专访因时机器人蔡颖鹏:打好核心零部件自研的关键战役
稿源: 科技-腾讯网 编辑:河北省衡水市 时间:2020-07-16 14:20:02

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当下,中国机器人的发展正进入高速增长期,根据IDC全球机器人研究最新发布的《中国机器人市场预测,2018-2022》研究报告显示,中国机器人市场持续高速增长,2017- 2022 年复合年增长率(CAGR)达到26.9%。 2022年中国机器人市场规模将达到805. 2亿美元,全球占比高达38.3%。

但,国产机器人核心零部件的缺失现象尤为严重,长期受制于美、日、欧等国际巨头,依赖进口使得国产机器人成本相对高昂,很难发展整机产业以及下游的集成应用。而核心零部件国产化又是机器人市场必经阶段,也是国家重点支持的领域,伺服电机、减速器和控制器等核心零部件一体化,可能是未来机器人发展新趋势。

成立于2016年5月的北京因时机器人科技有限公司,定位为机器人核心零部件和智能操作解决方案供应商。公司核心团队来自北航机器人研究所,公司核心产品微型直线伺服驱动器和灵巧手已经成功应用于机器人、假肢、医疗及工业等领域,累计申请数十项国内外发明专利,并获得国家高新技术企业、中关村雏鹰人才企业和中关村金种子企业认定。

在成立因时机器人前,蔡颖鹏便已在机器人领域扎根了10余年,从一开始的ODM(原始设计制造商)到如今的公司1亿估值,因时的成长离不开他对“打磨好一件核心硬件”的技术执念,国内自研首款微型直线伺服驱动机则是其执念最好的验证。

因时成长的底层逻辑是什么?其核心产品伺服驱动器的难点和特点又是什么?当下机器人行业发展现状如何?带着这些问题,钛媒体对蔡颖鹏进行了深度专访。

以下内容为钛媒体与蔡颖鹏的采访实录,有删减:

钛媒体:在成立因时前,您主要从事什么工作?

蔡颖鹏:我创业的时间比较长,2007年,我开始着手做机器人比赛,2008年我便去了北航机器人所,硕士也在北航机器人所就读。2009年,我成立了自己的工作室,并开始做ODM(原始设计制造商)。2012年时我注册了第一家公司,当时做的产品也比较杂,比如便利站的巡检机器人以及各式的定制机器人,到了2015年底,企业整体开始转型。

钛媒体:出于什么方面的考量让您决定成立因时或者说是转型?

蔡颖鹏:ODM是项目制的,弊端在于无法壮大规模、发展有限。另外,自研伺服电机在国内仍是空白,对于我们来说也是一个机会。这也带来一些我的改变,之前我还在一线做技术,自2016年伊始,我在技术层面做的工作就越来越少。

钛媒体:在技术层面,您所擅长的领域是什么?

蔡颖鹏:算法。以高转速度电机为例,该电机每分钟转速约为上万转,不同于它的小体积,这种控制系统其实是一个惯性极大的系统,只有非常高维的算法才能降低它的差错率,让其精准停在某个地方。而这种控制策略难度则在于制造集成的层面,即在体积有限的空间内完成高效率的计算空间配置,这就意味着我们要无数次的优化代码。截至目前,我们的计算空间使用率达到了90%多。

钛媒体:因时的微型直线伺服驱动器有什么特点?因时的优势又是什么?

