打破技术垄断，东风日产自主开发首款机器人小e诞生记

小e全名——“小e-1号协作机器人”，是东风日产自主开发的首款机器人，由东风日产发动机分公司金益创新工作室历时6个月的技术探索成功开发。该款机器人可胜任涂胶、拧螺丝、喷涂以及视觉检测等领域的多项任务。它的应用不仅增强了生产的安全性，还提高了生产效率和生产质量。小e-1号的成功开发，不仅让东风日产发动机生产线加入人机协作方式得以实现，让新的工艺规划进入产线成为可能，更打破了小型协作机器人领域存在的技术垄断，以及长期依赖外购导致成本居高不下的局势。

“我们要造机器人”

“倘若整条生产线上，一排排机器人井然有序地作业，那该是多么震撼和壮观的景象啊。”每次经过装配车间生产线，东风日产发动机分公司总经理陈宁都会发出这样的感慨。

协作机器人是一类具备与人类紧密合作能力的智能设备。人机协作机器人的使用，使企业的生产布线和配置获得了更大的灵活性和弹性空间，同时提升了产品的良品率，为企业带来了更为可观的经济效益。

一个事件的发生，深深触动了金益创新工作室的每一位成员。工作室的核心成员之一程庚，回忆起来仍感慨不已。当时，生产线一台机器人突发故障，导致系统陷入瘫痪，尽管他们尝试还原，系统仍无法运转。在与厂家沟通后，他们得知是核心的中央系统芯片出现异常需要更换，并且重新配置系统还需厂家授权。无奈之下，他们只能等待厂家第二天派人前来修复。“我们不应受制于人，必须打破行业技术的束缚，自主研发机器人。”事后，金益创新工作室每一位成员都这样认为。

经过市场调研和性能对比，金益创新工作室决定自主开发一台10KG负载能力的协作机器人，并将价格下降到行业价格的50%作为挑战目标。

“想法很美好，现实很残酷。没枪没炮怎么造嘛！”

“没那么简单，全球专业做协作机器人的成熟厂家都没几家，就我们几个门外汉想要造？有点痴人说梦……”

质疑、犹豫……团队里充斥着各种声音。程庚说了自己的看法：“从零开始，难度不言而喻。我们可以先通过模仿来奠定基础，而后再进行自主开发。站在巨人的肩膀上，进行有针对性的创新，最终打造出属于我们自己的品牌协作机器人。”

在了解到团队成员的想法后，陈宁鼓励大家：“创新工作室是公司创新推动力的源泉，也是核心力量，大家要敢想、敢干、敢尝试，找到突破点，实现真正的创新。”

金益创新工作室踏上了学习之路，借2023年东风日产发动机分公司创新文化节的契机，团队邀请国内外知名品牌的协作机器人商家前来交流。原以为机器人的构造就是几根轴、控制系统和示教器的组合，经过交流之后才发现，远比想象的要复杂得多。

想自主研发机器人，不但需要掌握电子工程、软件开发、机械设计、人工智能等领域的知识和相应人才的储备，设备的通讯控制系统、扭力输出防碰撞感知控制系统、机器人控制等关键技术的研发，都需要经过大量数据测试来验证其稳定性和可靠性。这条自主研发之路，注定充满了困难和挑战。

敢想、敢干、敢创新，作为东风日产发动机分公司创新领域的领军力量与核心阵地，金益创新工作室坚信只有通过不断地自主创新，实现关键核心技术突破，才能持续保持技术领先优势和产品竞争力。

“东风日产有了一台真正属于自己的机器人”

面对未知不退缩，团队在机器人相关的技术网站和专利网站检索并查阅大量研发文献，努力弥补知识短板。经过深入的市场调研和对比分析，团队决定以机器人共通的轴关节技术作为研发的突破口。

为了更广泛地收集并借鉴行业先进技术，团队多次参与外部创新交流活动，从各行各业在机器人领域研发经验分享以及现场实战项目的讲解中，收获认知及灵感，为自主研发机器人提供更多的思路与启发。

工作室组建研发团队后，随即展开了项目的分解工作，核心难点是安全保障能力下的大扭矩关节电机和多轴联动控制系统的开发，更为严苛的挑战在于，末端控制精度要达到±0.05毫米。

从零起步，坚持自主创新，从3D模型开发到实物验证，从自主设计机械效果到机器人关节模组的测试，每一步都凝聚了团队的智慧与汗水。为达到行业标准水平，团队一步一个脚印去探索攻关。

“所选电机首先要能满足安全扭矩要求，以保证人身安全为前提，但这种力矩大体积小的电机着实不好找啊！”

“你说的只是一方面，还有一个重要问题，要能兼容CANopen、Modbus、EtherCAT等多种通信方式，做到位置环、速度环、电流环数据及PID实时调节，实现开放式管理。”

“电机方面可以采用大功率直流电机，内制驱动系统及编码器，结构紧凑响应速度快，结合扭矩反馈时时监控运行，确保安全功能。”

……

在一次次讨论中明确方向，在反复的试验中找到问题解决问题。团队分工同步开展3D机器人轴关节模型搭建、电机控制PCB板设计、电气控制系统图纸设计、线下组装测试等工作。

就在团队满怀期待地把第一版电机控制系统安装完毕并进行通电测试时，一个小元器件突然冒烟，使得之前的努力付之东流。电机控制板芯片超电流运行损坏了PCB板电容，更换元器件后又因软件通讯异常无法连接外部控制，一度让整个团队陷入困境。

自主研发之路不可能一帆风顺，团队成员都明白其中肯定有千难万险去闯，需要越挫越勇的信心与勇气。团队及时总结分析，调整研发方向，针对知识盲区寻找有经验的供应商虚心讨教经验。在反复学习、研讨、试验中，团队终于成功完成了第一版机器人整体研发攻关项目清单，并细化出每个板块需要研究输出的内容。

下一个要攻克的是设计机器人的控制系统。在多轴联动控制系统方面，团队采用IPC+RTOS 设计，搭载win计算平台和Linux RT实时操作系统；内置多网口、数字输入/输出端口、RS485/232 COM接口以及CAN 接口，方便外部设备连接；控制算法可以支持串联多关节、并联多关节、SCARA、直角坐标、连杆结构等标准构型机器人，EtherCAT、PowerLink总线实现伺服主从站连接，或最多实现64轴同步运动和插补计算。

攻关取得了重大进展。团队不断优化细节参数，甚至颠覆性地攻克了如系统调零时的偏移问题、各轴联动消除抖动、软极限设置、大负载控制电流优化、灵活性与敏感度调节、外设安全触发优先功能等技术上的困难，最终实现了样机的搭建。

团队重点针对协作安全、防干涉碰撞、外部安全以及急停功能等方面，对机器人进行了全面的安全测试，均达到了行业水平。验证运用层面测试运行程序轨迹一致性、拖拉协作示教、重复定位精度等关键指标，其中重复定位精度达到±0.02毫米，已满足现场的使用要求。“我们终于开发成功了，这也标志着东风日产有了一台真正属于自己的机器人。”程庚激动地说道。

金益创新工作室团队只是东风日产众多优秀团队的一个缩影，还有更多东风日产人以实际行动践行自主研发理念，不断开拓创新，在加速发展新质生产力的道路上勇毅前行。

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