2022年，工業(yè)應用移動(dòng)機器人行業(yè)依舊保持了較強的增長(cháng)韌性，市場(chǎng)呈現出高速增長(cháng)，在一些細分與創(chuàng )新領(lǐng)域應用超過(guò)預判。而隨著(zhù)移動(dòng)機器人廣度和深度的不斷擴展，也對技術(shù)迭代更新提出了更多樣的要求。未來(lái)，什么樣的移動(dòng)機器人才是真正符合新時(shí)代發(fā)展需求的產(chǎn)品，企業(yè)又該朝著(zhù)怎樣的方向去探索？
在2022年年底的“中國移動(dòng)機器人（AGV/AMR）行業(yè)發(fā)展年會(huì )”上，CMR產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主席張雷分享了其對移動(dòng)機器人技術(shù)發(fā)展的思考，從發(fā)展現狀、技術(shù)特點(diǎn)以及未來(lái)趨勢等多個(gè)角度進(jìn)行了詳細解讀。
CMR產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主席移動(dòng)機器人的技術(shù)發(fā)展現狀與特點(diǎn)
2015年左右，國內興起移動(dòng)機器人開(kāi)發(fā)高潮，眾多企業(yè)的入局推動(dòng)了技術(shù)的快速發(fā)展，且相繼在多個(gè)方面取得了突破性的發(fā)展。 從AGV到AMR：移動(dòng)機器人兼具“車(chē)輛”與“機器人”屬性，目前，針對其“機器人”屬性的研究創(chuàng )新大大超過(guò)對其“車(chē)輛”屬性的研究。
導航技術(shù)的多樣化發(fā)展：移動(dòng)機器人已發(fā)展出多種不同的導航技術(shù)，通過(guò)傳感器數據融合，可以解決更多場(chǎng)景的導航問(wèn)題，其中，自然導航技術(shù)的廣泛應用，大大擴展了移動(dòng)機器人的應用領(lǐng)域和應用模式。 全流程參與復雜應用：移動(dòng)機器人由簡(jiǎn)單的交通管理發(fā)展到大規模的智能群控，同時(shí)發(fā)展出多種多樣的具體應用，與流程 、工藝緊密結合，參與全流程應用。 部分產(chǎn)品走向標準化：盡管大多數移動(dòng)機器人仍以非標訂制的形式出現，但也出現了一些標準化產(chǎn)品。 綜合來(lái)看，技術(shù)發(fā)展多元化、與其他技術(shù)的緊密融合以及核心技術(shù)突破+應用領(lǐng)域擴展是近年移動(dòng)機器人技術(shù)發(fā)展的主要特點(diǎn)。移動(dòng)機器人需要進(jìn)入各種任務(wù)場(chǎng)景，應用方式多種多樣，這就決定了移動(dòng)機器人技術(shù)需要多元化發(fā)展；移動(dòng)機器人技術(shù)的發(fā)展，與其它領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展密切相關(guān)，如人工智能、移動(dòng)通訊、云計算、大數據、數字孿生、虛擬現實(shí)等；技術(shù)突破與應用拓展相輔相成，核心技術(shù)突破決定了的應用發(fā)展的縱深，而與應用領(lǐng)域結合則決定了發(fā)展的廣度。
技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了移動(dòng)機器人應用的深入，但從百億級市場(chǎng)到千億級市場(chǎng)，移動(dòng)機器人的邊界還需要進(jìn)一步突破。當前，移動(dòng)機器人在建模與導航、作業(yè)能力、場(chǎng)景理解、人機交互以及系統管理等方面還有待進(jìn)一步提升。 建模與導航：在相對穩定的環(huán)境下，可采用SLAM技術(shù)來(lái)實(shí)現自然導航，但有時(shí)仍需要布置少量的人工標識物，在特征稀缺的情況下，常常不能實(shí)現正常的導航。 作業(yè)能力：目前移動(dòng)機器人能夠完成比較簡(jiǎn)單的作業(yè)(頂升、叉取、夾抱、輥道輸送、末端夾持)，當貨物位置存在偏差時(shí)，末端操縱能力比較弱。 場(chǎng)景理解：對任務(wù)場(chǎng)景的理解不足，導致在任務(wù)生成、路徑規劃、安全防護等方面存在困難。
與人交互和協(xié)同：僅能夠通過(guò)比較簡(jiǎn)單的方式與人類(lèi)進(jìn)行交互，于感知、理解等方面的原因，與人類(lèi)協(xié)同還存在困難。
突破邊界，整體而言，就是移動(dòng)機器人還需要更加“智能”，結合當前技術(shù)發(fā)展現狀及市場(chǎng)應用趨勢，預測未來(lái)移動(dòng)機器人技術(shù)呈現以下發(fā)展趨勢： 1、導航技術(shù)仍是突破重點(diǎn)，3D技術(shù)應用將不斷增多 移動(dòng)機器人應用所面臨的場(chǎng)景非常多樣，目前的自然導航技術(shù)不足以應對所有的情形，導航技術(shù)仍是移動(dòng)機器人需要突破的重點(diǎn)。未來(lái)，全生命周期SLAM、動(dòng)態(tài)目標濾除、多傳感器融合、語(yǔ)義分割與識別等是移動(dòng)機器人進(jìn)一步提升導航能力的主要路徑。在這一過(guò)程中，3D導航技術(shù)的應用將會(huì )不斷增多。
