中国拥有几乎最好的制造科研类机器人的条件——我在欧洲设计机器人所面临的问题

这篇文章将会分享，在机器人研究中，机器人本体在加工制造上的一些基本特征，同时会谈到作者个人在欧洲，大量的除技术层面以外所面临的政策性与事务性的烦扰，最后阅读完这篇文章，你会明白作者为什么说“中国拥有几乎最好的制造科研类机器人的条件”。
研机器人零件加工的特点
首先简要地谈一谈，在机器人研究中，机器人本体零件加工上的一些特点：

多为种类繁多而数量小的非标件

因为是科研性质，大多数的机器人本体都属于是样机，初始阶段的加工数目一般都是1台。而后续效果做的好的且迎合市场需求，进而落地产业化大规模生产的案例毕竟都是极少数，我们不做讨论。
同时需要机加工的机器人本体一般都是需要高装配精度和强度、结构复杂的关节式机器人，而尺寸较小且结构简单的一些仿生式机器人（如UC Berkeley的弹跳机器人Salto），则一般会使用3D打印件，无需外送机加工。
以上两点，即带来了种类繁多而数量小的非标零件的特性。这里可以举一个例子，作者最近完成了一款灵巧手（如封面图）的设计、加工与装配工作，经统计，每只机械手中需要机加工的铝合金种类有54个，但零件总数量只有184个。

文章插图

灵巧手装配过程中种类繁多而数量小的零件

加工精度、材料工艺要求"高而又不高"

这个特点其实很有意思，所谓的”高而又不高“其实就是说取决于对比的参考对象——即对比于一般的家电器械类，机器人零件的加工精度是远远高于的，但自然是达不到精密机床和航空发动机的精度要求。一般而言的经验之谈，对于腿足式机器人的尺寸维度，我们会说加工精度需要控制在
(2司)的即可。
直白来说，当前的科研类机器人（工业级机器人除外）鲜有在高速、高压、高负载的极端环境中应用的能力，同时对定位控制的精度要求也不高，长时间使用的可靠性也几乎不在设计的考虑之列，所以对材料工艺的要求也并不高，一般都是市面上常规的材料和主流生产工艺。
这边我可以分享一下，从我的项目经历中机器人零件常见的加工类型：
硬质铝（ERGAL 7075, Aluminum 6082等）+CNC+表面阳极氧化：一般做机器人主体结构承力件，较高的强度下重量轻；不锈钢（AISI316, 17-4PH, 13-8PH等）+CNC：一般做机器人核心承力件同时做力矩测量用，如关节力矩传感器的主体结构件；
钛金属（Ti-SB20, Ti-6246 AMS 2631 A1等）+CNC：一般做机器人核心承力、抗冲击件，如腿足式机器人的脚掌；
黄铜（OT 58等）+CNC：一般比较少见，多做关节驱动器中电机处的Housing，提高电机散热性能；
塑料（PVC, ABS等）+手模注塑+表面喷漆：一般做机器人的非承力外壳；
橡胶（UPX8400等）+手模注塑：一般做机器人的柔性件，吸收、缓冲碰撞用；

要求工期短、价格低

【中国拥有几乎最好的制造科研类机器人的条件——我在欧洲设计机器人所面临的问题】这两点都是相应的科研性质决定的。做科研账面上的核心要义是文章，科研文章的时效性要求作为文章支撑本体的机器人硬件需要有越短越好的加工工期，同时对于能省一分是一分的科研funding来说，自然无疑是希望在保证加工质量的情况下，越便宜越好。
中国机械加工业的竞争力
而对于以上三个科研类机器人零部件加工的基本特征，中国目前的机械加工业是很完美契合的——尤其是珠三角地区。从这3年半在欧洲做机器人机械零件加工的经历来看，中国珠三角地区的竞争力是碾压于德国和意大利的存在的，世界制造之都的名号不是白叫的。