今年3月,深圳国际工业制造技术及设备展览会上,12号馆D28展区被围得里三层外三层,人们传阅着有限的宣传海报,不断询问讲解员:“你们说的那款开创国内先河的‘磁悬浮魔毯’,到底长啥样?”
而这款磁悬浮魔毯的开发者,增广智能创始人兼CEO黄安杰,此时已经跑到别的展区参观去了。他还发了一条朋友圈:“你可能看不到我,但你能看到我们的产品,不亏。”
在这样一位喜欢以产品说话的创始人领导下,国产电动执行器供应商增广智能,在近一年内成功完成两轮融资,融资总额接近亿元人民币。投资方包括博世创投(Bosch Ventures)、佛山市国有资本以及凡创资本等知名机构。其客户群体覆盖了3C电子、锂电、医疗、汽车等多个行业的大型头部企业,并且还在不断扩张。
为什么增广智能可以在短期内连续获得VC认可?在工业领域,增广的产品为何能服务诸多跨领域的头部企业?
黄安杰认为,首先是增广出身工厂、扎根工厂的基因,打造了真正符合工业自动化需求的产品。他用了一个很形象的说法:“增广智能的产品是从自动化流水线上长出来的,服务于流水线,自己也组成了流水线。”
与此同时,增广从一开始就确定了要做自动化领域的“高端国产替代”,不仅几乎所有软硬件技术都是自研,其效果也已经向国际巨头看齐。
黄安杰告诉小饭桌:“在工业自动化领域,产品的实用性和可靠性是生产的核心,而要持续增长,只能靠持续创新,在这一点上,国产企业同样不能输给国际巨头。”
国产替代本质上是两个词——国产+替代。
虽然投国产替代逐渐成为投资界共识,但投什么样的国产,以及完成哪些领域的替代,仍是两个最现实,却最难以处理的问题。
对此黄安杰认为,要做就应该做复杂行业的高端国产替代,比如“以精密力控技术撬动高端设备市场”。
众所周知,自动化设备在智能工业生产中,占有非常重要的地位。
但在以往,国内自动化设备市场,长期被国外品牌所占据。黄安杰告诉小饭桌,从电动夹爪到推杆、滑台,国外品牌基本都占据垄断地位,市场占比可达90%以上。
不仅如此,由于国外品牌都是国际大厂,其生产的自动化设备不但成本高昂,在很多特定场景也无法随着客户需求调整。用黄安杰的话来说:“国际大厂肯定不会长期呆在国内工厂一线,更不会因为某几个客户需求而改版,这就是国产替代的价值。”
16年工厂一线的经验,让黄安杰更加了解自动化产线的需求,因此其早在2015年就意识到“电换气+力控工艺”会是未来工业自动化的两大方向,增广智能的产品也大体依照这两大方向进行研发。
首先“电换气”是指以电动设备取代气动设备。通过动能升级,电动设备能比气动设备用更低成本,更高效率完成生产。
当然在国内,做电动执行器本体的制造型企业不少,但能同时拥有全自研运动控制技术和丰富执行器产品线的企业不多,增广智能是其中比较少有的存在。
比如增广自主研发的智能推杆,就是通过电动替代了传统液压缸、气缸。通过简化推杆结构,并以电力增减驱动推杆,增广的智能推杆在精度、响应速度以及稳定性等方面,效果都要超过气动设备。
另一方面,除了基础动能升级,黄安杰还发现,客户对力量控制的需求,正成为自动化产线的现实痛点。
比如在手机出厂前,手机厂商都需要对手机指纹识别区域进行按压测试。主要是通过模拟人手按压指纹的过程,监测指纹识别成功的压力情况,以此判断产品的指纹识别模块是否合格。如果力量过大会损伤屏幕,如果力量过小,无法触发指纹识别。
换言之,只有自动化设备能模拟人手真实触感的力度,才能真正完成自动化测试。
而黄安杰表示,增广智能自研的精密力控推杆,已经拥有了接近人手的精度。
在检测过程中,增广精密力控推杆会先接近指纹识别区域,然后用推压模式按压指纹识别模块区域,基于精密压装检测系统,推杆会收集对应的压力数据,当指纹识别通过后停止按压。通过对比收集的数据和预设的标准数据,判定手机指纹识别模块是否合格。
要完成以上诸多步骤,核心在于力控技术。
通过扎根不同类型的生产型客户,对复杂多样的现场实况进行调研,增广智能在2019年便率先提出了SoftForce®精密力控的概念。
这是一套将自研的精密运动控制的系统,结合高刚性的力传感器和算法,应用于旗下的执行器产品。使增广智能较之市面一般性的电动执行器产品,可以实现高出10-100倍的力量控制精度,最高的力控精度达到±0.01N。
黄安杰表示:“正是在基于市场需求提出精密力控概念,并将之应用产品后,增广智能的商业化速度才一路加速,得以从3C领域向更多行业拓展。”
横向对比增广服务的客户,小饭桌发现,其横跨的领域跨度相当大。
小到精确至毫米的3C电子和半导体行业,大到锂电池装备甚至汽车部件组装,增广都能通过自研的自动化执行器,完成客户需求。
黄安杰告诉小饭桌:“国产替代不是简单的模仿,而是通过技术创新实现产品升级,推动产业向更高附加值的方向发展。尽管客户来自不同的行业,但他们对力控技术的底层需求是相通的。因此,掌握了核心力控技术,就奠定了向更多领域拓展的基础。“
