2023年，移動機器人行業(yè)在不變的高速發(fā)展下呈現(xiàn)出多變的發(fā)展趨勢。移動機器人行業(yè)的發(fā)展有何特點？行業(yè)發(fā)展還有哪些新機遇？未來又將呈現(xiàn)出怎樣的發(fā)展趨勢？
在2023年的“中國移動機器人（AGV/AMR）行業(yè)發(fā)展年會”上，CMR產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主席張雷分享了其對移動機器人技術(shù)發(fā)展的最新思考，從發(fā)展現(xiàn)狀、技術(shù)特點以及未來趨勢等多個角度進(jìn)行了詳細(xì)解讀。
CMR產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主席 新松機器人自動化股份有限公司首席技術(shù)官 張雷
移動機器人應(yīng)用“廣度”與“深度”不斷拓展
隨著科技的飛速發(fā)展，移動機器人已經(jīng)逐漸成為當(dāng)今時代不可或缺的一部分，與我們的生活生產(chǎn)越來越緊密。
一方面，移動機器人緊密結(jié)合各行業(yè)發(fā)展，悄然改變著許多行業(yè)的生態(tài)。
在制造業(yè)中，移動機器人取代了傳統(tǒng)的人工流水線作業(yè)，節(jié)省了人力成本；在倉庫管理、貨物配送等環(huán)節(jié)，24小時不間斷工作的移動機器人大大提高了物流效率，并高效解決“最后一公里”配送問題，為客戶帶來了極大的便利；在精準(zhǔn)種植、施肥、除草、采摘等方面，移動機器人展現(xiàn)出了高效、環(huán)保的優(yōu)勢。它們能夠根據(jù)作物的生長情況，精確控制各項農(nóng)業(yè)操作，提高了農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量……為行業(yè)量身訂制的移動機器人系統(tǒng)，正成為新型行業(yè)解決方案的關(guān)鍵部分。
另一方面，將移動機器人技術(shù)與應(yīng)用場景巧妙結(jié)合一直是移動機器人行業(yè)快速發(fā)展的秘訣。切合行業(yè)需求的機器人設(shè)計成為亮點，這些機器人形態(tài)各異，設(shè)計巧妙，與應(yīng)用深度、完美結(jié)合，深入解決行業(yè)痛點，在各行各業(yè)的生產(chǎn)制造中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，推動移動機器人市場規(guī)模的擴大。
未來，伴隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，仍存在大量有待改進(jìn)的場景，移動機器人仍有很大發(fā)展空間和“用武之地”，移動機器人與我們的關(guān)系將更加緊密。
內(nèi)卷之下，加強技術(shù)創(chuàng)新是移動機器人行業(yè)破局關(guān)鍵
技術(shù)始終是第一生產(chǎn)力。近年來，在行業(yè)從業(yè)者的共同努力下，移動機器人技術(shù)在各層面相繼取得了極大的突破：
導(dǎo)航技術(shù)走向成熟，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大：當(dāng)前，自然導(dǎo)航技術(shù)已成為應(yīng)用的主流，慣性導(dǎo)航、地面紋理導(dǎo)航、房間頂視導(dǎo)航等為激光導(dǎo)航方式提供了有力的補充，通過多種導(dǎo)航方式的融合，移動機器人可以在越來越多的場景中有效地工作，在動態(tài)環(huán)境下的適應(yīng)能力也越來越強。此外，3D導(dǎo)航越來越成熟，提高了應(yīng)用的環(huán)境魯棒性，使機器人系統(tǒng)的部署變得簡單化。導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展，使得移動機器人應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。
末端定位能力增加，作業(yè)趨于精細(xì)化：機器視覺技術(shù)的進(jìn)步，使得叉式移動機器人在棧板識別定位、高位取送貨、料籠堆疊等復(fù)雜應(yīng)用取得進(jìn)展；同時，將機器視覺技術(shù)應(yīng)用于復(fù)合機器人，可以在定位與導(dǎo)航、目標(biāo)識別與追蹤、姿態(tài)調(diào)整與控制、質(zhì)量檢測與監(jiān)控發(fā)揮出作用，全方位提升復(fù)合機器人工作精度。
