Python編程!模塊化開發(fā)!艾利特CS系列顛覆式創(chuàng)新解讀(艾利特官網(wǎng))
當學(xué)Python語言的廣告在各類渠道刷屏的時候,艾利特作為協(xié)作機器人企業(yè),也在考慮未來能否讓更多人也使用這種更易用、更自由的語言去對機器人進行編程。
這是艾利特CS系列總工程師、艾利特CTO孫愷博士在很早前就有的想法,而本次在各大媒體上刷屏的CS系列,正式將這一想法變?yōu)榱爽F(xiàn)實。在接受機器人大講堂關(guān)于這款CS系列新品的獨家采訪時,孫愷博士言語中滿是自豪。
(艾利特機器人CTO孫愷博士)
CS系列和小米等流行一時的產(chǎn)品類似,都帶有濃厚工程師氣息:更易用、更開放。
而編程語言的改變,就是整體開放和易用的結(jié)果。
從滿足市場回歸產(chǎn)品
但這并不是協(xié)作機器人市場一開始的認知。
孫愷博士提到,和許多行業(yè)工程師一樣,艾利特的機器人工程師們也往往更多到考慮產(chǎn)品的前沿方向,一個又一個的全新想法總在他們的腦海里不斷冒出。但中國大環(huán)境下,企業(yè)往往對于帶有工程師氣息的產(chǎn)品理解比較淺薄,這使得這類產(chǎn)品往往需要向市場妥協(xié)。
目前中國的協(xié)作機器人市場也是這樣一個妥協(xié)的產(chǎn)物:為了搶占市場,越來越向工業(yè)機器人的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域邁步。
為了滿足市場,將協(xié)作機器人負載越做越大;越來越多工藝包;越來越復(fù)雜的編程;越來越低的價格。協(xié)作機器人企業(yè)希望能借助這些改變在市場上跑得更快。
但事實證明,協(xié)作機器人市場爆發(fā)并不依靠單純的功能和低價策略,一些早期的國產(chǎn)機器人公司發(fā)展至今已經(jīng)有5、6年歷史,但即便是目前銷量第一的國產(chǎn)協(xié)作機器人企業(yè),在國內(nèi)的銷售額也未達到協(xié)作機器人創(chuàng)始者UR的一半,但價格不到UR的50%,這充分說明了目前國產(chǎn)機器人戰(zhàn)略不但無法搶占現(xiàn)有協(xié)作機器人存量市場,也不能因此開拓可復(fù)制的、批量的應(yīng)用場景。
銷售策略決定了企業(yè)跑多快,而商業(yè)模式才會決定企業(yè)未來能走多遠。
因此艾利特選擇了重新定義協(xié)作機器人的商業(yè)模式,提出了平臺級概念。艾利特認為,從UR的發(fā)展中可以看到,隨著技術(shù)和產(chǎn)品的迭代,平臺效應(yīng)才能帶來可目測市場之外的增長。
在產(chǎn)品上,艾利特則還原協(xié)作機器人創(chuàng)立之初工程師的初衷——協(xié)作機器人架構(gòu)的改變是從應(yīng)用層開始,而不是從需求層開始。因此協(xié)作機器人應(yīng)該作為一項開源和可擴展的品類,其應(yīng)用的想象力和豐富度遠勝傳統(tǒng)工業(yè)機器人。企業(yè)應(yīng)該從產(chǎn)品出發(fā)實現(xiàn)應(yīng)用拓展,才能真正將機器人做成如個人電腦一樣的現(xiàn)象級產(chǎn)品。
基于上述任職,艾利特CS系列協(xié)作機器人將產(chǎn)品力和市場性進行了交融,筆者相信,這將完成一次國產(chǎn)協(xié)作機器人市場的變革。
顛覆式轉(zhuǎn)型,平臺級產(chǎn)品
從控制器到工業(yè)機器人,再轉(zhuǎn)到協(xié)作機器人,熟悉艾利特的人都知道,這種轉(zhuǎn)變本身就意味著一種顛覆式的創(chuàng)新。
作為有著17年技術(shù)積累的協(xié)作機器人廠商,ELITE艾利特機器人在2018年工博會推出協(xié)作機器人后,在2019年全面收斂產(chǎn)品專注協(xié)作機器人賽道,并于2020年第三季度推出了這款平臺級CS(Cobots Superior)協(xié)作式機器人新品。用意再明顯不過——堅定押注在協(xié)作機器人賽道。
