前言：2015年以來(lái)，國(guó)內(nèi)廠商關(guān)于驅(qū)控一體討論的聲音越來(lái)越多，由此，驅(qū)控一體的機(jī)械手控制系統(tǒng)踏上了發(fā)展的“高速車道”。
高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）數(shù)據(jù)顯示，2017-2020年中國(guó)驅(qū)控一體控制系統(tǒng)出貨量分別為0.25萬(wàn)套、0.75萬(wàn)套、2.1萬(wàn)套、4.5萬(wàn)套，年均復(fù)合增長(zhǎng)率162.07%。同時(shí)，GGII預(yù)計(jì)2021年驅(qū)控一體控制系統(tǒng)出貨量有望突破8萬(wàn)套，預(yù)計(jì)到2025年中國(guó)驅(qū)控一體控制系統(tǒng)出貨量有望達(dá)到50萬(wàn)套。
從具體的廠商來(lái)看，目前國(guó)內(nèi)驅(qū)控一體領(lǐng)域的機(jī)械手控制系統(tǒng)玩家主要有華成工控、眾為興、固高、山龍智控、臺(tái)達(dá)、納博特等廠商，其中華成工控在目前國(guó)內(nèi)驅(qū)控一體市場(chǎng)的占有率超過(guò)50%，形成了絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。
中國(guó)驅(qū)控一體市場(chǎng)經(jīng)歷過(guò)如何的變遷？華成工控優(yōu)勢(shì)的背后是？華成工控又會(huì)往哪些行業(yè)滲透？本文對(duì)話了華成工控董事長(zhǎng)湯勇，試圖從對(duì)話中尋找答案。
驅(qū)控一體的變遷史
驅(qū)控一體控制系統(tǒng)，其相對(duì)于傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制，將伺服驅(qū)動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制集于一身，兩者之間可以在內(nèi)部進(jìn)行高速數(shù)據(jù)通信，用戶在使用時(shí)可以節(jié)省大量電纜、空間，擁有著體積小、成本低、效率高等諸多優(yōu)勢(shì)。
驅(qū)控一體的方案最早是日本廠商應(yīng)用，如東芝、三菱、YAMAHA、EPSON等，最早應(yīng)用于SCARA機(jī)器人產(chǎn)品上。從2015年開始，中國(guó)廠商才逐漸開始驅(qū)控一體控制系統(tǒng)的研發(fā)，但發(fā)展至今，驅(qū)控一體已從最早的概念化階段逐步進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化落地階段，市場(chǎng)接受度大幅提高。
具體來(lái)看，中國(guó)驅(qū)控一體控制系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)過(guò)了兩個(gè)階段，形變與質(zhì)變的階段。
2015-2018年為驅(qū)控一體的“1.0”，在這個(gè)階段，各廠商投入更多精力著眼于“硬件驅(qū)控一體”，將控制器和驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行物理層面的結(jié)合，減少外部走線，讓控制器更加緊湊，體積變得更小，屬于形變的階段。
2019年，隨著布局驅(qū)控一體的企業(yè)逐步增多以及相關(guān)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步和成熟，越來(lái)越多的驅(qū)控一體產(chǎn)品落地，驅(qū)控一體正式踏入了“2.0”。這一時(shí)期，各廠商將硬件、軟件、力覺、視覺甚至機(jī)器人本體都整合到一起，讓機(jī)器人變成即插即用的一體式自動(dòng)化裝置，以降低部署時(shí)間成本，減少部署空間，更加適配柔性自動(dòng)化產(chǎn)線。
