有人說，我國核心工業(yè)軟件領(lǐng)域還是“無人區(qū)”，為智能制造帶來了“成長的煩惱”。

如果說，以前軟件只是硬件的附屬物，那么，現(xiàn)在的軟件已反客為主，成為了機(jī)器的大腦和神經(jīng)，主宰著機(jī)器世界的運(yùn)行邏輯。然而，對于看不見、摸不著的軟件里面究竟有什么，卻是很難說得清。

縮小到工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域來看，國產(chǎn)機(jī)器人本體產(chǎn)品的未來方向必然是中高端領(lǐng)域，而國產(chǎn)中高端產(chǎn)品在未來的優(yōu)勢以及與進(jìn)口品牌競爭的關(guān)鍵點(diǎn)就在于多行業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵工藝、軟件算法是否能夠真正為客戶帶來價值。

機(jī)器人專業(yè)化進(jìn)入“軟件決定”時代

目前來看，中國工業(yè)機(jī)器人的行業(yè)應(yīng)用開始細(xì)分化，促使機(jī)器人行業(yè)應(yīng)用軟件的工藝性越來越強(qiáng)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)呈細(xì)微差異化；硬件趨同發(fā)展，應(yīng)用軟件豐富化；工業(yè)領(lǐng)域人工智能在機(jī)器視覺領(lǐng)域初步應(yīng)用，大數(shù)據(jù)與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)帶來智慧生產(chǎn)。

從工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)體系來看，從最底層的基礎(chǔ)理論到核心零部件技術(shù)，到機(jī)器人的系統(tǒng)技術(shù)以及集成應(yīng)用技術(shù)，再到最后的智能制造產(chǎn)線技術(shù)，每一層技術(shù)都離不開軟件和算法。

梅卡曼德CEO邵天蘭認(rèn)為，工業(yè)機(jī)器人的軟件可以根據(jù)使用目標(biāo)來分類，包括如西門子開發(fā)的工廠級規(guī)劃仿真軟件，各機(jī)器人廠家推出的編程仿真軟件，專門離線廠家推出的軟件，專門的視覺軟件，而梅卡曼德推出的是綜合視覺、規(guī)劃的新一代編程軟件。

節(jié)卡機(jī)器人CTO許雄則立足于協(xié)作機(jī)器人領(lǐng)域來分類，包括應(yīng)用軟件，如離線編程、虛擬仿真、人機(jī)交互界面、示教軟件、視覺系統(tǒng)等；控制軟件，包括速度規(guī)劃、碰撞檢測等；以及一體化關(guān)節(jié)的驅(qū)動軟件。

在庫柏特CEO李淼看來，建模（設(shè)計(jì)、布局、選型）、感知（力控、視覺）、規(guī)劃（離線仿真、運(yùn)動規(guī)劃）、執(zhí)行（維護(hù)、監(jiān)控、大數(shù)據(jù)運(yùn)用）是軟件的四個層面，而這些都是庫柏特所開發(fā)的COBOTSYS操作系統(tǒng)里可支持的選項(xiàng)。

配天機(jī)器人總經(jīng)理索利洋表示，工業(yè)機(jī)器人軟件發(fā)展的重要性主要體現(xiàn)在軟件架構(gòu)、功能實(shí)現(xiàn)、核心算法上，軟件和算法進(jìn)一步促進(jìn)運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)控制、力感知、行業(yè)應(yīng)用、人機(jī)交互、3D離線仿真、機(jī)器視覺以及其它配套軟件功能的實(shí)現(xiàn)。

而在移動機(jī)器人領(lǐng)域，斯坦德CEO王永錕指出，軟件包括部署在機(jī)器人本體上的機(jī)器人操作系統(tǒng)，以及部署在服務(wù)器上的車輛調(diào)度系統(tǒng)，為了研發(fā)還會有調(diào)度仿真軟件。

賓通智能專注于軟件算法平臺，在創(chuàng)始人龔超慧看來，SLAM算法、調(diào)度系統(tǒng)、STP排程系統(tǒng)是群體智慧工廠解決方案的必要軟件。

