本刊記者：葉兮 鴻嬴 陳遠紅
近年來，國內運動控制（包括CNC）技術有了較快的發展。一些傳統生產數控設備的廠家開始研制具有運動控制特征的產品。控制器一般由機器人廠家自主設計研發，目前國外主流機器人廠商的控制器均為在通用的多軸運動控制器平臺基礎上進行自主研發，各品牌機器人均有自己的控制系統與之匹配。因此，控制器的市場份額基本和機器人保持一致。而國產工業機器人的控制器部分由企業自主開發，另一部分則是形成了專業的控制器廠商。
國產控制器的市場現狀
三大核心零部件的對比
作為機器人三大核心零部件，減速器、控制器以及伺服驅動是機器人本體發展和進步的關鍵所在。相較于減速器，國產的控制器和伺服系統從某種程度上來說，已經具備了自己的技術優勢和市場基礎。（見下表）
表1：三大核心零部件規模、成本及品牌企業的對比
國外機器人企業控制器占主導
工業機器人控制系統的主要任務是控制機器人在工作空間中的運動位置、姿態和軌跡，操作順序及動作的時間等。它同時具有編程簡單、軟件菜單操作、友好的人機交互界面、在線操作提示和使用方便等特點。
機器人自由度的高低取決于其可移動的關節數目，關節數愈多，自由度越高，位移精準度也愈出色，然所須使用的伺服電機數量就相對較多；換言之，愈精密的工業型機器人，其內的伺服電機數量愈多，一般每臺多軸機器人由一套控制系統控制，也意味著控制器性能要求越高。
控制器、軟件與本體一樣，一般由機器人廠家自主設計研發。目前國外主流機器人廠商的控制器均為在通用的多軸運動控制器平臺基礎上進行自主研發，各品牌機器人均有自己的控制系統與之匹配。因此，控制器的市場份額基本和機器人保持一致，國內企業控制器尚未形成市場競爭優勢。
表2：國內外機器人本體企業自主控制器系列
國產控制器發力奮追
近年來，國內運動控制(包括CNC)技術有了較快的發展。一些傳統生產數控設備的廠家開始研制具有運動控制特征的產品。為了提高機械設備的生產效率和產品質量，越來越多的機械設備制造廠商開始使用并且逐漸熟悉通用運動控制系統，使得通用運動控制產品在很多原來運用不多的領域開始擴展開來。
同時，部分數控設備廠家進行了機器人專用運動控制產品的開發和行業應用的推廣，并逐漸走向成熟和產業化。這類企業以廣州數控、廣泰數控、埃斯頓等為代表，他們不只開發出來機器人專用的控制系統，而且還借此進入機器人行業，并成為國產機器人企業中的代表。
隨著我國制造業市場的全球化，對制造業的技術和裝備提出了更高的要求，這給運動控制技術的推廣和高水平應用帶來了契機。在此背景下，國內逐步成長了一批專業的運動控制企業，他們開始逐步向市場提供機器人專用控制器。這類企業以固高科技、卡諾普、眾為興等為代表，固高科技是國內較早實現六軸機器人控制系統產業化的企業之一，目前主要向機器人集成商提供控制系統平臺，而卡諾普和眾為興的控制系統則在自己的機器人上獲得了較好的應用經驗。于此同時，不少國內機器人企業也陸續開發自己的控制系統。
經過多年的沉淀，國內機器人控制器所采用的硬件平臺和國外產品相比并沒有太大差距，差距主要體現在控制算法和二次開發平臺的易用性方面。隨著技術和應用經驗的積累，國內企業機器人控制器產品已經交為成熟，是機器人產品中與國外產品差距最小的關鍵零部件。未來幾年中國國產機器人將得到快速發展，國產機器人控制器應用市場面臨較好的發展契機，尤其是在運動控制領域深耕多年的企業。
國產十大控制器廠商
企業訪談
