清能德創(chuàng)電氣技術(shù)(北京)有限公司成立于2012年，至今正好10周年，十年磨一劍，出鞘成大業(yè)，作為國家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，清能德創(chuàng)現(xiàn)有2家全資子公司，并在北方、華東、華南、西南區(qū)域設(shè)有辦事處。公司以電力電子技術(shù)為核心，融合先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，通過持續(xù)創(chuàng)新，為機(jī)器人和智能制造裝備提供高端伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品、自動(dòng)化解決方案和優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，并已成為中國EtherCAT伺服驅(qū)動(dòng)引領(lǐng)者和中國工業(yè)機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)領(lǐng)先者。

　　以創(chuàng)新技術(shù)與產(chǎn)品為行業(yè)賦能

　　2012年12月，清能德創(chuàng)成立不久，就推出了第一款伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品CoolDrive A8，并在2013年1月份成為國內(nèi)首款通過ETG一致性認(rèn)證的伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品。該產(chǎn)品采用共直流母線結(jié)構(gòu)，靈活擴(kuò)展并降低能耗，同時(shí)集成功能安全技術(shù)，為機(jī)器人系統(tǒng)提供安全保障。在當(dāng)時(shí)，只有國外品牌的高端產(chǎn)品系列才具備這樣的功能和結(jié)構(gòu)，清能德創(chuàng)瞄準(zhǔn)了市場空白點(diǎn)，研發(fā)了適合當(dāng)下中國市場的高端伺服，在技術(shù)上參照歐美標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)又將成本控制在客戶可接受的水平，推動(dòng)了EtherCAT伺服在中國市場的應(yīng)用。2014年，清能德創(chuàng)針對(duì)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)率先推出了一款專用的多軸一體伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品CoolDrive R系列，其中R就代表著機(jī)器人(Robot)，該產(chǎn)品采用多軸一體化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊、便于安裝調(diào)試，同時(shí)采用多種振動(dòng)抑制算法，適合多類型機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)特性。產(chǎn)品一經(jīng)推出就迅速在機(jī)器人行業(yè)打開了門路，清能德創(chuàng)也由此成功實(shí)現(xiàn)機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)核心零部件的進(jìn)口替代。。

　　除了堅(jiān)持產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新以外，清能德創(chuàng)也非常注重對(duì)于產(chǎn)品可靠性和品質(zhì)方面的要求，產(chǎn)品先后通過了ETG一致性認(rèn)證、CE認(rèn)證、RoHS認(rèn)證和TUV安全認(rèn)證等比較嚴(yán)苛的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)產(chǎn)品高標(biāo)準(zhǔn)的要求，也使清能德創(chuàng)獲得了國家的認(rèn)可，取得了國家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)、北京市專精特新“小巨人”、北京市企業(yè)科技研究開發(fā)機(jī)構(gòu)等資質(zhì)。10年來清能德創(chuàng)通過和國內(nèi)眾多機(jī)器人知名廠商如新松、埃夫特、錢江、珞石等合作，持續(xù)提供產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)，形成了長期合作的生態(tài)伙伴關(guān)系，通過這種合作，也使得清能德創(chuàng)成長為機(jī)器人伺服系統(tǒng)的領(lǐng)先企業(yè)之一。

　　國產(chǎn)機(jī)器人的發(fā)展之路

　　清能德創(chuàng)一路的發(fā)展和我國國產(chǎn)機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展是十分契合的，從國家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的2012—2021年中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量可以看到，國內(nèi)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)從無到有，從小到大的發(fā)展趨勢(shì)還是比較明顯的。

圖1 2012-2021年中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量變化(單位：臺(tái)，%)

　　(資料來源：國家統(tǒng)計(jì)局，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院)

　　https://new.qq.com/rain/a/20211117a07uac00

　　(1)從無到有

　　我國在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)研究其實(shí)不晚，包括哈工大、沈陽自動(dòng)化所等，但從產(chǎn)業(yè)上來講，國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人走上產(chǎn)業(yè)化的路線是在2008年之后，2012年逐步切入市場，并且是在傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)開展“機(jī)器換人”開始的，尤其是一些環(huán)境惡劣、工序簡單、性能不高、成本較低的場景。這樣的應(yīng)用場景對(duì)工業(yè)機(jī)器人的要求并不高，在外資品牌機(jī)器人價(jià)格高昂和招工越來越難的情況下，國產(chǎn)機(jī)器人的性價(jià)比逐漸勝出，但是主要集中在中低端的應(yīng)用。

