来高成本和低可靠性,增加控制系统的复杂度。因此,需要考虑市场的真实需求,目前大多数应用场景6个自由度12个关节就可以满足。

钛媒体:因时微型直线伺服驱动器的定价策略是什么?出货量处于什么水平?同比去年销量如何?

蔡颖鹏:目前市面上能进行供货的,可能只有我们一家,微型直线伺服驱动器根据性能参数和功能的不同,零售价从800多到2000多元不等,带力传感器的价格会高一些。我们是目前市场上唯一的微型直线伺服驱动器供应商,截至今年8月底,已完成去年全年近10倍出货量。

钛媒体:可以理解成因时在微型直线伺服驱动器处于垄断地位吗?

蔡颖鹏:谈不上垄断,市场对这种新品的接受需要一些时间,目前已经有超过100家客户在使用我们的微型直线伺服驱动器产品,大多数客户还处于试用或者小批量测试阶段。

钛媒体:采购者大都来自什么行业?会集中在某个行业吗?

蔡颖鹏:就目前的数据来看,下游仍比较分散,虽然我们的定位是一家机器人公司,但事实上我们的核心部件销售对象不限于机器人行业,我们也面向医疗、工业以及消费级市场。核心零部件产品上量的周期不会很快,我们的客户从最开始接触产品到形成小批量,基本需要一年半左右的时间。我们的客户分布在各个行业,采购量分布相对也比较平均,总体都在往上增长,并有部分行业客户提出批量的ODM需求。

钛媒体:眼下工业互联网中特征值检修作为时下热门,您近期是否有其它方面的动作,比如在产品布局层面或者联合友商共建生态层面?

蔡颖鹏:我觉得还是要专注,尤其对于初创公司来说,首先在细分场景做到足够大的优势再考虑去扩展,把产品打磨好是首要前提。我们也碰到不少客户提出除了核心零部件以外的更多需求,比如整机系统。为了满足客户的需求,我们会与业内的优势单位进行生态合作,共同打造整套解决方案。

钛媒体:您对当下的机器人行业整体如何看待?对于未来,您有什么看好的方向?

蔡颖鹏:现在行业整体发展状况跟社会资本投入是有差距的,甚至可以说远远没有达到资本的预期。机器人本质上还是制造业,增速不会很快,但增长的空间足够大,只要不断打磨产品和市场,一定会有机会。我们公司定位是核心零部件与智能操作,核心零部件是基础,智能操作是未来。机器人与其他智能硬件最大的区别在于,机器人不仅具有智能,还具备操作能力。

钛媒体:在从事机器人工作的这些年,您有没有遇到一些有趣的事,自己从中有没有悟出一些东西?

蔡颖鹏:2010年的时候,作为翻身的希望和Symbian3最后的挣扎,诺基亚推出了N8手机。国内某互联网公司委托我们(当时还是在宿舍的工作室)帮N8手机定制一个手机机器人,用于拍摄N8手机广告,当时我们应该互联网公司要求,做了一个会变形的的机器人:收缩状态下就像一个大鹅蛋,手机作为机器人的大脑放置在蛋里,机器人可以随着手机播放的音乐节奏闪烁灯光;展开后是一个四足机器人,可以在平面上走动甚至原地跳跃。项目从沟通到完成历时不到两个月,勉强赶上广告拍摄的时限,并与某当红歌手一起完成了广告拍摄。可惜N8手机最终也没能为诺基亚挽回败局,输给了更具创新能力的苹果以及其他安卓手机厂商。持续创新能力是企业生存和发展的源动力,对于初创企业来说更是如此。

(本文首发钛媒体,作者/桑明强)