本次控制器專題，我們采訪了五家專業控制器廠商，他們對自己產品以及國產市場的認識基本相似，我們可以肯定的是，國產工業機器人控制器與國外品牌的差距在一定時間內將繼續存在，但國內產品也有自己難得的優勢，希望國產品牌繼續耕耘，不斷創新。
以下企業不分順序
成都卡諾普自動化控制技術有限公司總經理 李良軍
深圳眾為興技術股份有限公司驅控一體研發中心 楊基鵬經理深圳市英威騰智能控制有限公司（邁科訊）總經理 張煒
深圳市雷賽智能控制股份有限公司工業機器人事業部副總經理 吳寒
深圳市匯川技術股份有限公司機電控制產品總經理 陳培正
1. 貴司基于什么樣的機緣進入機器人行業？在控制系統這一方面經歷了哪些重要發展和突破？
卡諾普李良軍：我們的核心技術人員早在10年前就開始從事工業方向的運動控制，給機器人控制理念很接近，也就是說當時我們就基本的掌握了工業機器人控制技術的基礎。基于2009-2010兩年的市場走訪，我們分析認為在工廠自動方面工業機器人將會是一個核心點，因此在2011年初我們創業就選擇了工業機器人控制器這個產品。
在2011年的5月份我們的第一代控制器就完成了開發工作。第一代控制開成功后我們基于客戶的現場應用，我們陸續增加了焊接、噴涂、碼垛、視覺、跟蹤等功能包 豐富了應用技術，使用我們的產品可適合多種場合的應用。2015年我司的總線型控制系統推出，加入動力學控制技術，使機器人將有更好的運動性能。
眾為興楊基鵬：眾為興一直以來從事的就是工業自動化解決方案，機器人是自動化的一個必然的趨勢，早在2006年就列入眾為興技術平臺研發范圍內。在控制系統的更新換代上，眾為興算是中國這些年進步史的一個縮影。從基于脈沖型的機器人運動控制卡，到EtherCAT總線型控制系統，再到近兩年研發的驅控一體化的機器人控制系統，應該說眾為興始終能迎合上中國機器人發展的需要。特別是針對目前比較火的適用于3C制造業的各種機器人，如SCARA，小六軸等，眾為興推出的驅控一體化超小型機器人控制系統，就是一個眾為興多年運動，伺服技術積累的經典代表作。
英威騰 張煒：邁科訊從事機器人控制已經超過8年，2008年我們就推出了工業機器人的相關控制器產品，當時的技術團隊包含臺灣和海外人士，多年來我們始終針對于關節機器人控制器，包括六軸、SCARA等真正意義上的工業機器人。
雷賽智能 吳寒：雷賽智能從1997年開始一直從事運動控制的開發，主要的業務范圍涵蓋了電子、機械、測量、激光、醫療、紡織、包裝、廣告等行業，但進入機器人行業是從2014年開始的，2014年我們瞄準沖壓機器人行業，并推出相應產品，目前已經在沖壓機器人行業占據70%的市場份額；今年我們切入SCARA和DELTAL機器人細分市場，將在這兩個領域做出成績。
匯川技術陳培正：匯川從2008年開始進入機器人行業的伺服領域，2013年擴展到控制器領域。經過多年的積累，目前匯川的伺服系統在機器人行業的品牌和市場占有率都是業內領先地位，尤其是在直角坐標、傳統的四六軸等機器人市場，我們占有國產品牌的話語權。
控制器是目前公司重點推進的領域之一，我們的路線是聚焦機器人專用控制器，結合我們早期的PLC產品市場經驗，在結合公司工控+工藝的營銷模式，機器人專用控制器一開始就是貼近于市場需求的，不僅要讓機器人運動流暢精確，而且必須與應用端緊密結合。2014年，我們成功推出基于EtherCAT總線的IMC100機器人控制器和IS620N總線型絕對值的機器人專用伺服系統，目前我們主要針對的市場包括小型六關節、小型SCARA和并聯機器人等新興應用領域的產品，值得注意的是，我們已經在這些領域批量化出貨。