孫愷博士回憶到,一開始艾利特和很多人一樣,認為協(xié)作機器人的唯一特性在于安全性,但在聚焦協(xié)作機器人并暫停了過去的產(chǎn)品后,才發(fā)現(xiàn)目前國內(nèi)協(xié)作機器人,很少考慮協(xié)作機器人的架構(gòu),因此在架構(gòu)設(shè)計之初就缺乏對于產(chǎn)品的工程理解。
艾利特在逐漸收縮產(chǎn)品時結(jié)合自己的實踐經(jīng)驗發(fā)現(xiàn),協(xié)作機器人在目前發(fā)展過程中還只是一個實現(xiàn)自動化的工具。而引爆協(xié)作機器人市場需要包括機器人原廠、機器人配件及生態(tài)、 集成商、終端用戶等上中下游企業(yè)的協(xié)同——暨核心部件足夠成熟,同時應(yīng)用工藝逐步積累,集成商在垂直行業(yè)深度開發(fā)。
得益于在方向上的聚焦和從產(chǎn)品到生態(tài)理解的逐步深入,在新產(chǎn)品上,CS系列做了新的架構(gòu)改變,完全顛覆了原先的產(chǎn)品架構(gòu),并根據(jù)客戶需求和過去經(jīng)驗做了非常大的生態(tài)模式調(diào)整,同時在開放性和應(yīng)用性上更加重視,這才使得CS系列這樣一款工程級產(chǎn)品能夠得以大放異彩。
(ELITE現(xiàn)有產(chǎn)品線)
“把過去多年的市場認識和經(jīng)驗集中體現(xiàn)出來,讓工程師把產(chǎn)品和平臺的理念融入,才有了這款產(chǎn)品的全面升級?!睂O愷對機器人大講堂說。艾利特CS系列開始以產(chǎn)品為核心,圍繞產(chǎn)品加強平臺建設(shè),從而更好實現(xiàn)客戶開發(fā)。
這不是單純的概念空談,而是基于在過去兩年的生產(chǎn)銷售和開發(fā)經(jīng)歷中,艾利特的工程師清楚認識到了協(xié)作和工業(yè)機器人的巨大區(qū)別。工業(yè)機器人更適合傳統(tǒng)大批量生產(chǎn),協(xié)作機器人相對而言更適合小批量多品種的柔性制造,因為在協(xié)作機器人推出之初,就一直強調(diào)改變?nèi)藱C關(guān)系,適應(yīng)更為靈活多變的生產(chǎn)方式。
新產(chǎn)品為了更加符合協(xié)作機器人的初衷和所蘊含的工程師理念,CS系列新產(chǎn)品在軟硬件上很好體現(xiàn)了這種平臺級的開放性和和可擴展性。
更靈活的語言形式
在軟件上,CS系列產(chǎn)品的語言架構(gòu)層面做了非常大的變化,這使得協(xié)作機器人擁有了更高靈活性。
在原先很多企業(yè)的機器人架構(gòu)中,Python語言往往只是作為一種標準性語言之外的拓展性功能語言。而在艾利特CS系列產(chǎn)品中,Python語言被作為了標準語言,同時支持在Python語言上進行更深度的功能性拓展!同時艾利特在軟硬件上做了非常強的定制化,從而支持更廣泛的機器人指令。
(ELITE現(xiàn)有產(chǎn)品線用于3C電子行業(yè)搬運場景)
這是艾利特產(chǎn)品工程師基于一些多品種小批量中小企業(yè)對于機器人應(yīng)用現(xiàn)狀而進行的架構(gòu)設(shè)計:在大多數(shù)中小企業(yè),機器人工程師數(shù)量少,機器人編程操作經(jīng)驗薄弱,因此通過一種更加通用型的語言能使得這些企業(yè)工程師的學(xué)習(xí)成本更小,維護成本更低,這無疑將提升企業(yè)和集成商的工作效率。
眾所周知的是,Python語言本身學(xué)習(xí)資料非常全,且閱讀學(xué)習(xí)起點比較低,因此CS系列機器人使用完全開放的Python語言,也能夠讓原先電腦編程的人才快速適應(yīng),這意味著許多從事電腦軟件編程的工程師,能夠直接轉(zhuǎn)到機器人編程開發(fā)上來。這將解決目前機器人行業(yè)很大一部分人才匱乏難題!