　　雖然做的是中低端產(chǎn)品，但是國產(chǎn)機(jī)器人在最初幾年仍然面臨著生存困境，因?yàn)樵阡N售額、利潤都不高的情況下，成本卻非常高，為什么呢?因?yàn)闄C(jī)器人的三大核心零部件精密減速器、機(jī)器人控制器和伺服系統(tǒng)，初期基本幾乎全部依賴進(jìn)口，并且這三大核心零部件的成本超過了整個(gè)機(jī)器人單機(jī)成本的70%。

　　在這種情況下，清能德創(chuàng)率先解決了驅(qū)動(dòng)器這個(gè)細(xì)分領(lǐng)域的國產(chǎn)化問題。2014年清能德創(chuàng)推出了CoolDrive R系列，并在2016年推出了進(jìn)階產(chǎn)品——緊湊型多軸一體化驅(qū)動(dòng)器CoolDrive RC，這兩個(gè)系列實(shí)際上也是清能德創(chuàng)近年來在工業(yè)機(jī)器人行業(yè)里的支柱產(chǎn)品，占整體銷量的很大比例。這兩個(gè)產(chǎn)品同時(shí)也大幅降低了國產(chǎn)機(jī)器人的成本。

　　(2)變局

　　2018年，全球經(jīng)濟(jì)格局發(fā)出較大變化，除中美貿(mào)易戰(zhàn)外，全球經(jīng)濟(jì)都比較低迷，尤其是機(jī)器人聚集的兩大行業(yè)汽車和3C行業(yè)低迷，對(duì)機(jī)器人的整體發(fā)展產(chǎn)生了很大的負(fù)面影響。與此同時(shí)，國外廠商加碼國內(nèi)市場，紛紛建廠或擴(kuò)大產(chǎn)能，其目的就是降低成本。國內(nèi)部分機(jī)器人企業(yè)則通過并購，融資等方式，快速補(bǔ)齊短板，增強(qiáng)實(shí)力，應(yīng)對(duì)日趨激烈的市場競爭。同時(shí)。

　　從2019年國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用行業(yè)分布及份額統(tǒng)計(jì)可以看到，相比2016年的數(shù)據(jù)主要集中在搬運(yùn)、上下料、焊接等行業(yè)，國產(chǎn)機(jī)器人進(jìn)入的細(xì)分領(lǐng)域越來越多，有些企業(yè)還在細(xì)分領(lǐng)域成了龍頭企業(yè)。

　　在國產(chǎn)機(jī)器人從無到有、從小到大的過程中，這部分國產(chǎn)機(jī)器人廠商做對(duì)了哪些事情?一是，拓寬渠道，深耕細(xì)作。前面我們看到進(jìn)口品牌基本上集中在汽車和3C行業(yè)這兩個(gè)領(lǐng)域，并且應(yīng)用量大，利潤高，國產(chǎn)品牌不跟他們正面競爭，拓寬其他的賽道也就是不同的下游行業(yè)，因?yàn)槲覈鴵碛腥澜缱钊墓I(yè)體系，相關(guān)的產(chǎn)業(yè)鏈基本上都能找到，這里面實(shí)際上有非常多的市場機(jī)會(huì)。二是，要想抓住這個(gè)機(jī)會(huì)，還要做的是技術(shù)驅(qū)動(dòng)、注重研發(fā)，對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品來說，最主要的還是產(chǎn)品能不能滿足行業(yè)客戶的要求，只有達(dá)到需求，客戶才可能會(huì)考慮去采購國產(chǎn)機(jī)器人，所以行業(yè)定制、需求優(yōu)先也很重要。我們看到很多國產(chǎn)機(jī)器人在做行業(yè)定制，尤其是在很多新的行業(yè)里，像鋰電池、光伏等，很多國產(chǎn)機(jī)器人都在為整個(gè)行業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈打造整體的解決方案，不同的工序提供不同的定制化的工業(yè)機(jī)器人，以增加客戶的粘性。實(shí)際上這是非常好的一個(gè)方式，因?yàn)樵谶@種新的行業(yè)里，國產(chǎn)機(jī)器人和進(jìn)口機(jī)器人在同一個(gè)起跑線上，大家對(duì)行業(yè)的需求都處在摸索階段，相信以國內(nèi)企業(yè)的響應(yīng)性和服務(wù)能力來說，他們可以做得很好。

　　(3)如何從大到強(qiáng)

　　中國已經(jīng)連續(xù)多年是世界最大的工業(yè)機(jī)器人市場，但是從市場份額來看，實(shí)際上還是以進(jìn)口機(jī)器人的市場份額為主，國產(chǎn)機(jī)器人的市場份額一直保持在30%左右。如何使國產(chǎn)機(jī)器人從無到有、從小到大，然后再從大做到強(qiáng)?

