对话傲鲨智能张华:外骨骼机器人,终将走向全民时代
“我们最终是要将民用级外骨骼机器人做到万元以内,让大家能用买一部手机的钱买到外骨骼机器人。”
看过《流浪地球》的人,对达叔(吴孟达)饰演的韩子昂都会留有深刻印象,然而,鲜为人知的是,当时达叔在拍摄这部电影时,需要穿上几十公斤重的外骨骼机器人,“一条戏拍下来就得马上吸氧”,实际上,穿上这样笨重的外骨骼机器人,即便是青年演员,整场戏拍下来也难免要脱一层皮。
不过,这些演员最终还是坚持了下来,于是就有了2019年《流浪地球》这部科幻电影的风靡全国。
2021年,就在人们依然停留在《流浪地球》的科幻世界中时,《流浪地球2》已经进入到紧张的筹备期,《流浪地球2》虽然在叙事上是《流浪地球》的前传,但有了上一部电影的基础,导演郭凡在这部电影的创作中更大胆、也引入了更多科技元素。
这其中,自然也少不了科技感十足的外骨骼机器人。
2021年7月的某一天,《流浪地球2》导演组来到位于上海杨浦区的一家机器人公司进行实地考察,他们听说这里有一家公司拥有全系列外骨骼机器人(上肢、腰部和下肢)产品,当时的导演组正缺一个这样的梦想赞助商。
为此,他们循迹而来,最终从这家公司带走了9套外骨骼机器人。
“后来在《流浪地球2》电影中,站在太空电梯下救援的那些人身上穿的外骨骼机器人就是我们赞助的,”傲鲨智能CMO张华告诉至顶网,“电影中用到的这些外骨骼机器人就是我们真实为客户提供的外骨骼机器人,拍摄前只做了一些做旧处理。”
汽车工厂隐秘的“角落”
1908年9月27日,第一辆福特T型汽车走下生产线,采用流水线装配制造技艺生产让T型汽车成为了第一辆广泛走入民众家庭的汽车,在之后的百年发展中,汽车工业在自动化、信息化道路上不断“狂飙”,如今已经成为了制造业的金字塔尖。
在大部分人的认知中,如今的汽车生产工厂是一个高度自动化、无人化的工厂,实则不然。
汽车的整车制造过程分为四大工艺:冲压、焊接、涂装、总装。在总装环节,至今仍需要大量人力来覆盖相应的工作,尤其是在汽车混线生产成为常态、汽车车型越来越多样化的当下,汽车中的零部件种类越来越多,总装环节工人用到的工具也就越来越多,甚至汽车的油箱、水箱、空调中一个15-20公斤的部件,也需要考虑是新加一个吊具(汽车生产环节应用颇为广泛的起吊搬运机械),还是通过其它什么办法实现。
曾在上汽通用工作过的徐振华,深知这其中的改革难题,因而在创办傲鲨智能并研发出第一代外骨骼机器人时,第一个想到的应用场景就是汽车总装环节。
张华告诉至顶网,“我们在车厂里基本会为外骨骼的应用选择两类场景:一类是因姿势导致的长期承重场景,例如车厂总装环节中一些工人需要不停举着枪打铆钉;另一类是柔性生产场景,例如针对汽车中某个20公斤重的部件,单独加装一个吊具成本又高又占空间,这时选配外骨骼机器人就更划算。”
2019年年底,傲鲨智能第一台外骨骼机器人正式交付给了上汽通用汽车凯迪拉克工厂,成立不到两年,傲鲨智能外骨骼机器人迅速拉开了商业化帷幕。
参与到汽车生产环节,外骨骼机器人实际上主要用于已有工厂生产模式升级的工位改造中。在一些新建的车厂中,ME工程师往往已经将此前总装环节用到的吊具规划进了各个工位中,那些没有加装最新吊具的老旧车厂则需要在加装吊具和引入外骨骼机器人之间做出选择。
张华在这几年的实地走访中发现,“虽然车企每年都会发布多个型号的新车,但目前还没有听说哪家车企动工在新建工厂。”
这样看来,外骨骼机器人在汽车工业中有巨大的应用基数和潜力,不过,张华也指出,“由于多应用于老旧工厂的工位改造,每家车企都有自己的阶段性考虑,目前车企大都只是向我们采购几套产品,还没有向我们大规模采购外骨骼机器人的车企。”
张华告诉至顶网,“外骨骼机器人最刚需的其实是机场、电力、煤矿这些特种行业。”
最好的“敲门砖”
2020年,就在傲鲨智能外骨骼机器人正式迈入商用阶段后,他们的产品不仅进入了汽车市场,也出现在了一些机场、电力行业项目的POC中。
这一年,无论是在汽车市场,还是机场、电力行业项目中,能看到的,都还是傲鲨智能第一代商用外骨骼机器人产品,在此之前,傲鲨智能的研发团队就这一产品进行了长达两年的市场调研和闭关研发。
外骨骼机器人看似结构简单,然而要具体研发一款商用外骨骼机器人,这其中有着诸多不为人知的艰辛。
