CMR产业联盟主席张雷：技术发展为移动机器人创造新机遇
日期：2024-02-19
来源：新战略 作者：张雷 浏览：
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核心提示：内卷之下，加强技术创新是移动机器人行业破局关键。
2023年，移动机器人行业在不变的高速发展下呈现出多变的发展趋势。移动机器人行业的发展有何特点？行业发展还有哪些新机遇？未来又将呈现出怎样的发展趋势？
在2023年的“中国移动机器人（AGV/AMR）行业发展年会”上，CMR产业联盟主席张雷分享了其对移动机器人技术发展的最新思考，从发展现状、技术特点以及未来趋势等多个角度进行了详细解读。随着科技的飞速发展，移动机器人已经逐渐成为当今时代不可或缺的一部分，与我们的生活生产越来越紧密。
一方面，移动机器人紧密结合各行业发展，悄然改变着许多行业的生态。
在制造业中，移动机器人取代了传统的人工流水线作业，节省了人力成本；在仓库管理、货物配送等环节，24小时不间断工作的移动机器人大大提高了物流效率，并高效解决“最后一公里”配送问题，为客户带来了极大的便利；在精准种植、施肥、除草、采摘等方面，移动机器人展现出了高效、环保的优势。它们能够根据作物的生长情况，精确控制各项农业操作，提高了农作物的产量和质量……为行业量身订制的移动机器人系统，正成为新型行业解决方案的关键部分。
另一方面，将移动机器人技术与应用场景巧妙结合一直是移动机器人行业快速发展的秘诀。切合行业需求的机器人设计成为亮点，这些机器人形态各异，设计巧妙，与应用深度、完美结合，深入解决行业痛点，在各行各业的生产制造中发挥着至关重要的作用，推动移动机器人市场规模的扩大。
未来，伴随着产业转型升级，仍存在大量有待改进的场景，移动机器人仍有很大发展空间和“用武之地”，移动机器人与我们的关系将更加紧密。
技术始终是第一生产力。近年来，在行业从业者的共同努力下，移动机器人技术在各层面相继取得了极大的突破：
导航技术走向成熟，应用领域不断扩大：当前，自然导航技术已成为应用的主流，惯性导航、地面纹理导航、房间顶视导航等为激光导航方式提供了有力的补充，通过多种导航方式的融合，移动机器人可以在越来越多的场景中有效地工作，在动态环境下的适应能力也越来越强。此外，3D导航越来越成熟，提高了应用的环境鲁棒性，使机器人系统的部署变得简单化。导航技术的发展，使得移动机器人应用领域不断扩大。
末端定位能力增加，作业趋于精细化：机器视觉技术的进步，使得叉式移动机器人在栈板识别定位、高位取送货、料笼堆叠等复杂应用取得进展；同时，将机器视觉技术应用于复合机器人，可以在定位与导航、目标识别与追踪、姿态调整与控制、质量检测与监控发挥出作用，全方位提升复合机器人工作精度。
向“全流程生产制造平台”转变：之前，移动机器人只在整个生产制造流程中担任简单的“运输载体”一角，随着技术的发展和应用的深入，这一角色正向“全流程生产制造平台”转变。现阶段，移动机器人系统不仅要运输等待生产的工件，还常常作为柔性传输线完成许多复杂的装配和检验过程，贯穿全部生产工艺流程。可以看到的是，采用移动机器人进行柔性制造正成为一种潮流，移动机器人正逐渐替代传统的固定式转输设备，成为现代化制造的重要组成部分。
系统管理水平持续提高：移动机器人管理系统不仅要实现对移动机器人车队的管理，还要融合相应的工艺管理过程，做到物流、数据流的一体化，实现全流程的生产管理。因此，许多移动机器人系统通过提供实时的数字孪生解决方案，融入到完整的数字化工厂解决方案中，提高了系统的智能化水平。
各层面技术的突破为移动机器人在更多复杂场景的应用奠定了基础，尤其是面对近年来的行业内卷，我们更需要通过技术创新来破局。由于缺乏创新以及产品同质化，当前，部分企业陷入了“价格战”的泥潭，在价格上卷了又卷，技术发展却步履缓慢甚至停滞不前，行业发展受到了威胁。
