Python編程!模塊化開發!艾利特CS系列顛覆式創新解讀

機器人大講堂 發佈 2020-08-25T11:00:01+00:00

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,正式將這一想法變為了現實。

當學Python語言的廣告在各類渠道刷屏的時候,艾利特作為協作機器人企業,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,正式將這一想法變為了現實。在接受機器人大講堂關於這款CS系列新品的獨家採訪時,孫愷博士言語中滿是自豪。


CS系列和小米等流行一時的產品類似,都帶有濃厚工程師氣息:更易用、更開放。

而程式語言的改變,就是整體開放和易用的結果。

從滿足市場回歸產品

但這並不是協作機器人市場一開始的認知。

孫愷博士提到,和許多行業工程師一樣,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。但中國大環境下,企業往往對於帶有工程師氣息的產品理解比較淺薄,這使得這類產品往往需要向市場妥協。

目前中國的協作機器人市場也是這樣一個妥協的產物:為了搶占市場,越來越向工業機器人的傳統應用領域邁步。

為了滿足市場,將協作機器人負載越做越大;越來越多工藝包;越來越複雜的編程;越來越低的價格。協作機器人企業希望能藉助這些改變在市場上跑得更快。

但事實證明,協作機器人市場爆發並不依靠單純的功能和低價策略,一些早期的國產機器人公司發展至今已經有5、6年歷史,但即便是目前銷量第一的國產協作機器人企業,在國內的銷售額也未達到協作機器人創始者UR的一半,但價格不到UR的50%,這充分說明了目前國產機器人戰略不但無法搶占現有協作機器人存量市場,也不能因此開拓可複製的、批量的應用場景。

銷售策略決定了企業跑多快,而商業模式才會決定企業未來能走多遠。

因此艾利特選擇了重新定義協作機器人的商業模式,提出了平台級概念。艾利特認為,從UR的發展中可以看到,隨著技術和產品的疊代,平台效應才能帶來可目測市場之外的增長。

在產品上,艾利特則還原協作機器人創立之初工程師的初衷——協作機器人架構的改變是從應用層開始,而不是從需求層開始。因此協作機器人應該作為一項開源和可擴展的品類,其應用的想像力和豐富度遠勝傳統工業機器人。企業應該從產品出發實現應用拓展,才能真正將機器人做成如個人電腦一樣的現象級產品。

基於上述任職,艾利特CS系列協作機器人將產品力和市場性進行了交融,筆者相信,這將完成一次國產協作機器人市場的變革。

顛覆式轉型,平台級產品

從控制器到工業機器人,再轉到協作機器人,熟悉艾利特的人都知道,這種轉變本身就意味著一種顛覆式的創新。

作為有著17年技術積累的協作機器人廠商,ELITE艾利特機器人在2018年工博會推出協作機器人後,在2019年全面收斂產品專注協作機器人賽道,並於2020年第三季度推出了這款平台級CS(Cobots Superior)協作式機器人新品。用意再明顯不過——堅定押注在協作機器人賽道。

孫愷博士回憶到,一開始艾利特和很多人一樣,認為協作機器人的唯一特性在於安全性,但在聚焦協作機器人並暫停了過去的產品後,才發現目前國內協作機器人,很少考慮協作機器人的架構,因此在架構設計之初就缺乏對於產品的工程理解。

艾利特在逐漸收縮產品時結合自己的實踐經驗發現,協作機器人在目前發展過程中還只是一個實現自動化的工具。而引爆協作機器人市場需要包括機器人原廠、機器人配件及生態、 集成商、終端用戶等上中下游企業的協同——暨核心部件足夠成熟,同時應用工藝逐步積累,集成商在垂直行業深度開發。

得益於在方向上的聚焦和從產品到生態理解的逐步深入,在新產品上,CS系列做了新的架構改變,完全顛覆了原先的產品架構,並根據客戶需求和過去經驗做了非常大的生態模式調整,同時在開放性和應用性上更加重視,這才使得CS系列這樣一款工程級產品能夠得以大放異彩。


「把過去多年的市場認識和經驗集中體現出來,讓工程師把產品和平台的理念融入,才有了這款產品的全面升級。」孫愷對機器人大講堂說。艾利特CS系列開始以產品為核心,圍繞產品加強平台建設,從而更好實現客戶開發。

這不是單純的概念空談,而是基於在過去兩年的生產銷售和開發經歷中,艾利特的工程師清楚認識到了協作和工業機器人的巨大區別。工業機器人更適合傳統大批量生產,協作機器人相對而言更適合小批量多品種的柔性製造,因為在協作機器人推出之初,就一直強調改變人機關係,適應更為靈活多變的生產方式。

新產品為了更加符合協作機器人的初衷和所蘊含的工程師理念,CS系列新產品在軟硬體上很好體現了這種平台級的開放性和和可擴展性。

更靈活的語言形式

在軟體上,CS系列產品的語言架構層面做了非常大的變化,這使得協作機器人擁有了更高靈活性。

在原先很多企業的機器人架構中,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!同時艾利特在軟硬體上做了非常強的定製化,從而支持更廣泛的機器人指令。


這是艾利特產品工程師基於一些多品種小批量中小企業對於機器人應用現狀而進行的架構設計:在大多數中小企業,機器人工程師數量少,機器人編程操作經驗薄弱,因此通過一種更加通用型的語言能使得這些企業工程師的學習成本更小,維護成本更低,這無疑將提升企業和集成商的工作效率。

眾所周知的是,Python語言本身學習資料非常全,且閱讀學習起點比較低,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,這意味著許多從事電腦軟體編程的工程師,能夠直接轉到機器人編程開發上來。這將解決目前機器人行業很大一部分人才匱乏難題!