然而，從驅(qū)控一體“1.0”踏入“2.0”并不容易，驅(qū)控一體廠商需要做到的不是簡(jiǎn)單地把伺服驅(qū)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)控制揉到一起，而是要有機(jī)地考慮兩者之間的關(guān)系，從而達(dá)到1+1>2的協(xié)同效果。
以華成工控的產(chǎn)品為例，華成工控通過(guò)共直流母線及能效管理技術(shù)，其驅(qū)控一體產(chǎn)品在減小產(chǎn)品體積的同時(shí)可以有效保障散熱能力，從而可以更好地控制整個(gè)系統(tǒng)的溫升。
找準(zhǔn)應(yīng)用落地需求點(diǎn)
產(chǎn)品批量落地的背后有幾個(gè)重要的因素：技術(shù)足夠可靠、實(shí)打?qū)嵉男袠I(yè)應(yīng)用需求以及客戶的認(rèn)可度，其中找準(zhǔn)行業(yè)應(yīng)用是市場(chǎng)化落地的第一步也是重要一步。
據(jù)了解，目前驅(qū)控一體控制系統(tǒng)產(chǎn)品的主要應(yīng)用行業(yè)有注塑、沖壓、機(jī)器人、AGV/AMR等。
在機(jī)器人行業(yè)，通過(guò)驅(qū)控一體控制系統(tǒng)與SCARA/DELTA/六軸機(jī)器人、部分直角坐標(biāo)機(jī)器人結(jié)合，在一體設(shè)計(jì)后，整個(gè)運(yùn)作系統(tǒng)體積小、功率密度高、集成度高，極大簡(jiǎn)化了客戶的電氣設(shè)計(jì)，有效提高了設(shè)備性能和可靠性。
以搭載了華成工控ES-R4驅(qū)控一體系統(tǒng)的SCARA搭配伺服電批解決自動(dòng)鎖付螺絲方案為例。過(guò)往傳統(tǒng)電批需要人工，成本高同時(shí)人工不穩(wěn)定，影響進(jìn)度，效率較低，而搭載了華成工控驅(qū)控一體控制系統(tǒng)后，在自動(dòng)化送料上，可以實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的運(yùn)行，多功率智能伺服電批，滿足多個(gè)場(chǎng)景應(yīng)用，具體來(lái)看，將產(chǎn)品效率提升了75%，同時(shí)保障了良好的產(chǎn)品鎖螺絲一致性。
在注塑領(lǐng)域，注塑機(jī)是最常用的注塑裝備，其具有能一次成型外型復(fù)雜、尺寸精確或帶有金屬嵌件的質(zhì)地密致的塑料制品的能力，但注塑工序要達(dá)到自動(dòng)化，往往需要與注塑機(jī)械手聯(lián)合使用，注塑機(jī)械手可以代替人完成取產(chǎn)品、自動(dòng)包裝、二次成型等作業(yè)。
但注塑機(jī)械手擁有著非常明確的目標(biāo)，盡可能快速取出注塑件以提高機(jī)器生產(chǎn)率，因此，注塑機(jī)械手對(duì)控制器運(yùn)動(dòng)控制擁有著較高的要求，因而驅(qū)控一體控制系統(tǒng)可以有效提升注塑機(jī)械手的性能。
應(yīng)用了華成工控驅(qū)控一體控制系統(tǒng)的注塑機(jī)械手其反應(yīng)靈敏，快速啟動(dòng)反應(yīng)時(shí)間僅為0.04s，同時(shí)伺服電機(jī)與液壓系統(tǒng)形成閉環(huán)，重復(fù)定位精度更高，擁有著更高的節(jié)能效率，同時(shí)發(fā)熱量更少，有效提升了產(chǎn)品的使用壽命。
在沖壓領(lǐng)域，驅(qū)控一體系統(tǒng)應(yīng)用在沖壓控制系統(tǒng)中，除了將伺服驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)控制器結(jié)合在一起，還將機(jī)械手與沖床也結(jié)合其中，沖壓機(jī)械手控制系統(tǒng)通過(guò)CAN總線和EtherCAT總線兩種不一樣的聯(lián)機(jī)信號(hào)交互，這樣一體化設(shè)計(jì)后，整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力大大增強(qiáng)，響應(yīng)也更快，信息交互的帶寬更高、實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性也更好，成本也更低