總結(jié)起來，目前談得比較多的工業(yè)機(jī)器人軟件主要有以下幾個類別：

示教在線編程和離線編程

通常來講，機(jī)器人編程可分為示教在線編程和離線編程。示教在線編程在實(shí)際應(yīng)用中主要存在以下問題：過程繁瑣、效率低；精度完全是靠示教者的目測決定，而且對于復(fù)雜的路徑示教在線編程難以取得令人滿意的效果。

相比之下，離線編程可以減少機(jī)器人的停機(jī)時間，當(dāng)對下一個任務(wù)進(jìn)行編程時，機(jī)器人仍可在生產(chǎn)線上進(jìn)行工作。從而使編程者遠(yuǎn)離了危險的工作環(huán)境；適用范圍廣，可對各種機(jī)器人進(jìn)行編程，并能方便的實(shí)現(xiàn)優(yōu)化編程；可對復(fù)雜任務(wù)進(jìn)行編程；便于修改機(jī)器人程序。 

如今，工業(yè)機(jī)器人要適應(yīng)各種工藝，如打磨、噴涂、拆碼垛、焊接、激光切割、點(diǎn)膠、上下料等，這些需求對機(jī)器人提出了在編程層面上更高的要求。為此，國產(chǎn)本體廠商推出的新品越來越傾向于聚焦某一個工藝。

埃斯頓利用自身在金屬成形機(jī)床行業(yè)的優(yōu)勢，定制了折彎機(jī)器人，具有計(jì)算機(jī)自動編程、智能化自動對準(zhǔn)、自動跟隨等功能，能夠滿足大部分鈑金折彎應(yīng)用需求，與國內(nèi)外折彎機(jī)龍頭廠家都有合作。

針對陶瓷衛(wèi)浴行業(yè)，埃夫特與合作伙伴共同開發(fā)了基于配備無動力關(guān)節(jié)臂、具備IP65防護(hù)等級和噴釉工藝軟件包的加長臂展的噴釉機(jī)器人，機(jī)器人可采用離線編程和無動力關(guān)節(jié)臂示教兩種方式，分別應(yīng)對外形簡單和復(fù)雜的工件。

為了協(xié)助集成商打造細(xì)分領(lǐng)域最具競爭力的產(chǎn)品，華數(shù)機(jī)器人開發(fā)細(xì)分領(lǐng)域的軟件工藝包，如焊接工藝包、視覺工藝包、上下料工藝包、涂料工藝包、碼垛工藝包、機(jī)床工藝包、傳送帶跟蹤工藝包等。

以碼垛工藝包為例，特點(diǎn)包括通過簡單的圖形化參數(shù)界面設(shè)置之后便能正常使用；最短可以用4行代碼完成碼垛功能；清晰的示意圖可以根據(jù)產(chǎn)品布局選擇對應(yīng)的碼垛排樣；所有規(guī)則物體的堆放都可以用到此功能；可應(yīng)對矩陣、回型、和自定義等碼垛樣式，根據(jù)不同需求可制定趨近方式。

今年6月份，配天發(fā)布了新一版配天專用3D離線仿真軟件系統(tǒng)“RobotLive”，可以完成打磨復(fù)雜軌跡編程。同時開發(fā)了RPsim離線編程助手，能夠?qū)崿F(xiàn)快速離線編程、PC端運(yùn)行、語法校驗(yàn)、示教器操作真實(shí)還原。

高工機(jī)器人研究所所長盧彰緣表示，這體現(xiàn)出不少本體廠商已經(jīng)開始“向前一步走”，推出自身產(chǎn)品配套的工藝包，這在一定程度上為集成商合作伙伴及客戶帶來了應(yīng)用上的便捷。值得警惕的是，從各家推出的產(chǎn)品和工藝包來看，慢慢開始出現(xiàn)一些“同質(zhì)化”的趨向。