蔡颖鹏:微型直线伺服驱动器的内部集成了电机、减速器、传感器以及闭环控制系统。作为机器人的核心灵魂,微型直线伺服驱动器特点在于体积小(壳体总长度约为60mm,重量约为20g)、精度高(指尖重复定位的精度达到±0.02mm)以及功率大(最大推力达到70N)。

以机器人灵巧手为例,它采用了创新型直线驱动设计,内部集成了6个微型直线伺服驱动器和5个压力传感器,可精准模拟人手实现精准的抓取动作,进而应用于服务机器人、假肢、教育科研等领域。

其中需要着重说明的是,缘由眼下大多数厂家采用的是线传动方案,在精度上无法把控,这也是因时的优势之一。另外一方面,也是用户在使用过程中比较关心的一个问题,即手指是否带力传感器或者说是力控功能进而感知力的大小。举个简单的例子,当抓取轻的东西可以用相对较轻的力,抓取重的东西可以调用大的力。这就要涉及到装配力传感器,一般来说,如果将传感器贴在指尖上面则成本比较高,因时在这方面采取了比较讨巧的方法,通过直线驱动设计,不论机器在什么位置承受到力的作用,都会通过这套肌肉系统传递回来。

钛媒体:在制造微型直线伺服驱动器遇到过哪些困难?

蔡颖鹏:第一,有很多常规的工业视图算法无法适用,其中涉及到传感器不支持、精度不够以及运算量太大等诸多问题,所以在这里只能说对算法做一些适配性的改良,但这种改良仍局限于理论上的研究验证;第二,不断的调试伴生了巨大的工作量。

需要额外说明的是,算法层面并不是工艺难度最大的,最大的难度还是源于制造本身,比如减速器中的小齿轮,一颗小小的齿轮我们就花费了将近一年半的时间,这涉及到齿轮的材料和齿轮本身的设计,我们尝试了非常多的方案,同时还要考虑量产、生产成本和高良品率等维度,此外,齿轮造出来后还需油封。

磁感设计材料加工工艺是一件很让人头疼的问题,举一个大家都能理解的例子,比方说伺服电机里边的一颗小螺钉,直径为1.2毫米但长度为20多毫米,这种螺钉在市面上买不到找人定制也难,只能自己研制。我们通过自己买设备,再研究工艺,这里我可以额外透露一点,天使轮我们拿到不多,只有400万,但是我们在生产设备就投入了600多万,而我们的研发人员占比也达到了1/4。

钛媒体:机器人灵巧手在商用上有何考量?

蔡颖鹏:商业级机器人主要考虑三个维度:第一是实用性,不能局限于科研或者表演性质,而是在于能完成工作;第二则是价格方面的考量;第三点在于耐用性。以灵巧手关键指标自由度为例,业内大都比较关注自由度,但越灵活未必是最好的,灵活度高会让整个系统变得更为复杂,其中会涉及到控制算法、传感器的硬件标准以及可靠性的问题。

需要注意的是,我们仍要思考另外一个硬性问题,即当下市面应用场景是否真的需要高灵活度的机器人物件?因此,我们在做机器人时,需要从市场的真实需求出发。

钛媒体:因时的定价策略是什么?出货量处于什么水平?同比去年销量如何?

蔡颖鹏:目前市面上能进行供货的只有我们一家,售价从800多到2000多元不等,这取决于性能参数以及是否带有力传感器,带力传感器会贵一些。在出货量方面,截至今年到8月底,目前出了1000多台,同比去年增长了约10倍。

钛媒体:可以理解成因时在微型直线伺服驱动器处于垄断地位吗?

蔡颖鹏:谈不上垄断,因为现在的产品需求仍不是很大,但是确实是只有我们一家能供货。

钛媒体:采购者大都来自什么行业?会集中在某个行业吗?

蔡颖鹏:就目前来看,下游仍比较分散,虽然我们的定位是一家机器人公司,但事实上我们的核心部件销售对象不限于机器人行业,我们也面向医疗、工业以及消费级市场,缘由该产品不同于整机,它更偏向于是长周期的产品。

在这里举个简单的例子,比如说从客户最早了解到产品,到采购样品再到我们研发试制,而硬件研发周期基本上是一到两年,所以我们的客户也基本会在周期里面产生,就像我们去年的一些客户,磨合一年半以上才双方才确认做一定的批量。目前我们在国内大概有100多家客户,其中有一部分开始商业批量购买,但总体来看仍很分散,没有哪一家采购特别大。

在产业上游,我们也看到一些机会,当我们产品刚研制出来时,在推荐产品的过程中我们发现好多其它行业的人带着需求找到我们,后来我们也转变思路了,因时虽然是做机器人的企业,但我们也可以为其它行业供货。

钛媒体:目前公司的估值大概是什么水平?目前公司运转如何?

