最近朋友圈的一篇机器人行业调研文章《国产工业机器人现状思考》引起了同事间的热议。此篇文章除了显见的文字/逻辑疏漏、内容复制粘贴之外，同时还折射出了一部分行业调研文章的共同问题：不深入了解行业而轻易下断语。例如其中又一次出现了“控制系统是门槛最低的主要部件，我国已有多家厂商掌握”之类的错误表述。
    其实针对这个问题我曾经与几位行业内资深人士探讨过，大家都认为在工业机器人行业中，国内与国外差距最大的方面应该是控制器，所以我一直很好奇为什么在很多同行的反对这样说法的情况下，包含此类观点的文章为什么还频繁出现在各大专业媒体以及投资机构的市场分析报告中？
    究其原因，只能说国产工业机器人刚刚起步，研究的人少而不精，在当前“天下文章一大抄”以及众多资源涌入行业的大背景下，才出现如此多急功近利且损害行业利益的类同文章。
    行业的健康发展需要不同的声音，因此几位同事和我一起，与大家分享一些有关工业机器人控制系统的观点，行业内外的朋友可以一同探讨学习，主要内容包括：
    1.什么是工业机器人控制系统，如何定义？
    2.为什么控制系统对于机器人至关重要？
    3.走出“三大机器人核心零部件”的误区；
    4.现代工业机器人控制系统的设计原则；
    5.机器人行业的费米悖论；
    本篇将着重于前三个问题。
    什么是机器人控制系统？
   有关机器人控制系统更专业的定义和功能介绍，可以参考下一篇文章，这里我们使用类比的方式，参考计算机行业的分层形式来介绍机器人控制系统的范围，见下图：
        
    如同计算机的操作系统一样，机器人控制系统在整个工业机器人产业中，扮演了最基础的软件平台的角色。
    当你购买了一台工业机器人后，通过编程的调用其控制系统自带的基本功能可以满足很多场合的需求。如果自带的功能满足不了要求，那么可以选装某些特定行业的应用软件包，譬如打磨、力控、分拣、焊接、喷涂等。这就好比简单的图像处理我们可以使用Window自带的画图软件甚至PowerPoint来实现，但是如果要求更高，那么可以安装像Photoshop这样的独立应用软件。
    控制系统提供平台，应用软件在平台的基础上扩展应用范围，提升使用体验。
    在工业机器人发展的历史进程中，有很多优秀的细分应用软件公司，通过使用新的技术，研究新的工艺，在某个细分方向上成功拓展了机器人的应用范围。这些公司有的独立成长为了某个工艺领域的应用专家，利用与机器人厂家定制的专用机器人加自己独到的应用软件包在细分领域独领风骚，例如喷涂的DURR，焊接的CLOOS等；有的则成功被机器人整机厂商收购，其应用技术并入到机器人控制系统的框架中。
       