視覺與力控

機(jī)器視覺并不是一個新鮮事物，最早在上世紀(jì)80年代就開始應(yīng)用于產(chǎn)品檢測當(dāng)中，到現(xiàn)在全球市場已經(jīng)相當(dāng)成熟。機(jī)器人+機(jī)器視覺進(jìn)行定位、識別、引導(dǎo)的風(fēng)口也在不斷顯現(xiàn)，成為人工智能優(yōu)先落地的技術(shù)場景之一。

隨著科創(chuàng)板的開閘，以天準(zhǔn)科技、華興源創(chuàng)為代表的國內(nèi)機(jī)器視覺檢測企業(yè)開始獲得更多關(guān)注。從代理到自研，中國機(jī)器視覺廠家開始走出自己的道路。

在應(yīng)用場景中，AI視覺檢測平臺能夠快速、有效、低成本地生成數(shù)據(jù)，通過AI算法形成本地調(diào)研API、云端調(diào)研API、集成解決方案、系統(tǒng)化解決方案，最終輸出服務(wù)，服務(wù)進(jìn)一步在應(yīng)用場景中得到不斷驗(yàn)證和完善。

與檢測場景不同，機(jī)器視覺配合機(jī)器臂進(jìn)行無序抓取、配合AGV小車進(jìn)行定位導(dǎo)航，還屬于新鮮事物。受制于技術(shù)、成本、解決方案的限制，目前的市場雖然在不斷興起提升，但距離大規(guī)模爆發(fā)還有一段距離。

隨著裝配和打磨等需求的日益凸顯，集成六維力矩傳感器的力控機(jī)器人，在接觸、搜尋、插件或打磨的過程中，應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)建立力與末端速度映射關(guān)系，能夠?qū)崿F(xiàn)柔順的阻抗控制、力位混合控制以及精準(zhǔn)的力輸出，從而實(shí)現(xiàn)力反饋控制。

機(jī)器人操作系統(tǒng)

2016年成立的庫柏特科技是世界范圍內(nèi)首次提出工業(yè)機(jī)器人智能操作系統(tǒng)的公司，將機(jī)器學(xué)習(xí)算法模型植入“機(jī)器人大腦”COBOTSYS，確保工業(yè)機(jī)器人安全、穩(wěn)定、易用，連接終端用戶、機(jī)器人制造商與系統(tǒng)集成商，快速實(shí)現(xiàn)客戶的需求。

在AGV領(lǐng)域，斯坦德從底層構(gòu)建的SROS系統(tǒng)，能夠在工業(yè)、商用、服務(wù)型產(chǎn)品中通用?；谶@套系統(tǒng)，延伸出定位算法、控制算法、導(dǎo)航算法、調(diào)度算法等，進(jìn)而就可以隨心所欲生產(chǎn)出各種小車，實(shí)現(xiàn)軟硬件融合。

在AIoT領(lǐng)域，2019年初曠視發(fā)布了曠視河圖，這是一套致力于將機(jī)器人與物流、制造業(yè)務(wù)快速集成，一站式解決規(guī)劃、仿真、運(yùn)維、運(yùn)營全流程的操作系統(tǒng)，具備生態(tài)連接、協(xié)同智能、數(shù)字孿生三大特性，能夠?yàn)槲锪?、制造等行業(yè)提供廠商和多設(shè)備的接入能力，以及豐富的機(jī)器人智能化管理方案。

軟件即“利潤”？

據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)調(diào)查預(yù)測：2021年全球GDP的比重將有50%來自數(shù)字化經(jīng)濟(jì)，中國會超過55%。到2030年，在數(shù)字化轉(zhuǎn)型上，GDP的比重將超過77%。通過數(shù)字化轉(zhuǎn)型能幫助制造業(yè)提升8%-13%稅前的利潤。