更加流行的Python語言使得CS系列與傳統的機器人產品不同,因為語言的應用人群更廣,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品最為靈活的一次改變。在原先產品中,艾利特和許多國產機器人一樣,都只是單一的語言環境,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習和使用成本,也使得協作機器人越來越像工業機器人。

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境,對於企業用戶和工程師來說更加友好,因為只需要一個語言環境,就能實現多種功能開發。這種開放性的條件下,企業工程師只需要掌握一個語言,學一次,就能在示教應用到維護上都變得更加容易,工程師還能以此語言為基礎,對機器人進行相關指令的拓展和延伸,因為Python語言目前的使用範圍廣,擴展性更強,使得有更多的工程師也能夠上手開發。

不僅於此,艾利特孫愷博士透露,CS系列也支持第三方使用JAVA語言實現擴展包以增強功能。

模塊化指令

除了使用目前覆蓋範圍更廣的Python語言作為主要語言,CS系列的產品工程師也考慮到,協作機器人作為一種通用工業機器人的類型,應用面必然非常廣泛,需求也非常廣,各行各業都有各種獨特工藝,艾利特很難一次滿足所有的工藝。

考慮到這些因素,CS系列產品的軟體做出了模塊化框架,通過模塊化的平台和框架,能更好支持第三方在框架上進行二次開發相關的軟體產品。除此之外,為了配合軟體的開放性,艾利特在示教介面上,也採用了全新的介面,提供了更加特性化的編程方式,採用了指令塊的概念,指令塊由多條python語言代碼組成,對於常規應用,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。對於一些簡單的示教,集成商可以通過選擇內置指令塊來進行相關工藝的處理,從而進行更深度的工藝開發,也可以採取生態合作的方式進行應用的開發,製作自定義指令塊實現複雜的工藝。


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複雜的需求,集成商也可以通過控制器直接進行企業產線需求的解決,即直接下達通訊命令控制器人控制器的動作運行,為此,CS系列將外部通信數據的刷新率提高到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用提供更大的自由度。

硬體帶來的改變

在硬體上,簡單易用的工程師思想也影響著CS系列產品,通過對新品關節機械連接結構做出改進,CS系列產品能夠實現只需10分鐘就可對各關節進行迅速更換。

對於傳統機器人,機器人在產線上一旦發生一些原因造成的損壞,必然造成產線停工,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。

在原先艾利特協作機器人,機械關節上拆裝工作量較大,因此在新的產品上,工程師對CS系列產品的關節連杆結構進行了創新性設計,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,這對於專業技術要求實現了一定程度的降低,通過這些改變,使得企業和集成商拆裝的時間縮短非常多。

孫愷博士認為,協作機器人想要大批量生產,並應用到各行各業進行大規模推廣,維護成本必須要降低。「如果未來將來有一天普通人也能完成更換機器人關節,那時機器人走進尋常百姓家也將不再是問題。」孫愷博士對機器人大講堂說。因此艾利特在關節硬體上進行了極致的創新,希望將這個功能儘量大化,使得維護成本更小。

更安全

除了這些,同樣值得注意的是,CS系列新品裡面安全性一直是作為基本特性。

從一開始機械結構到軟硬體,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系列採用多項原創硬體專利技術,進一步提升了安全性,除了設計符合EN ISO 10218-1、ENISO 13849 cat3 PLd、TS/ISO 15066標準。在硬體上例如伺服驅動,也都採用了更高的安全等級,同時採用了雙處理器架構,這意味著隨著機器人整體的安全性得到進一步保障。


同時CS系列新品也在控制器軟體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。

這對於硬體,對於算法都有非常多的要求,和國內外的同行相比,在安全功能上艾利特確實走到了國際前列。

未來與期望

在採訪中,孫愷博士也提到,目前艾利特已經開始認識到,協作機器人與傳統工業機器人本質上將是一種互補的關係,「協作化」也是未來工業機器人發展的一個重要趨勢。因為協作機器人的四大特點——安全、高效、易用、靈活催生了許多傳統工業機器人無法進入的新領域的應用(例如複合機器人),同時在例如搬運、組裝一些傳統機器人的戰場,協作機器人輕量化、安全友好、靈活部署的差異化優勢也有能力替代傳統方案。

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目標,深化產品力,並且用前瞻性的眼光定義和規劃足以滿足未來需求的協作機器人產品,不斷致力於做最簡單易用的協作機器人和平台化的產品,從而幫助集成商和用戶降低機器人集成和使用的門檻,將協作機器人市場變為一個現象級的市場,最終促使機器人走向消費級市場。

儘管在整個自動化推進過程中,協作機器人的應用周期相對較長,需要逐步打磨,但協作機器人技術發展至今,已經開始顯現其平台化的優勢,到了可以突破一些關鍵場景的階段。

我們相信在艾利特等協作機器人企業的共同創新和努力下,在不久的將來,協作機器人真正進入高速發展階段的那一天並不遙遠。

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