以用户感知度不高、却关乎产品成败的材料选型为例,选用的材料太脆或太柔都难以满足外骨骼机器人实际应用需求。因而,在产品研发初期,傲鲨智能的研发团队与巴斯夫、迪斯迈、杜邦等材料领域几家知名厂商先后进行了多次交流,甚至也找来国外材料应用方面比较出色的外骨骼机器人产品进行了大量研究学习。
“外骨骼穿在人身上,对细节要求特别高,甚至不亚于手机对细节的要求,我们当时也像很多手机厂商一样,买来一批友商的外骨骼机器人去研究分析。”虽然外骨骼机器人和手机两类产品相距甚远,张华依然喜欢将两类产品进行类比分析。
当时,傲鲨智能经过研究分析发现,一家日本外骨骼机器人厂商的外壳做得很好,另一家荷兰外骨骼机器人厂商的软包材料选型很好……,对这些产品细节的研究学习,也为傲鲨智能后来第一代外骨骼机器人的材料选型打下了基础,最终,傲鲨智能第一代外骨骼机器人由航空铝合金、碳纤维、工程塑料组成的融合材料制备而成。
不过,傲鲨智能在材料选型上也并非一路坦途。
“一个男性平均体重在70-80公斤左右,再搬一个30-50公斤的重物,人的重量加上重物的重量,特别是在弯腰搬重物时,机器受力强度非常大,在早期产品验证过程中,由于材料配方没有设计好、材料强度没有把控好,机器受力后直接拉崩的情况也经常出现。”
开模是另一个硬创团队产品下线前必须面对的一道关乎生死的难题。
2020年初,为了保证开模的成功率,傲鲨智能技术团队选择先从“局部”进行开模,例如先就某个电机外壳进行开模,开模之前还要通过3D打样将整个零件打印出来并进行拼装、进行大量验证测试。
张华解释称,“因为我们的外骨骼机器人属于大模,不像手机或无人机这样产品的模具那么小,这也是为什么傲鲨智能要先通过3D打印对局部零件测试并开模。”
开模工艺又主要分为注塑成型和吸塑成型两类,注塑模具价格昂贵,往往会与吸塑有至少10倍的价差。傲鲨智能最早选用的是吸塑成型工艺,但由于吸塑成型工艺存在手工精度不可控的问题,这导致产品在低温环境下较脆,设备容易折断。
后来是傲鲨智能CEO徐振华下了很大的决心才换到了注塑工艺,“因为注塑的开模成本实在太高了,第一次看到模具时我们也很震惊,这套注塑模具有好几吨,当时我们开玩笑说:这样一个模具卖铁也能卖不少钱。”
除了这些关乎企业生死存亡的重要抉择,在第一代外骨骼机器人研发过程中,傲鲨智能逐渐建立起了一套自研产品体系。
外骨骼机器人和普通六轴机器人整体结构类似,同样是以伺服电机作为核心驱动,于是,傲鲨智能自研了伺服电机;要驱动外骨骼机器人,就要有一整套软件算法进行支撑,于是,傲鲨智能自研了算法平台。
张华特别提到,“由于商用外骨骼机器人不像医疗外骨骼机器人毛利那么高,我们没有足够的成本空间去选购国际大牌的电机或减速器,因而我们团队在成立前两年时间里,主要精力就是在做底层核心技术的自研。”
当时傲鲨智能在内部对研发人员的要求颇高,甚至提出了要做“芯片级”研发的目标。值得注意的是,傲鲨智能当时提出的“芯片级”研发不是说要研发芯片,而是将硬件打散到“芯片级”进行自研,以伺服驱动单元为例,傲鲨智能团队自研了驱动器、编码器,然后向供应商提需求,定制了自己的动力单元。
这样做的好处是,原本医疗领域动辄百万的外骨骼机器人,傲鲨智能在2020年研发出的面向制造业领域的外骨骼机器人直接将售价降到了十万以内,即便是结构更复杂、成本更高的下肢外骨骼机器人,售价也被打到了二三十万。
商用市场对价格高度敏感,通过“芯片级”技术自研,傲鲨智能外骨骼机器人在进入各类市场时就有了一块好用的“敲门砖”。
当“小步快跑”遇上“黑天鹅”
2021年,当《流浪地球2》导演组找到傲鲨智能时,原本是希望傲鲨智能能为《流浪地球2》做一款全新的外骨骼机器人概念机,然而由于时间问题,这款原本要交由傲鲨智能定制的产品最终未能如愿问世。
“当时导演组只给了我们3个月的时间,希望我们完成这款概念机的整机交付,这当中涉及到工程化技术选型、软硬件协同开发、加工定制等问题,我们当时经过测算,要想实现我们预想的效果,至少需要6个月,”张华回忆道。
另外一个考虑是,如果只有3个月时间的话,即便团队能够做出一款外骨骼机器人,也和《流浪地球2》道具组做出的道具不会有太大差别,这也就违背了二者合作的初衷。几经考虑,最终这款概念机还是交还给了《流浪地球2》道具组自行制作,傲鲨智能则是为《流浪地球2》赞助了9套外骨骼机器人(上肢、腰部、下肢各3套)。