　　作為核心零部件廠商，清能德創(chuàng)是怎么做的呢?首先，我們要提升伺服性能，使系統(tǒng)具有更小的位置跟隨誤差，更短的整定時(shí)間，更好的振動(dòng)抑制算法，更緊湊的體積，更高性能的配套電機(jī)。在提高伺服適配能力方面，則需要產(chǎn)品具備更靈活的硬件架構(gòu)，同時(shí)能提供更加復(fù)雜的機(jī)器人運(yùn)控算法。

　　清能德創(chuàng)全新機(jī)器人伺服解決方案

　　清能德創(chuàng)CoolDrive R和CoolDrive RC兩款產(chǎn)品在市場上得到了大量廠商的認(rèn)可，但是畢竟推出的時(shí)間比較長，雖然滿足了當(dāng)時(shí)的市場環(huán)境，但是在未來充滿變局的情況下，國產(chǎn)機(jī)器人廠商都在提升自己的技術(shù)水平，向更高端的應(yīng)用領(lǐng)域去進(jìn)發(fā)，清能德創(chuàng)也要為客戶提供更新的產(chǎn)品平臺(tái)。經(jīng)過差不多兩年左右的研發(fā)，2021年清能德創(chuàng)推出了兩個(gè)全新的伺服產(chǎn)品，CoolDrive RD和CoolDrive RA，涵蓋了1kG ~ 800kG全類型多軸工業(yè)機(jī)器人。全新的硬件平臺(tái)使它性能更優(yōu)越，多年行業(yè)積累使其功能更強(qiáng)大，同時(shí)，模塊化結(jié)構(gòu)使其搭配更靈活。有幾個(gè)關(guān)鍵性能指標(biāo)：一是電流環(huán)的更新時(shí)間，只有2.5μs，算下來一秒鐘可以更新40萬次;其次是速度環(huán)響應(yīng)頻率有3kHz，這也達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平;再次是電流采樣精度從原來的12位提升到了16位;最后，編碼器分辨率達(dá)到23bit，這些與前代產(chǎn)品相比性能有了質(zhì)的飛躍。

　　(1)全新伺服平臺(tái)

　　標(biāo)配機(jī)型是四軸一體伺服驅(qū)動(dòng)和六軸一體伺服驅(qū)動(dòng)，6款標(biāo)準(zhǔn)伺服軸模塊，可靈活搭配，適應(yīng)不同負(fù)載、臂展的機(jī)型。另外，體積小巧，降低電氣柜尺寸，采用快接端子，接線更加簡單，獨(dú)立散熱風(fēng)道，易于防塵、提高散熱效率。

　　(2)全新伺服功能

　　系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)：通過辨識(shí)系統(tǒng)參數(shù)并進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，既可以提高單軸的響應(yīng)特性，也可以保證多軸響應(yīng)的一致性，進(jìn)而并保證機(jī)器人末端軌跡的精確控制。

　　自動(dòng)剛度調(diào)整：僅需選擇對(duì)應(yīng)剛度等級(jí)，系統(tǒng)自動(dòng)完成相關(guān)參數(shù)匹配，可快速完成單軸設(shè)置，大幅縮短調(diào)試時(shí)間，降低人員要求。

　　模型振動(dòng)抑制：將機(jī)器人負(fù)載加入被控模型，消除反共振頻率，從而有效抑制低頻振動(dòng)，提高機(jī)器人的運(yùn)行穩(wěn)定性。

　　自動(dòng)防“點(diǎn)頭”：即自動(dòng)靜態(tài)平衡力矩補(bǔ)償功能，無需控制器參與，即可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人任意姿態(tài)下的啟動(dòng)瞬間，都可“紋絲不動(dòng)”。

　　碰撞保護(hù)功能：工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)行過程中，可能與周邊設(shè)施發(fā)生碰撞，通過該功能，可快速切斷(500μs)軸電機(jī)出力，防止造成夾具、焊槍等設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞。

　　(3)高性能伺服電機(jī)

　　TD系列高性能伺服電機(jī)與上代產(chǎn)品相比，尺寸縮短 20%，優(yōu)化電磁回路后溫升降低 20%，這樣整個(gè)電機(jī)運(yùn)行的可靠性穩(wěn)定性就得到了很大的保證，同時(shí)采用多圈絕對(duì)值 23bit的編碼器來保證控制的精度，另外軸端面跳動(dòng)做到只有 1絲，減少運(yùn)行噪聲和振動(dòng)。

　　清能德創(chuàng)這十年，也是國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人從無到有，有小到大，高速發(fā)展的十年。未來，清能德創(chuàng)將繼續(xù)秉承技術(shù)創(chuàng)新的理念，為用戶、為行業(yè)提供更具競爭力的高性能伺服系統(tǒng)，用我們的技術(shù)，用我們的產(chǎn)品，用我們的服務(wù)，賦能客戶，賦能行業(yè)，與合作伙伴共同成長，為國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的能量。