黄安杰特别强调了软件和算法的重要性。他指出,在自动化领域,部分机械硬件的迭代速度相对较快,通常一到两年就能完成优化。相比之下,由于底层框架研发和客户验证等多重因素的影响,软件算法控制的研发难度更大,迭代速度也相对较慢。
因此,自2015年成立以来,增广智能组建了由算法、软件、电子、机械工程师组成的研发团队,背靠中国力触觉的领军人物、东南大学宋爱国教授及其博士团队,增广智能从编写第一行代码开始,至今已投入7年时间来完善执行器的控制技术。
目前,增广团队以软硬件结合的策略,其自研的智能夹爪、智能推杆等多样化的硬件执行器,已经成功服务了从3C电子到锂电、医疗、汽车等多个领域的客户,其中不少还是世界五百强企业。
比如在某国际巨头的智能手表表带弹簧按压键检测中,由于弹簧尺寸微小,传统的检测设备难以准确识别其按压的合格率,以往一直依赖人工检测。然而,人工检测存在主观性,可能导致误判,检测周期和成本也居高不下。
增广智能推出的精密力控型直驱推杆,就提供了一种创新的解决方案。
该设备是一个结构简洁的执行器,内置力传感器,安装方便。通过与软件平台的配合,它能精确控制并输出恒定、微小的力进行按压,同时采集卡扣的形变量。通过将采集到的数据与预设的标准力曲线进行自动拟合比对,系统会自动判断产品是否合格(OK/NG)。
据黄安杰透露,该解决方案的检测准确度高达99.9%,显著高于人工检测,有效提升了表带的合格率。
随着服务的客户领域变得更多、更杂,黄安杰认为,除了要针对客户对精密力控,自动化产线的需求,持续打磨技术,还应该“从企业层面理解企业,做到客户为先”。
他举了一个很现实的例子:“增广智能既是研发者,又是生产者,同时也是消费者。因此很清楚自动化产线上各环节厂商的真实需求。“
具体来说,从研发设计阶段,增广就由内部研发团队完成,在研发完成后,增广会首先将自研产品用于自家的流水线,帮助生产硬件产品,并实测生产、使用效果。最后生产人员会将实测数据和体验,反馈给工程师,帮助产品升级。
这一系列真实还原生产过程的操作,在黄安杰看来是生产自动化产品企业所必需的。他告诉小饭桌:“实用是工业自动化的最大指标,只有先在自己的流水线上用起来,才能让工程师真正理解产业端需求,摆脱实验室思维,最终通过国产自动化技术,服务更多行业客户。
在精密力控的技术领先性和市场占有率上占有一席之地后,黄安杰还有更大的野心——做一款领先业内的开创性产品。
2023年9月,在上海举办的国内最大型的国际工博会现场,增广智能展示了一款全新的产品。这款名为磁悬浮魔毯的产品,是一款磁悬浮平面机器人,一经面世就引起了行业内行人士的关注。
据黄安杰介绍,研发RM-MFT足足花了增广智能五年多时间。原因在于,开创技术先河意味着大量的开拓工作。
比如在研发磁悬浮产品时,需要解决多个磁铁线圈的同步控制问题。为此增广自研了高速多主站的通信协议,可以解决上千个轴、微秒级的通信同步问题。
凭借通信优势,RM-MFT可以在不依赖第三方芯片前提下,实现多种工业控制网络通信协议标准的兼容。包括CANopen、CC-link等现场总线,以及EtherCAT、EtherNet/IP、CANopen、Profinet、ModbusTCP等工业以太网协议。
其次,磁悬浮魔毯还需要精密磁力控制技术,为此增广研发搭建了新型工业控制算法架构。
后来在产品产业化和满足客户需求过程中,增广发现这种先进控制技术能显著提高执行器的力控精度,并解决传统出力、速度和负载之间的矛盾,满足客户对于高精密运动控制的工艺需求。
因此基于该技术架构,增广又推出了业内领先的SoftForce®精密力控技术。
除了软件系统层面,在硬件端,磁悬浮魔毯的结构由高性能永磁材料或复杂的绕组结构组成,控制技术极为复杂,需要对磁场和电磁力进行精密分析。该技术最早被应用于光刻机的超精密定位平台中,国内尚未有类似的产品面世。
根据实测,磁悬浮魔毯拥有从1D至6D六个自由度的全方位运动能力,悬浮高度0-10mm, 位置精度达±0.005mm。
其非接触式的运动技术,减少了机械零部件摩擦中产生的粉尘,更适合洁净生产的要求;模块化的设计理念,可以方便系统根据不同的生产和应用需求进行组合。
比如黄安杰提到,搭配上增广的精确力量控制算法后,磁悬浮魔毯能检测、反馈和控制当前出力和受力,从而对工件进行精密装配和精密检测。
在未来,黄安杰认为,磁悬浮魔毯还会有更广泛的应用场景。
比如在智能制造的大背景下,从自动化装配线到精密检测设备,再到微纳米操作平台,都将需要磁悬浮控制技术。在精密制造、半导体加工、生物医药等高端制造领域,相较于扇形的环形线类输送线,磁悬浮魔毯也肯定会比人工更可靠、更节约成本。
用黄安杰的话来说,以往磁悬浮控制技术一直由国外企业主导,但面对一个市场应用潜力无穷的赛道,国产企业没有理由不跟进,只有持续做这种难而正确的事情,才有可能“真正用创新和技术,打破自动化设备行业进一步标准化、柔性化的障碍。”