    这几年深度学习技术在机器人路径规划、视觉方面有不少应用案例，这些技术增强了机器人在面对非结构化环境时的应用水平，同时也解决了之前通过固定编程方式不能解决的一些应用问题，对于扩展机器人的应用范围有着积极的意义。做为机器人整机厂商，我们相信新的应用技术是机器人产业向前发展的重要推动力，也愿意同靠谱的合作伙伴共同成长。
    那做系统和做应用软件哪个难度更大，门槛更高？
    这个问题没有绝对的答案，取决于做的深度与广度。微软也不敢说一定能做出媲美Photoshop的图像处理软件，Adobe全力投入几十年也未必做不出Windows，最终的答案取决于公司的发展历程与战略取舍，相信每一位深耕行业的专业人士对此都会有自己的判断。
    但是如果故意混淆这两个不同层级的概念，故意贬低他人抬高自己，那要么是对行业缺乏正确的基本认识，要么就是在哗众取宠。理论成熟不代表门槛低，也不代表产品和产业成熟，内燃机的原理大家都明白，你做一台V8出来看看？
    控制系统门槛最低？错！
    Robot by definition is “software-driven mechanical system“。
    类似于电脑和手机，工业机器人是一种非常典型的软硬结合、机电一体产品。
   这样的产品都遵循这样一个原则：
    硬件决定性能边界，软件发挥硬件性能并定义产品（机器人）的行为。
    在相对成熟的市场中，当大家使用的硬件趋于一致时，通过软件来进行产品差异化并创造价值是常见做法。工业机器人行业经过几十年的发展，硬件进步速度已经大为减缓，主流厂家的硬件配置基本相同，国产厂家也可以购买到与进口品牌相差不多的零配件（当前价格会高不少），这时机器人的控制系统就成为了决定机器人性能和功能的主要因素。
  假如我们有两台机器人，配置分别如下：
    1.进口abb的机器人控制器+国产伺服系统+国产减速器+国产机械本体；
    2.国产机器人控制器+进口伺服系统+进口减速器+进口机械本体；
    那么哪一台的性能会更强，功能会更多？
    答案想而易见，没有人会认为第二种配备国产控制器的机器人能PK过第一种使用abb机器人控制器的机器人，即使性能好的方案除控制器外几乎全部使用了国产零部件。
    既然控制系统如此重要，而且到目前为止国内没有开发出可与市面主流机器人品牌原生系统性能接近的控制器产品，那为什么会有“控制系统门槛最低”的结论，或者说错觉？我觉得原因主要有三个：
    1.国内缺乏对机器人控制和整机产品研发有深入认识的团队和公司。对一个问题的正确判断有赖于对问题和背景的深入了解。国内工业机器人产业起步较晚，缺乏对高性能机器人产品研发有足够经验积累的团队和公司，误以为机器人只要能动起来那么控制系统就够用了，导致很多人错误的认为控制系统很简单。在后一篇文章中，我们将和大家探讨有关现代机器人控制系统开发的一些细节。
    2.国内机器人产品还普遍面向中低端市场，客户对国产机器人的性能几乎没有要求。在这种市场需求下，很多公司对自己生产的机器人产品仅仅要求可以动起来，满足一些精度、速度、功能要求不高的场合，那么使用第三方的控制系统或者使用各种运动控制卡拼凑的控制器是可以满足要求的。我们不能说这样的做法是错误的，因为市场需求决定产品定位与设计，既然中国存在大量低端的需求，那么这样的机器人产品也就有其存在的价值。但是在相对有限市场空间的工业机器人领域，长期面向低端的公司将无法获得足够的利润来支持其走向中高端，如果国内所有的厂商都是如此，那么国产机器人行业将极有可能重蹈机床行业的覆辙，在短暂的销量高潮之后，跌落回出货量很大但是大部分利润被国外CNC软件系统商拿走的境地。
    3.人们对于无法看到和无法直接对比的参数缺乏直观、准确的认识。像减速器这种看得见摸得着的部件，有经验的老师傅可以非常直观的看出国产产品与进口产品之间有多大差距。大众更习惯于关注看的见的差距，而忽略真正隐藏在背后的差距。这种现象其实在计算机行业也有可参考的例子，各位现在可以回想一下自己平时用的生产力软件（Office、CAD、CAE、科学计算、仿真分析、视频剪辑、音频编辑、平面设计等），有多少是国内厂商提供的？几乎没有。国内正版用户每年都需要付出巨额费用来购买这些软件产品。但是在你的印象中，听到国内外CPU差距很大是多久之前？听到有人谈中外软件差距很大又是多久之前？抑或从来没有听过软件差距很大的说法？中外生产力软件产品之间的差距可能没有芯片之间大，但是仍然不能掩盖国产专业软件的落后，也正是这种思路的蔓延导致了机器人控制软件不受重视。
   从1973年ASEA（1988年，ASEA和BBC Brown Boveri合并组成了现在的ABB公司）发布全球第一台全电动工业机器人到现在已经过去了40多年，期间虽然减速器和伺服系统方面一直在持续不断的进行减少体积、提高响应性、降低传动误差等改进，但是这种改进更准确的讲是一种循序渐进的改良而非突破。工业机器人的应用领域能从最初的用来组装变速箱扩展到现在的焊接、喷涂、装配、贴片、点胶、打磨、抛光、分拣、搬运、码垛、检测、注塑、切割、测量、冲压、包装等数十个领域，绝大部分靠的是机器人控制系统在架构、控制、规划、工艺流程、人机交互等方面的革新。
     以最近非常火爆的协作机器人为例，虽然有着与传统机器人很大不同的外观，但仍应该将其看做是在传统电机和减速器基础的产品创新，或者更准确的说是控制的创新与软件的创新。（协作机器人又是一个有众多误区的话题，改天再聊）
    走出“三大核心零部件”的误区
   控制系统、伺服系统、减速器被称为工业机器人“三大核心零部件”的说法由来已久，但是翻遍了Google也没找到这种说法是何时何地兴起，却又经常被人拿来当作论证的起点，似乎每个机器人都是买来三个主要零部件，再设计下机械本体和控制柜就生产出来了。
    如果跟行业外人士快速讲解机器人结构，那么这种说法也没有问题。但是作为行业内人士，尤其是机器人整机生产商，如果一直按照这个拿主要部件攒机器人的思路来思考，则很难做出优秀的产品。

现在国产机器人的情形像极了五六年前的国产手机。依靠各芯片厂家提供的解决方案，一个小作坊也可以迅速攒出来一款手机，这样的产品在一个尚未饱和＋尚未开化的市场也许有一席之地，但是等蓝海变成红海，首先被淘汰的会是粗制滥造的山寨货，然后是没有核心技术的二流品牌，能够撑到最后的是几个的国产巨头。这么成功的手机厂商最初可能也有过堆硬件的历史，但是最终的结果必然是通过优秀的整机设计和良好的软件适配找到了自己的发展之路。

设想若干年后的机器人市场，彼时的赢家，靠的也不会是市面上花钱就能购买的所谓“核心零部件”，而是拥有核心算法和完善功能的控制系统软件以及优秀的整机产品研发能力。因为机器人首先是“software-driven mechanical system”，是软件驱动的机电系统；作为系统整体而存在，也作为整体而设计。现实情况也正是如此：主流的机器人都是自有控制系统。硬件决定性能边界，软件发挥硬件性能并定义机器人的行为。任何一家想真正造机器人的厂家都不会放弃定义自家机器人行为的机会。

工业机器人的产业化在国内起步时间尚短，但是正在变得越来越热闹。作为行业从业人员，笔者深知做一款主流性能工业品的不易，往往历尽艰辛才能初窥门径，苦心孤诣才能有所突破。希望调研人员多做扎实的功课，而少下轻飘飘的断语，也希望各位同行可以相互支持，踏实做事，实在做人，共同成长，机器人行业的未来必然有国产企业的一席之地。

如果看到这里还认为机器人控制系统是门槛最低的“核心零部件”，那我只好就此打住。