蔡颖鹏:总体来说,做硬件的公司估值都相对较低,眼下我们已经进行了三轮融资,在今年5月份中赛、飞图投了我们的preA+轮,目前我们的估值在1亿左右。市场终要回归现实,投资人比较关心两个问题:市场空间究竟有多大?市场什么时候能够起来?在公司运转层面,眼下仍处于亏损,机器人行业并没有想象的那么美好,但我们产品销售增长率以及伺服电机核心技术是有目共睹的。

钛媒体:眼下工业互联网中特征值检修作为时下热门,您近期是否有其它方面的动作,比如在产品布局层面或者联合友商共建生态层面?

蔡颖鹏:我觉得还是要专注,尤其对于初创公司来说,首先在细分场景做到足够大的优势再考虑去扩展,把产品打磨好是首要前提。工业互联网的特征值检修关键在于大量的样本数据,算法模型其实相对简单,我们考虑过未来往这个方向做一些场景定制,这也是一个趋势,但不是因时现在工作的重点。

钛媒体:您对当下的机器人行业整体如何看待?对于未来,您有什么看好的方向?

蔡颖鹏:单从客户在因时的采购量以及与同行之间的交流来看,现在行业整体体量跟社会资本投入其实是有差距的,甚至可以说远远没有达到资本的预测。从行业总体来看是增长的,但是增速不会很快,3-5倍是我看到的大概情况,其中还有季节性波动的因素。

回归到本质我觉得机器人还是要面向制造业,制造业本身就不可能呈现特别大的爆发性增长,而是偏向于稳定的增长。除非做面向C端爆款玩具机器人,但其实我不认为它属于机器人领域,而是属于玩具消费品。我所讲述的仍是那些能真正实用的机器人。

我们公司定位是核心零部件与智能操作,我们真正的核心还是在智能操作这一块,核心零部件只是我们前期打的基础,智能操作才是未来的一个大趋势。

我认为智能操作有三个点,第一在于学习能力,比如当下工业机器人冷启动编程;第二是深化能力,深化是区别于工业机器人最大的一种,通俗的说就是机器人越来越智能,一件简单的事情它效率越来越高、能耗越来越低、速度越来越好等;第三个则是分享,分享类似于平台,你可以把它理解成APP store,机器人就像一部手机,我们可以通过软件层面迭代类似于装载APP完成指定的任务。

钛媒体:在从事机器人工作的这些年,您有没有遇到一些有趣的事,自己从中有没有悟出一些东西?

蔡颖鹏:当年诺基亚出的最后一款塞班系统的手机诺基亚N8,在国内找到搜狐帮它做推广,搜狐找到我们帮它定制一个机手机机器人,当时我们做了一个视图型的小机器人,当它收缩起来就像是一个蛋,手机便放置在这个蛋里,打开后可以走动、跑步以及跳跃,但后来诺基亚便不复当年了。机器人领域的玩家淘汰也与此相类似甚至可以说更为残酷,3-5年便是一个新的周期。

就机器人领域来说,硬件是硬伤,我们与国外的差距并不是在表面上能看到,在软件层面我们和国外的差距并不大,真正核心差距在于基础工业,以减速器与电机为例,原理上大家都一样,而是在于你用了什么样的原材料?材料怎么加工?加工工艺又是什么?有没有相关的加工设备?而因时能做的事,便是首先把自研伺服驱动器这块空白弥补起来。

(本文首发钛媒体,作者/桑明强)

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