3D導航根據其所使用的傳感器的不同，分為3D激光導航跟3D視覺(jué)導航。當前，3D激光推廣條件已基本成熟，首先是算法日趨成熟，其次是3D激光雷達成本大幅降低(部分得益于自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展)，同時(shí)機器人控制系統的硬件算力和成本也已具備條件。 3D激光的應用有利于機器人自動(dòng)建立更為詳細的環(huán)境模型，系統部署也更為簡(jiǎn)單，即使在環(huán)境特征稀缺的情況下，也能提供更為豐富的環(huán)境信息，有利于穩定的導航，在高動(dòng)態(tài)環(huán)境下的魯棒性比2D激光導航更高，同時(shí)對地面平整度的要求有所降低。 3D視覺(jué)導航技術(shù)的發(fā)展近年也十分迅猛，視覺(jué)采集設備成本低，視覺(jué)數據信息量大，通過(guò)多目攝像頭組合可以獲取三維空間內更大范圍的特征數據，多種不同攝像頭可供采用，技術(shù)升級迭代很快，可實(shí)現全生命周期SLAM。目前，視覺(jué)SLAM技術(shù)迅速發(fā)展，已成為激光SLAM的一個(gè)有力補充。未來(lái)，視覺(jué)SLAM甚至可能超越激光SLAM，成為自然導航的首選技術(shù)。 2、調度管理系統：平衡“單體”與“群體”兩種智能 單體智能是指單個(gè)機器人的智能化程度，即單個(gè)機器人的感知能力、理解能力以及自主決策能力的大小。機器人需要感知和理解環(huán)境，并自主地調整運行計劃和運行路線(xiàn)。只有理解環(huán)境，才能更好地與人類(lèi)共事。 群體智能是指整個(gè)系統的智能化程度，即系統在集群作業(yè)中是否能夠實(shí)現整體最優(yōu)調度的能力。未來(lái)，如何將原來(lái)移動(dòng)機器人系統的高效性和AMR繞行的靈活性加以結合，是機器人管理系統需要發(fā)展的方向。
3、AI將在技術(shù)創(chuàng )新中起到關(guān)鍵作用 近年來(lái)深度學(xué)習和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )幾乎成了人工智能的代名詞，我們將迎來(lái)AI在移動(dòng)機器人應用領(lǐng)域的迅速擴展應用，在應用端采用AI技術(shù)將帶來(lái)大量的市場(chǎng)機遇。AI技術(shù)將為解決移動(dòng)機器人在導航、定位、感知、安全、調度管理等方面持續提供技術(shù)賦能，移動(dòng)機器人將在眾多領(lǐng)域實(shí)現突破，如借助于A(yíng)I的幫助，移動(dòng)機器人可以搭載更加靈活、智能的機械手臂，可以使復合機器人的應用領(lǐng)域和作業(yè)能力大大增加。移動(dòng)機器人能力進(jìn)一步提升后，其應用也會(huì )進(jìn)一步深化，借助于A(yíng)I技術(shù)，一些原本只能由人類(lèi)完成的工作將可以被移動(dòng)機器人取代。 4、5G、云計算、大數據為移動(dòng)機器人提供云端“大腦” 目前國內已有一些移動(dòng)機器人項目采用5G通訊，取得了不錯的應用效果，5G+AGV的應用優(yōu)勢主要集中在兩方面，一是利用5G大帶寬、低時(shí)延優(yōu)勢對現有的AGV調度系統在調度數量、數據處理進(jìn)行革新；二則是對AGV導航算法的優(yōu)化，將部分借助邊緣計算的算法優(yōu)化分析上傳至算力更強大的云端處理。擁有“云端大腦”的移動(dòng)機器人將有能力檢索海量數據，并借助云端算力處理更加復雜的問(wèn)題。未來(lái)，借助于5G、云、大數據等技術(shù)，移動(dòng)機器人將變得更為智能。
5、標準品與非標訂制的平衡 移動(dòng)機器人應用的廣泛性決定了它的非標屬性，所以不可能用標準、統一的移動(dòng)機器人產(chǎn)品來(lái)覆蓋如此差異、廣泛的應用場(chǎng)景。但在差異化的應用中，我們確實(shí)可以尋找能夠標準化的批量產(chǎn)品。在一些具體行業(yè)中，可以通過(guò)深度挖掘應用需求，創(chuàng )造出新的應用模式，并以標準化產(chǎn)品的方式來(lái)提供給用戶(hù)。同時(shí)，實(shí)現技術(shù)平臺化，可以達 到另一種層級的標準化。由于目前技術(shù)還不足以解決各種不同場(chǎng)景的需求，還找不到一種能滿(mǎn)足所有不同應用的技術(shù)平臺，所以，由多個(gè)廠(chǎng)家推出各自技術(shù)平臺的情況還將持續相當一段時(shí)間。
CMR產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主席
新松機器人自動(dòng)化股份有限公司技術(shù)總監 張雷
移動(dòng)機器人系統管理：在結構化環(huán)境下，已可以實(shí)現比較復雜的多機器人系統的管理和調度，在非結構化環(huán)境下，對多機器人系統的高效協(xié)同還有待提高。
突破邊界，移動(dòng)機器人需要更加“智能”