2. 2015年貴司的銷售額多少？其中控制系統約占比多少？貴司的控制系統在國產工業機器人領域的市場地位如何？
卡諾普李良軍：我們的主營業務就是機器人控制系統，我們的產品分6軸機器人控制系統和4軸工業機器人控制系統。2015年我們實現銷售1450套工業機器人控制系統，實現銷售額1700多萬。其中控制系統主要以6軸為主，4軸占比20%左右。
目前我司產品在國產工業機器人控制系統中銷售應該算領先的狀態，客戶基數占比較大，總的市場保有量也應該處于第一的狀態。
英威騰 張煒：2015年我們銷售控制器產品約為1000臺左右，基本都在中高端多關節機器人領域。15年下半年，我們加入了英威騰集團，無論是產品線還是銷售模式都有了新的變化，一方面，我們擴寬了產品線，主流行業及細分行業的控制器產品都在涉及，這是產品類別的全方位延伸，另一方面，我們將快速釋放銷售量，逐漸鋪開銷售層面，以增大銷售體量。
目前，邁科訊有30余人的隊伍在做專業的事情，與英威騰聯姻后，我們將以系統解決方案為客戶提供更加全面的產品和服務。
雷賽智能 吳寒：2015雷賽智能整個集團的銷售額超過4億元，其中工業機器人只是新興業務，占比較小。去年我們在機器人這一領域的銷量約為1000臺左右，基本針對沖壓機器人。
匯川技術陳培正：匯川技術2015年財報顯示,全年實現營業收入27.71億元,實現凈利潤8.09億元。在公司的整個營收中，盡管機器人業務占比不大，但卻是高增長的領域，因此我們會繼續加大對機器人相關產品的投入力度。
3. 目前國產工業機器人本體市場發展迅速，其中以幾大領頭企業表現突出，請問您如何看待國產工業機器人本體市場發展現狀？對于我國工業機器人的未來您有何預測？
卡諾普李良軍：國產工業機器人本體市場目前涉入的企業越來越多，但真正掌握自主設計、自主開發的并不多，主要還是以模仿為主。國工業機器人的未來我認為在一般工業的應用，要有很好的出路必須有很好的性價比，其中提高三大核心部件的國產化率就是關鍵的一點。國產化率提高了、成本控制好了市場就有了。
眾為興楊基鵬：中國工業機器人本土化是一個必然的趨勢。中國本身就是個巨大的內需市場，而且這些年在工業自動化領域的技術積累上，特別是工業機器人這些年也碩果累累，其產業倒逼技術升級的趨勢進而衍生出很多優秀的企業，包括眾為興。為何會有這種現象，我認為這正好說明中國市場的需求正在細分和升級，因為中國制造基本是輸出全世界，中國制造背后的大數據意味著我們清楚這個時代最流行的產品的制造需求，需求趨勢的引領才是機器人發展的關鍵所在。還是3C機器人的例子，例如拿1400的焊接機器人來做手機裝配機器人行不行，技術上肯定是行的，但是如果要求更快更精而且更輕巧，顯然焊接機器人就露出短板了，而中國機器人本土化的意義在于更快更好更合適的催生出符合這些新工藝特點要求的機器人，在大量涌現的新需求面前，中國的機器人發展機遇和國外是平等的，我認為首先中國機器人市場的火爆會先催生出本體多元化的設計，并且帶動核心部件如減速機，伺服馬達，驅動，運動控制，視覺識別等基礎件附屬產業的迅速發展；其次中國的技術團隊有年輕化，國際化視野的人才隊伍趨勢，在一些虛擬仿真，智能交互，新材料，新傳感等基礎科學方面也會有所突破；中國的需求也是世界的需求，所以中國機器人的未來也是世界機器人的未來，這或許是我們一次彎道超車的機會。