向“全流程生產(chǎn)制造平臺”轉(zhuǎn)變：之前，移動機器人只在整個生產(chǎn)制造流程中擔(dān)任簡單的“運輸載體”一角，隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的深入，這一角色正向“全流程生產(chǎn)制造平臺”轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)階段，移動機器人系統(tǒng)不僅要運輸?shù)却a(chǎn)的工件，還常常作為柔性傳輸線完成許多復(fù)雜的裝配和檢驗過程，貫穿全部生產(chǎn)工藝流程?？梢钥吹降氖?，采用移動機器人進(jìn)行柔性制造正成為一種潮流，移動機器人正逐漸替代傳統(tǒng)的固定式轉(zhuǎn)輸設(shè)備，成為現(xiàn)代化制造的重要組成部分。
系統(tǒng)管理水平持續(xù)提高：移動機器人管理系統(tǒng)不僅要實現(xiàn)對移動機器人車隊的管理，還要融合相應(yīng)的工藝管理過程，做到物流、數(shù)據(jù)流的一體化，實現(xiàn)全流程的生產(chǎn)管理。因此，許多移動機器人系統(tǒng)通過提供實時的數(shù)字孿生解決方案，融入到完整的數(shù)字化工廠解決方案中，提高了系統(tǒng)的智能化水平。
各層面技術(shù)的突破為移動機器人在更多復(fù)雜場景的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，尤其是面對近年來的行業(yè)內(nèi)卷，我們更需要通過技術(shù)創(chuàng)新來破局。由于缺乏創(chuàng)新以及產(chǎn)品同質(zhì)化，當(dāng)前，部分企業(yè)陷入了“價格戰(zhàn)”的泥潭，在價格上卷了又卷，技術(shù)發(fā)展卻步履緩慢甚至停滯不前，行業(yè)發(fā)展受到了威脅。
持續(xù)的低層次價格戰(zhàn)最終會傷害行業(yè)發(fā)展、傷及企業(yè)自身，面對激烈的市場競爭，企業(yè)只有堅持創(chuàng)新，才能把握行業(yè)發(fā)展的新動向，擺脫惡性競爭，建立穩(wěn)定持久的競爭力。
移動機器人的“新方向”與“新機遇”
盡管移動機器人的發(fā)展取得了一定的成果，但目前主要應(yīng)用于倉儲、產(chǎn)線中，仍然有巨大潛能還沒有被激發(fā)出來，移動機器人在智能制造時代還有很大的想象空間，預(yù)測未來移動機器人技術(shù)及應(yīng)用將呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：
1、由“物料運輸者”向“智能機器人”方向發(fā)展
移動機器人在各行各業(yè)中的發(fā)展過程，本質(zhì)上是一個以智能化的移動機器人取代固定的、機械的生產(chǎn)和應(yīng)用方式的過程。因此，要想突破應(yīng)用的邊界，還需要進(jìn)一步強化“機器人”屬性，不斷提高機器人的智能化水平。具體要求為：
增強識別環(huán)境、理解環(huán)境能力：智能機器人除了要具備原來的導(dǎo)航定位、移動運輸、移載作業(yè)、群體調(diào)度等能力，還應(yīng)具備環(huán)境理解、語義識別、適應(yīng)人類存在的動態(tài)環(huán)境、與人交互和理解的能力；
具有“與人共存、與人共事”的能力：其功能要求也由原來的簡單貨物運輸(“人車隔離、人車分路”)提升到介入人類生活的多種場景，變?yōu)?ldquo;與人共存、與人共事”；
重視移動底座的研發(fā)：從機器人的屬性來看，移動機器人作為智能機器人的移動底座，正在變得越來越重要；
開發(fā)兼具“手腳眼腦”的機器人：正在實現(xiàn)由復(fù)合機器人的“有手有腳”，向全功能智能機器人“手+腳+眼+腦”的方向發(fā)展。
2、以標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的方式由用戶直接部署，是未來發(fā)展的重要趨勢之一
標(biāo)準(zhǔn)化是行業(yè)發(fā)展壯大的重要前提。部分移動機器人產(chǎn)品以標(biāo)準(zhǔn)品的形式進(jìn)行生產(chǎn)、銷售和部署，具有較好的互換性和兼容性，可以方便地集成到各種應(yīng)用場景中，提高了使用效率和用戶體驗。此外，隨著技術(shù)的進(jìn)步，一些原來僅能夠以工程化部署的移動機器人也具備了進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和用戶現(xiàn)場部署的特點。
以標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的方式由用戶直接部署，代表了未來發(fā)展的趨勢，但要真正走向“用戶自行部署”，還需要解決一系列關(guān)鍵問題。首先，要能建立導(dǎo)航環(huán)境模型。智能機器人除了要具備原來的導(dǎo)航定位、移動運輸、移載作業(yè)、群體調(diào)度等能力，還應(yīng)具備環(huán)境理解、語義識別、適應(yīng)人類存在的動態(tài)環(huán)境、與人交互和理解的能力；其次，能夠定義運行路線安排，對現(xiàn)場留給移動機器人使用的區(qū)域進(jìn)行劃分和定義，以便于移動機器人進(jìn)行路徑規(guī)劃；再者是定義任務(wù)管理原則。根據(jù)應(yīng)用現(xiàn)場的使用需求，確定機器人系統(tǒng)依據(jù)什么樣的原則來生產(chǎn)和執(zhí)行訂單任務(wù)；最后，建立交通管理規(guī)則。通過一定的交通規(guī)則來協(xié)調(diào)現(xiàn)場的交通管理，避免機器人之間發(fā)生擁堵、碰撞和死鎖。