更加流行的Python語言使得CS系列與傳統(tǒng)的機器人產(chǎn)品不同,因為語言的應(yīng)用人群更廣,使得機器人的擴展性因此更強。因為集中到一個語言環(huán)境上,機器人功能會更多樣,靈活性更強,開放性也更強。
這種擴展性提升無疑是幾年以來艾利特產(chǎn)品最為靈活的一次改變。在原先產(chǎn)品中,艾利特和許多國產(chǎn)機器人一樣,都只是單一的語言環(huán)境,同時不斷為了提高性能,增多語言形式,這無形增加了用戶的學(xué)習(xí)和使用成本,也使得協(xié)作機器人越來越像工業(yè)機器人。
艾利特孫愷博士對機器人大講堂提到,本次CS系列就集中到一個語言環(huán)境,對于企業(yè)用戶和工程師來說更加友好,因為只需要一個語言環(huán)境,就能實現(xiàn)多種功能開發(fā)。這種開放性的條件下,企業(yè)工程師只需要掌握一個語言,學(xué)一次,就能在示教應(yīng)用到維護上都變得更加容易,工程師還能以此語言為基礎(chǔ),對機器人進行相關(guān)指令的拓展和延伸,因為Python語言目前的使用范圍廣,擴展性更強,使得有更多的工程師也能夠上手開發(fā)。
不僅于此,艾利特孫愷博士透露,CS系列也支持第三方使用JAVA語言實現(xiàn)擴展包以增強功能。
模塊化指令
除了使用目前覆蓋范圍更廣的Python語言作為主要語言,CS系列的產(chǎn)品工程師也考慮到,協(xié)作機器人作為一種通用工業(yè)機器人的類型,應(yīng)用面必然非常廣泛,需求也非常廣,各行各業(yè)都有各種獨特工藝,艾利特很難一次滿足所有的工藝。
考慮到這些因素,CS系列產(chǎn)品的軟件做出了模塊化框架,通過模塊化的平臺和框架,能更好支持第三方在框架上進行二次開發(fā)相關(guān)的軟件產(chǎn)品。除此之外,為了配合軟件的開放性,艾利特在示教界面上,也采用了全新的界面,提供了更加特性化的編程方式,采用了指令塊的概念,指令塊由多條python語言代碼組成,對于常規(guī)應(yīng)用,不用管語言,只需要做一些指令塊的選擇就可以完成,這大大減少了編程難度。對于一些簡單的示教,集成商可以通過選擇內(nèi)置指令塊來進行相關(guān)工藝的處理,從而進行更深度的工藝開發(fā),也可以采取生態(tài)合作的方式進行應(yīng)用的開發(fā),制作自定義指令塊實現(xiàn)復(fù)雜的工藝。
(ELITE現(xiàn)有產(chǎn)品線用于汽車行業(yè)視覺檢測場景)
如果使用簡單的示教器和一般方式指令塊,還尚且不能完全滿足這種復(fù)雜的需求,集成商也可以通過控制器直接進行企業(yè)產(chǎn)線需求的解決,即直接下達通訊命令控制器人控制器的動作運行,為此,CS系列將外部通信數(shù)據(jù)的刷新率提高到500Hz,通過增加對外通訊頻率,同時支持Profinet, EthernetIP, ModbusRTU/TCP等多種總線通訊,為客戶和集成商的特殊應(yīng)用提供更大的自由度。
硬件帶來的改變
在硬件上,簡單易用的工程師思想也影響著CS系列產(chǎn)品,通過對新品關(guān)節(jié)機械連接結(jié)構(gòu)做出改進,CS系列產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)只需10分鐘就可對各關(guān)節(jié)進行迅速更換。
對于傳統(tǒng)機器人,機器人在產(chǎn)線上一旦發(fā)生一些原因造成的損壞,必然造成產(chǎn)線停工,這時機器人的維護性非常重要,而快速拆裝能夠很短時間解決問題,對企業(yè)來說無疑也非常有吸引力,同時這也能提升機器人的工作效率。