湯勇表示，驅(qū)控一體的另一個(gè)重要應(yīng)用機(jī)遇點(diǎn)為桁架機(jī)械手。據(jù)了解。機(jī)床是工業(yè)之母，但過(guò)往的數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化程度不高，嚴(yán)重影響著生產(chǎn)的效率，而通過(guò)桁架機(jī)械手完成上下料等作業(yè)，可以有效提高生產(chǎn)效率、節(jié)約用人成本。此外，搭載了驅(qū)控一體控制系統(tǒng)的桁架機(jī)械手，其重復(fù)定位精度、效率進(jìn)一步得到提升。
產(chǎn)品的快速批量落地
在打磨好技術(shù)，找準(zhǔn)應(yīng)用場(chǎng)景后，接下來(lái)廠商要做的就是加速產(chǎn)品的落地。在這一階段，華成工控采用的方法是打造完善的可靠產(chǎn)品矩陣，以此方便客戶使用，收獲客戶信任，從而加速產(chǎn)品落地。
具體來(lái)看，自2015年作為先驅(qū)者提前布局驅(qū)控一體控制系統(tǒng)而來(lái)，華成工控持續(xù)不斷在鉆研和改進(jìn)自身的產(chǎn)品技術(shù)實(shí)力，從而讓華成工控的驅(qū)控一體化產(chǎn)品具有了體積小巧結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)試及維護(hù)簡(jiǎn)單、可靠性高、成本低等優(yōu)勢(shì)。
2016年，順應(yīng)市場(chǎng)需求趨勢(shì)，華成工控啟動(dòng)了四軸驅(qū)控一體產(chǎn)品開發(fā)。2017年，華成工控對(duì)驅(qū)控一體產(chǎn)品進(jìn)行了重新梳理，形成了芯片級(jí)一體方案和共母線方式的總線驅(qū)控一體方案，推出了產(chǎn)品ES系列。
2018年，為了滿足下游客戶對(duì)于空間占用和性價(jià)比的要求，華成工控導(dǎo)入驅(qū)控一體三軸控制系統(tǒng)的研發(fā)，采用雙CPU模式，推出產(chǎn)品QCS3G系列。
2021年，隨著市場(chǎng)對(duì)于多軸驅(qū)控一體化控制系統(tǒng)的需求趨勢(shì)越來(lái)越強(qiáng)，為了擴(kuò)展專用機(jī)型產(chǎn)品線，華成工控啟動(dòng)驅(qū)控一體五軸系統(tǒng)的研發(fā)，采用兩種方案并行，一種是SPI總線方式，另一種是新的FPGA+CPU方式，主要在研產(chǎn)品包括QCS5G/QCS5H系列。
至今，華成工控驅(qū)控一體系統(tǒng)已在噴涂、點(diǎn)膠、焊錫、焊接、折彎、跟隨、碼垛、搬運(yùn)、分揀等工藝中得到了廣泛應(yīng)用，覆蓋了注塑、機(jī)加工、沖壓、教育、焊接、倉(cāng)儲(chǔ)、包裝、鈑金、3C等場(chǎng)景。
據(jù)透露，2022年華成工控還將推出SCARA驅(qū)控一體控制系統(tǒng)QCR4G和6軸驅(qū)控一體控制系統(tǒng)QCR6G。新產(chǎn)品是非總線驅(qū)控一體產(chǎn)品，適用于水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人和小型的6軸機(jī)器人（7公斤內(nèi)），適用于搬運(yùn)，上下料，噴涂，打螺絲，沖壓等簡(jiǎn)易的應(yīng)用場(chǎng)景。
未來(lái)，華成工控將繼續(xù)致力于為客戶提供更方便、更簡(jiǎn)單、更具性價(jià)比的驅(qū)控一體系統(tǒng)及解決方案。在未來(lái)技術(shù)迭代的方向上，華成工控將一手抓客戶需求，一手投入最新產(chǎn)品與技術(shù)的研發(fā)，做市場(chǎng)滿意的產(chǎn)品，以此加速產(chǎn)品落地，推動(dòng)行業(yè)發(fā)展。
摘自：高工機(jī)器人