彼时,《流浪地球2》导演组带走的,已然是傲鲨智能第三代外骨骼机器人。
作为创业团队,在过去几年里,傲鲨智能以每年一代新品的速度更新着产品,如果从整体产品架构上来看:傲鲨智能在1.0版本中完成了底层技术搭建,2.0版本做了局部开模,3.0版本做了整体开模,最新的4.0版本、也就是2022年发布的第四代外骨骼机器人在外观上已经看不到任何裸露的布线和金属器件。
张华告诉至顶网,“我们不可能像大企业那样两三年做一款精品,我们这几年一直秉持的是小步快跑原则,这样做的好处是可以快速验证、快速把产品做成熟。”
也就在傲鲨智能第三代产品正式进入市场后,两个外骨骼机器人刚需市场为傲鲨智能打开了大门。
第一个是机场,具体而言是航空物流。
在全国各大机场的地面服务工作人员中,有一类专门负责将行李搬运到飞机货仓中的工作人员被称作行李操作员,他们每天每人要弯腰400多次,以完成上万件行李的分拣装卸,这项工作非常“费人”,身在其中的工作人员平均职业寿命一般都不会超过两年。
随着中国人口老龄化日益加剧,90后、Z世代逐渐成为当下社会主力,我国人口红利逐步消失,机场中这些工作强度高的岗位面临着严重的招工难问题,各大机场开始考虑通过引进新设备,提升工况及工作效率。
疫情前,北京大兴、上海浦东、深圳宝安等多个机场已经开始尝试通过引入外骨骼机器人来改善行李操作员的工况和效率,当时傲鲨智能的外骨骼机器人也进入了这些项目的POC环节,“大兴机场是目前全国最好的机场,当时大兴机场刚开航,我们想将这里做成我们的标杆项目,结果碰上三年疫情,大家出行受阻,机场航班大量取消,我们在机场的项目推进也就慢了下来。”
不过,即便是在这样动荡的局势下,傲鲨智能还是实现了稳步增长,张华告诉至顶网,“自2020年正式开始商业化后,傲鲨智能营收一直保持着50%-100%的增速,并在2022年实现了盈亏平衡。”
这一年,傲鲨智能累计出货量超500套,张华称这是“小规模量产”,接下来才是真正的战役。
规模化前夜,民用级上线
在做商用产品时,定制化是机会,也是产品迈向规模化需要迈过的一道坎儿。
电力行业就是一个对定制化有着较高要求的行业,也是对外骨骼有刚需的一个行业。
2021年,某电力公司找到傲鲨智能公司,采购了多套腰部外骨骼机器人,这些外骨骼机器人被配给了这家电网公司的一个工班班组中,身穿外骨骼机器人的工人要做的工作是在城市地下狭小的管廊中将线缆抬到一个特制的支架上。
如今的城市中已经很难看到密集的高压线网,这是因为大部分高压线被“埋入”了地下,在埋入地下时,为了防止潮湿地面腐坏电缆,往往又需要将电缆放到支架上。地下管廊空间狭小,大型机器无法进入,这个工作往往只能交由人工靠蛮力将电缆抬升到支架上,长期从事这项工作的人,往往都会落下严重的“腰伤”,外骨骼机器人的应用,正是为了改变这一现状。
张华告诉至顶网,“这就是B端产品的特殊性,每个行业都存在一些个性化需求,需要我们去做一些定制化开发。”
过去几年里,傲鲨智能在做标杆项目时,也针对客户的个性化需求,做了不少相关工作,不过,张华认为,外骨骼机器人未来的市场空间有可能会超过协作机器人、服务机器人,而今年傲鲨智能外骨骼机器人也将迈入规模量产阶段。
为此,傲鲨智能也适时调整了销售策略,引入了集成商这一重要角色,通过在垂直领域有一定技术开发经验的集成商完成外骨骼机器人的定制化开发工作。
据张华介绍,目前傲鲨智能在电力、金融等领域已经有了自己的集成商,傲鲨智能现在基本不再做直营业务,而是直接由集成商服务客户。
2023年,傲鲨智能在产品策略上还做出了另一项重大改变——做民用级产品。
张华告诉至顶网,“无论是做B端产品,还是做工业级产品,我们最终都是希望外骨骼机器人能够走向民用市场,我们现在有一款民用级外骨骼机器人已经完成原型机研发、进入到了测试阶段,预计会在今年年底或明年年初正式发售。”
关于这款民用级产品,张华也向至顶网透露,“这款产品会更轻巧,也更便宜,我们最终是要将民用级外骨骼机器人做到万元以内,让大家能用买一部手机的钱买到外骨骼机器人。”
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