在原先艾利特協(xié)作機器人,機械關(guān)節(jié)上拆裝工作量較大,因此在新的產(chǎn)品上,工程師對CS系列產(chǎn)品的關(guān)節(jié)連桿結(jié)構(gòu)進行了創(chuàng)新性設(shè)計,簡化了拆卸和安裝的步驟,將原先需要的材料也做了進一步簡化,這對于專業(yè)技術(shù)要求實現(xiàn)了一定程度的降低,通過這些改變,使得企業(yè)和集成商拆裝的時間縮短非常多。
孫愷博士認為,協(xié)作機器人想要大批量生產(chǎn),并應(yīng)用到各行各業(yè)進行大規(guī)模推廣,維護成本必須要降低?!叭绻磥韺碛幸惶炱胀ㄈ艘材芡瓿筛鼡Q機器人關(guān)節(jié),那時機器人走進尋常百姓家也將不再是問題?!睂O愷博士對機器人大講堂說。因此艾利特在關(guān)節(jié)硬件上進行了極致的創(chuàng)新,希望將這個功能盡量大化,使得維護成本更小。
更安全
除了這些,同樣值得注意的是,CS系列新品里面安全性一直是作為基本特性。
從一開始機械結(jié)構(gòu)到軟硬件,艾利特都考慮到了非常嚴格的安全等級。孫愷博士透露,目前CS系列采用多項原創(chuàng)硬件專利技術(shù),進一步提升了安全性,除了設(shè)計符合EN ISO 10218-1、ENISO 13849 cat3 PLd、TS/ISO 15066標準。在硬件上例如伺服驅(qū)動,也都采用了更高的安全等級,同時采用了雙處理器架構(gòu),這意味著隨著機器人整體的安全性得到進一步保障。
(ELITE現(xiàn)有產(chǎn)品線用于挖掘機遠程操作)
同時CS系列新品也在控制器軟件里也增加了一些安全功能,例如肘部速度和位置,速度增量判斷等都有了較大的提升,在速度和動量上增加了更多的限制,實現(xiàn)了利用動量不只是考慮停止動作,而是進一步提高了停止性能。
這對于硬件,對于算法都有非常多的要求,和國內(nèi)外的同行相比,在安全功能上艾利特確實走到了國際前列。
未來與期望
在采訪中,孫愷博士也提到,目前艾利特已經(jīng)開始認識到,協(xié)作機器人與傳統(tǒng)工業(yè)機器人本質(zhì)上將是一種互補的關(guān)系,“協(xié)作化”也是未來工業(yè)機器人發(fā)展的一個重要趨勢。因為協(xié)作機器人的四大特點——安全、高效、易用、靈活催生了許多傳統(tǒng)工業(yè)機器人無法進入的新領(lǐng)域的應(yīng)用(例如復(fù)合機器人),同時在例如搬運、組裝一些傳統(tǒng)機器人的戰(zhàn)場,協(xié)作機器人輕量化、安全友好、靈活部署的差異化優(yōu)勢也有能力替代傳統(tǒng)方案。
而滿足安全性、靈活性、易用性和拓展性的CS系列推出也意味著,艾利特正開始專注本體廠商的工作,不斷追求更高的技術(shù)目標,深化產(chǎn)品力,并且用前瞻性的眼光定義和規(guī)劃足以滿足未來需求的協(xié)作機器人產(chǎn)品,不斷致力于做最簡單易用的協(xié)作機器人和平臺化的產(chǎn)品,從而幫助集成商和用戶降低機器人集成和使用的門檻,將協(xié)作機器人市場變?yōu)橐粋€現(xiàn)象級的市場,最終促使機器人走向消費級市場。
盡管在整個自動化推進過程中,協(xié)作機器人的應(yīng)用周期相對較長,需要逐步打磨,但協(xié)作機器人技術(shù)發(fā)展至今,已經(jīng)開始顯現(xiàn)其平臺化的優(yōu)勢,到了可以突破一些關(guān)鍵場景的階段。
我們相信在艾利特等協(xié)作機器人企業(yè)的共同創(chuàng)新和努力下,在不久的將來,協(xié)作機器人真正進入高速發(fā)展階段的那一天并不遙遠。