英威騰 張煒：我的觀點是現有的工業機器人本體市場不能盲目樂觀，能動的機器人數之不盡，但是真正能夠應用起來的產品不盡如人意。當前我國工業機器人面臨多重壓力，產品性能是其中一個方面，成本控制和應用功能是首要任務。面對國外機器人大舉降價，國產機器人產品很難再以價格的優勢去做競爭，更為嚴重的是，關鍵零部件如減速機的技術始終難以與國外產品抗衡，種種困難都在考驗著國產機器人企業，也在迫使我們做控制系統的必須在成本、性能及功能上多重努力。
雷賽智能 吳寒：從我們的角度來看，工業機器人是一項長期發展的事業，現階段由于柔性抓取，適應性視覺，力反饋等很多基礎技術還沒有很好的實現，因此很難普及，但是從長遠來看，這個市場將難以估量，這也是我們進入機器人領域的著眼點。此外，現階段的工業機器人本體市場遠遠沒有形成鮮明的市場格局，未來會出現哪些意料之外的本體企業，哪些企業會發展成為領頭企業都有待于時間的驗證，不過需要注意的是，國產工業機器人的未來充滿希望。
匯川技術陳培正：從應用層面來看，目前在3C、衛浴打磨、噴釉、上下料等領域國內和國外的機器人基本上處于同一起跑線上，大家都有機會在這些領域去做競爭，所以我認為國產機器人的建立品牌和樹立信心應該找準定位，這不僅是本體廠商的責任，也是我們核心零部件廠商的義務。
從市場格局來看，現階段，國產工業機器人本體市場的格局尚未有清晰的顯示，三五年之后，不少企業經過掙扎將會退出市場，屆時，國產機器人或許會有另一番天地。
從產品技術來看，目前國產工業機器人存在的一大缺失就是對動力學的深刻認識或能夠從結構學的角度真正設計出一款機器人，我們注意到市場上更是極少有廠家不斷推出更新換代和改進的機器人產品，所以產品精進之路尚需時日。
4. 貴司的控制系統目前最為突出的優勢在于哪里？您認為還有哪些地方需要進一步完善和改進？
卡諾普李良軍：我公司的控制系統優勢在于可靠性和功能的全面性。可靠性方面我們在產品設計之初就充分的考慮到了，從平臺、硬件、軟件都進行了相關的可靠性設計和測試，并且在市場和同類產品比較有明顯優勢。功能方面，我們由于較早的進入了機器人領域并且有廣大的客戶群體，積累了大量的功能和工藝包，并且都有實際應用。這樣對客戶的滿足面更廣了。
對于完善和改進的地方主要就是進一步提升機器人控制的運動性，進一步完善工藝，使國產工業機器人的應用功能和性向進口機器人靠齊。
眾為興楊基鵬： 眾為興是一家專注于運動控制解決方案的公司，從2000年起，我們一直做和自動化相關的基礎技術的研發，近些年的研發成果主要體現在CNC運動控制技術，伺服驅動技術兩大技術體系。最新些年更是將兩大技術體系打通，孵化出為機器人專門打造的驅控一體控制系統。眾為興的機器人控制系統的突出優勢是，我們是在CNC技術上做機器人，我們不止能讓機器人滿足傳統的應用，我們還能讓機器人像CNC一樣簡單易用。我們有一個展示就是讓機器臂畫十二生肖，背后的技術數據是，我們只花了五分鐘就可以產生一個復雜軌跡的數據，并且平滑的把它運行出來。這就是基于CNC技術的優勢之一。
不單在運動控制算法上眾為興有自己獨特的優勢，在硬件支持上我們更是將伺服運控完美結合，首先說一個指標，我們都知道總線系統是國外的主流機器人控制方案，目前大多用的是100Mbit的以太網。而驅控一體化的技術優勢是將串行通信轉為并行通信，通信速率上更是總線系統的25倍。更快的通信，更低的同步抖動是伺服和運動的兩大基礎指標。眾為興認為，機器人系統的性能表現必須具備軟件得有硬指標。
要談目前做的工作還不夠的，就是我們目前還只限于SCARA，小六軸這些標準機器人，對于其衍生的一些旁支領域，眾為興也已經觀察到了，會在適當的時候，我們會推出相應的解決方案。