3、AI將成為促進(jìn)移動機器人技術(shù)發(fā)展的重要動力
在AI技術(shù)的支持下，機器人的導(dǎo)航能力和末端定位能力將顯著提升，通過系統(tǒng)級的環(huán)境分析，快速建立機器人系統(tǒng)全生命內(nèi)的環(huán)境模型，助力機器人在充分理解環(huán)境的前提下自主規(guī)劃。此外，處理好移動機器人的群控和管理，AI也將是重要的支撐手段?？傊?，AI將使機器人的視覺更敏銳、判斷更準(zhǔn)確、理解更深入、知識更豐富，可以讓機器人解決原來只有基于人類認(rèn)知才能解決的問題，從而提高機器人的單體智能水平和群體智能水平，幫助移動機器人實現(xiàn)更加人性化的交互，快速切入更多的應(yīng)用領(lǐng)域，提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
4、智能移動機器人將成為人形機器人領(lǐng)域的先行者
人形機器人與智能移動機器人在形式、功能組成以及研制難度上與有所區(qū)別，在形式上，足式與輪式分別是兩種類型的機器人的運動形式，這也在運動層面上決定了足式機器人更“刁鉆”的研發(fā)技術(shù)；在功能組成上，人形機器人是模仿人類手、足、眼、腦的功能，而移動機器人則是選擇性配置，例如復(fù)合機器人就是配置了“手”和“腳”的功能；在前兩者區(qū)別的基礎(chǔ)上，人形機器人的研制難度更大。因為完整的人形機器人需要具備與人類相似的身體結(jié)構(gòu)和運動能力，同時還要擁有高度智能化的控制系統(tǒng)和感知能力。
雖然人形機器人和智能移動機器人存在著諸多區(qū)別，但是我們?nèi)阅茉诓煌姓业焦餐Ｕw來看，兩者有著一些共同的研究領(lǐng)域。例如，目前人形機器人和移動機器人都能以SLAM方式建立環(huán)境模型并根據(jù)它進(jìn)行導(dǎo)航和定位；兩者對于環(huán)境感知和環(huán)境理解的要求是類似或一致的；都需要強化與人類通過自然語言交互的能力、末端執(zhí)行器精細(xì)的定位和操縱能力，以及適用于人類生活環(huán)境下的知識獲取和知識推理能力。找到這些共同研究領(lǐng)域，對于我們研發(fā)人形機器人和移動機器人都是有利的，可以互為借鑒，互為助力，節(jié)約研發(fā)資源和人力，也有利于供應(yīng)鏈完成強化升級。
5、更智能的復(fù)合機器人將加速應(yīng)用
作為對現(xiàn)有機器人的補充，復(fù)合機器人“手腳并用”的結(jié)構(gòu)，更多體現(xiàn)了機器人功能的進(jìn)化，強化了“人”的屬性。一方面，復(fù)合機器人比其他輪式移動機器人更具多功能性和靈活性，有著更廣泛的應(yīng)用前景；另一方面，輪式智能復(fù)合機器人相比于人形機器人，輪式智能復(fù)合機器人更加實用、成本更低、也更容易落地應(yīng)用。未來，隨著智能制造的迅猛發(fā)展，復(fù)合機器人智能化發(fā)展勢不可擋，具有更好視覺能力、具有云端AI大腦支持的智能型復(fù)合機器人將會加速走向應(yīng)用。
末端定位能力增加，作業(yè)趨于精細(xì)化：機器視覺技術(shù)的進(jìn)步，使得叉式移動機器人在棧板識別定位、高位取送貨、料籠堆疊等復(fù)雜應(yīng)用取得進(jìn)展；同時，將機器視覺技術(shù)應(yīng)用于復(fù)合機器人，可以在定位與導(dǎo)航、目標(biāo)識別與追蹤、姿態(tài)調(diào)整與控制、質(zhì)量檢測與監(jiān)控發(fā)揮出作用，全方位提升復(fù)合機器人工作精度。
向“全流程生產(chǎn)制造平臺”轉(zhuǎn)變：之前，移動機器人只在整個生產(chǎn)制造流程中擔(dān)任簡單的“運輸載體”一角，隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的深入，這一角色正向“全流程生產(chǎn)制造平臺”轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)階段，移動機器人系統(tǒng)不僅要運輸?shù)却a(chǎn)的工件，還常常作為柔性傳輸線完成許多復(fù)雜的裝配和檢驗過程，貫穿全部生產(chǎn)工藝流程?？梢钥吹降氖?，采用移動機器人進(jìn)行柔性制造正成為一種潮流，移動機器人正逐漸替代傳統(tǒng)的固定式轉(zhuǎn)輸設(shè)備，成為現(xiàn)代化制造的重要組成部分。
移動機器人的“新方向”與“新機遇”