這個利潤的提升對很多制造業(yè)企業(yè)來說非常可觀，因?yàn)楹芏嘀圃鞓I(yè)行業(yè)的利潤僅在10%左右。

以國內(nèi)噴涂行業(yè)為例，泰達(dá)機(jī)器人董事長陳大立表示，目前國內(nèi)噴涂領(lǐng)域存在三大問題：一是在實(shí)際應(yīng)用中自動化程度和周邊設(shè)備的配合度不高；二是原材料浪費(fèi)和環(huán)境污染；三是機(jī)器人環(huán)境適應(yīng)度及性能仍有上升的空間。

例如作業(yè)規(guī)劃和干涉碰撞檢測的自動化程度低、定位標(biāo)定和離線編程等生產(chǎn)準(zhǔn)備時間長、對作業(yè)柔性和可拓展性考慮不足導(dǎo)致設(shè)備利用率不高等，在單件小批量生產(chǎn)模式下，有時無法體現(xiàn)出機(jī)器人的優(yōu)勢，影響產(chǎn)品的壽命和用戶體驗(yàn)，使得產(chǎn)品缺乏競爭力。

為了更好地適應(yīng)單件、小批量生產(chǎn)模式下多變的任務(wù)需求、復(fù)雜的場地環(huán)境，提高定位及運(yùn)動精度，縮短離線編程和生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，提高設(shè)備利用率等，泰達(dá)機(jī)器人通過“機(jī)器人+霧化器+工藝+云服務(wù)”的方式為客戶提供一體式的機(jī)器人智能數(shù)字化噴涂整體解決方案。

賓通智能創(chuàng)始人龔超慧進(jìn)一步指出，之前工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的十年是“非標(biāo)準(zhǔn)化”的十年，非標(biāo)的能力決定了項(xiàng)目能力，但未來的十年是數(shù)據(jù)化、標(biāo)準(zhǔn)化的十年，提煉標(biāo)準(zhǔn)化的能力決定了項(xiàng)目能力和盈利能力。

總之，今后機(jī)器人產(chǎn)品的競爭主要體現(xiàn)在兩個方面：更低的產(chǎn)品價格；能否滿足客戶的需求。而這很大程度上就取決于軟件和算法在行業(yè)的應(yīng)用上能否為集成商和終端客戶提供幫助。

因此，機(jī)器人全產(chǎn)業(yè)鏈，包括核心零部件供應(yīng)商、智能部件提供商、智慧工廠頂層設(shè)計(jì)商、機(jī)器人本體廠商、行業(yè)解決方案集成商等上中下游伙伴需展開深層次的合作，

軟件真的能“定義世界”嗎？

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)的逐步推進(jìn)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年中國工業(yè)軟件市場規(guī)模達(dá)到1678.4億元，同比增長16.0%，在過去三年中年均增長超過15%，但整體來看增速仍然較低。

智能工廠的三個核心要素是數(shù)據(jù)、傳輸、計(jì)算，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)與人工智能將成為拉動智能制造發(fā)展的三駕馬車。

為了提高機(jī)器人的智能化程度，諸如專家系統(tǒng)、模糊系統(tǒng)、進(jìn)化計(jì)算、群計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能方法也將被大量引入，而圖像識別、語音識別、語音合成、自然語言理解等技術(shù)也會被廣泛應(yīng)用于增加、改良人機(jī)交互方式。

此外，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的快速發(fā)展，資源共享、知識共享、數(shù)據(jù)挖掘等理念為提高機(jī)器人的分析、決策和協(xié)作能力提供了新的思路。

業(yè)內(nèi)人士紛紛表示：“未來是以軟件定義世界，數(shù)據(jù)定義未來。”

然而，高工機(jī)器人研究所所長盧彰緣也指出：“工業(yè)軟件過去在中國一直得不到足夠的重視，從基本的CAD到PROE、UG都是采用外國的軟件，過去的拿來主義發(fā)展到現(xiàn)在，回頭看才發(fā)現(xiàn)無人等候。想要實(shí)現(xiàn)追趕需要從政策引導(dǎo)、人才培養(yǎng)、場景設(shè)計(jì)等方面去綜合布局，工業(yè)軟件方面的高端人才將更加緊俏?！?/p>