英威騰 張煒：在運動控制器及驅動產品方面，我們以全球華人的力量開發了MTC 標準型系列運動控制卡及IMC高性能運動控制器，我們的工程師可根據客戶機器的需要提供完整的系統解決方案，并根據需要開發客制化的運動控制系統。現階段，我們的控制器在四，六軸關節機器人產品應用上基本成熟，客戶反映良好，這也是我們多年來堅持的結果。
與國際品牌產品相比，國產控制器的基礎性能與他們差別不大，無論是速度、精度還是穩定度都可以相較量，但由于國內的控制器開發時間尚晚，在應用層面的技術較為落后，尤其是軟件功能難以在短時間內趕上。重視應用層面的開發和改善必定是國產控制器彎道超車的重點，這一技術的積累永無止境，也是投入巨大的一項事業，但我們并不能退怯，始終將應用放在首位是未來英威騰智能控制的方向。
雷賽智能 吳寒：目前雷賽智能目前正在打造一個完整的智能化機器人控制系統，其中以控制軟件為核心，包括控制、驅動、感知、聯網、安全、關鍵工藝部件等幾大部分。比如我們針對沖壓機器人開發的控制器，不僅保證了穩定的效率，而且在振動抑制、可靠性以及系統的易用性上都是下足了功夫。未來，我們還需推出總線控制的方案，進一步提升系統的速度和精度。
相較而言，國外的機器人控制器通用化性能好，尤其是底層性能優異，能夠適宜于各個行業的應用，但易用性和二次編程的開放性較弱，這恰好是國產控制器的優點，我們對于人性化的設計和開發是競爭的一個著力點。對于雷賽而言，我們雖然起步較晚，但是我們秉持謹慎與迅速的作風，進入某一個細分領域時一定要認知清晰，一旦進入必定爭取領導地位。這也是近三年我們從沖壓機器人逐漸擴大到SCARA等多關節機器人領域的原因。
匯川技術陳培正：我認為匯川的控制器主要有以下三個方面的優勢。首先，我們的控制器核心技術均是自主開發，掌握核心算法讓匯川的產品既有良好的邏輯功能，又有優異的運動控制功能；其次，以擁有自主知識產權的工業自動化控制技術為基礎，我們不僅把標準機器人機型的控制器做成熟，而且還可以快速為客戶提供個性化的解決方案及定制化產品；再次，我們向客戶提供包括伺服系統、控制器等核心部件，在與機器視覺的配合上，也需要更好的易用性開發工作，也是我們的一大強項，這些功能組合在一起，我們可以讓機器人變得更加智能。
要說改進的地方，國產的控制器確實需要在細節方面加以完善，相信我們憑借獨有的開放性和定制性優勢，加上未來更加貼心的服務，能夠讓國產控制器增添更多信心。
5. 據您了解，您認為目前國產工業機器人本體的控制系統國產化率大約多少？目前貴司的控制系統價格多少？利潤率多少？
卡諾普李良軍：目前國產工業機器人本體的控制系統國產化率大約已經超過50%。我們的產品價格在1.08-1.6萬這個范圍，毛利率在80%左右，但由于開發投入大，軟件成本相對較高，實際純利相對不高。
英威騰 張煒： 目前，市場上做工業機器人控制器的企業銷量沒有太大差距，因為整體市場還遠遠沒有起來，現階段我們的投入和產出比遠不能用利潤率來衡量，因為這個市場的發展還需要靠國產本體機器人的放量。我們認為一家控制器企業的銷量沒有達到5000臺以上，難以形成規模和效益，因此這個階段還需要集體努力。
雷賽智能 吳寒：我個人認為國產工業機器人中，國產控制器的使用率接近70%，在國產工業機器人本體市場，相對于減速機和伺服驅動，控制器的國產化率較高。不過，因為目前整個國產工業機器人的市場還很小，控制器的市場顯然不大，國產控制器必然會隨著國產工業機器人市場的發展而發展，我們對此表示期待。
6. 相對于減速器，國際知名的機器人本體廠商一般都會自主開發控制系統，請問這主要是基于什么樣的原因？國產機器人本體廠商如新松、埃斯頓、新時達等都有自己的控制系統，這些又是作何考慮？您認為國產工業機器人的控制系統市場到底有多大？
卡諾普李良軍：國外機器人廠商多是因際性大公司，他們自主開發控制系統一是具備這樣的勢力，二來可以結合自己機器人的特性達到最優的控制效果。國產機器人廠商做系統我認為主要是從品牌方面考慮，二來可發根據自己熟悉的行業開發應用功能，而不受制于人。
我認為在中國的機器人市場里面國產工業機器人在未來5年后會占比到50%以上，其中國產廠商會采用通過控制器品牌的會高于60%，這60%就是我們國產工業機器人控制器的市場。
眾為興楊基鵬： 中國的機器人設計制造底子必須承認還是比較薄的，所以面臨著各種技術積累方向的時候，有資金實力的公司一般都會首選“控制大腦”抓起。目前國內機器人的發展路線我認為基本有兩條，第一種就是這種橫豎一手抓，這種上市公司居多，這么做更多的是對標的是那些已經占據市場規模的外國企業，如發那科，ABB；所以這種選擇是可以理解的，只是人家走了二三十年的路，你要來個五年計劃就談趕上是很難的。另一種是做自己擅長的事，在核心關鍵技術上有所積累和創新，這對提升整個產業鏈的高度和成熟度，并且擴展市場規模，我認為幫助更大，也認定這會是中國機器人崛起的趨勢；眾為興雖然是在做“大腦”部分，但對于整個機器人行業來說，這也僅僅是個部件，這里需要普及一下基本的價值觀，任何部件生產商都有可能成為整個產業鏈的制高點，取決于你有沒有專注在你的專業領域。我多種場合在介紹眾為興是“一家專業，輕量級的深圳技術型公司，其輕管理重積累的文化背景，才使得在核心技術上有自主的技術產權優勢。”眾為興在機器人領域的合作態度是“你剛好需要，我正好專業。”
7. 貴司2016年的目標以及未來發展規劃？
卡諾普李良軍：2016年我們營業目前是銷售控制系統不低于2500套。在國產機器人控制的市場占有率不低于30%。
英威騰 張煒：未來三年內，我們的目標是實現年銷量5000臺，且品牌和知名度能夠得到進一步鞏固和傳播。
雷賽智能 吳寒：目前，雷賽智能的工業機器人事業部約有20人，其中以技術和開發人員為主，2016年我們的目標是銷量翻倍，同時在新的領域能夠取得一定的突破。在產品研發和規劃方面雷賽有著清晰而長遠的規劃：不斷提升運動控制性能，積累行業應用經驗，從傳統控制到總線式控制，雷賽不斷向高端市場邁進。
匯川技術陳培正：現階段，匯川約有幾十人的團隊專注在控制器領域，毫無疑問機器人是匯川整體布局的一大方向。未來針對機器人業務，我們會從核心部件的不斷優化和工藝技術的研究兩個方面投入力量，不斷的為客戶提供基于工業機器人的綜合解決方案。我們希望能夠集合匯川的優勢與本體廠商進行開放性的合作，雙方以應用市場為導向，真正推廣得到市場認可的機器人產品。
從國家政府的政策支持到地方產業園的大力招商，乃至資本和上市公司的概念加入，我國機器人行業短時間內呈現出過熱的表現形式，從某種程度上來說，國產工業機器人本體的發展顯現出迫切的生長性，尤其表現在對核心零部件的技術攻克和期待上，但是欲速則不達，國內外產品的差距主要存在于時間的積累，這種差距短時間難以消除，因此國產機器人的控制器廠商應該多加思慮如何在本土化的優勢上發揮所長，并且在新興的細分領域占據地位。