持续的低层次价格战最终会伤害行业发展、伤及企业自身，面对激烈的市场竞争，企业只有坚持创新，才能把握行业发展的新动向，摆脱恶性竞争，建立稳定持久的竞争力。
尽管移动机器人的发展取得了一定的成果，但目前主要应用于仓储、产线中，仍然有巨大潜能还没有被激发出来，移动机器人在智能制造时代还有很大的想象空间，预测未来移动机器人技术及应用将呈现以下发展趋势：
移动机器人在各行各业中的发展过程，本质上是一个以智能化的移动机器人取代固定的、机械的生产和应用方式的过程。因此，要想突破应用的边界，还需要进一步强化“机器人”属性，不断提高机器人的智能化水平。具体要求为：
增强识别环境、理解环境能力：智能机器人除了要具备原来的导航定位、移动运输、移载作业、群体调度等能力，还应具备环境理解、语义识别、适应人类存在的动态环境、与人交互和理解的能力；
具有“与人共存、与人共事”的能力：其功能要求也由原来的简单货物运输(“人车隔离、人车分路”)提升到介入人类生活的多种场景，变为“与人共存、与人共事”；
重视移动底座的研发：从机器人的属性来看，移动机器人作为智能机器人的移动底座，正在变得越来越重要；
开发兼具“手脚眼脑”的机器人：正在实现由复合机器人的“有手有脚”，向全功能智能机器人“手+脚+眼+脑”的方向发展。
2、以标准产品的方式由用户直接部署，是未来发展的重要趋势之一
标准化是行业发展壮大的重要前提。部分移动机器人产品以标准品的形式进行生产、销售和部署，具有较好的互换性和兼容性，可以方便地集成到各种应用场景中，提高了使用效率和用户体验。此外，随着技术的进步，一些原来仅能够以工程化部署的移动机器人也具备了进行标准化生产和用户现场部署的特点。
以标准产品的方式由用户直接部署，代表了未来发展的趋势，但要真正走向“用户自行部署”，还需要解决一系列关键问题。首先，要能建立导航环境模型。智能机器人除了要具备原来的导航定位、移动运输、移载作业、群体调度等能力，还应具备环境理解、语义识别、适应人类存在的动态环境、与人交互和理解的能力；其次，能够定义运行路线安排，对现场留给移动机器人使用的区域进行划分和定义，以便于移动机器人进行路径规划；再者是定义任务管理原则。根据应用现场的使用需求，确定机器人系统依据什么样的原则来生产和执行订单任务；最后，建立交通管理规则。通过一定的交通规则来协调现场的交通管理，避免机器人之间发生拥堵、碰撞和死锁。
在AI技术的支持下，机器人的导航能力和末端定位能力将显著提升，通过系统级的环境分析，快速建立机器人系统全生命内的环境模型，助力机器人在充分理解环境的前提下自主规划。此外，处理好移动机器人的群控和管理，AI也将是重要的支撑手段。总之，AI将使机器人的视觉更敏锐、判断更准确、理解更深入、知识更丰富，可以让机器人解决原来只有基于人类认知才能解决的问题，从而提高机器人的单体智能水平和群体智能水平，帮助移动机器人实现更加人性化的交互，快速切入更多的应用领域，提供更优质的服务。
人形机器人与智能移动机器人在形式、功能组成以及研制难度上与有所区别，在形式上，足式与轮式分别是两种类型的机器人的运动形式，这也在运动层面上决定了足式机器人更“刁钻”的研发技术；在功能组成上，人形机器人是模仿人类手、足、眼、脑的功能，而移动机器人则是选择性配置，例如复合机器人就是配置了“手”和“脚”的功能；在前两者区别的基础上，人形机器人的研制难度更大。因为完整的人形机器人需要具备与人类相似的身体结构和运动能力，同时还要拥有高度智能化的控制系统和感知能力。
虽然人形机器人和智能移动机器人存在着诸多区别，但是我们仍能在不同中找到共同。整体来看，两者有着一些共同的研究领域。例如，目前人形机器人和移动机器人都能以SLAM方式建立环境模型并根据它进行导航和定位；两者对于环境感知和环境理解的要求是类似或一致的；都需要强化与人类通过自然语言交互的能力、末端执行器精细的定位和操纵能力，以及适用于人类生活环境下的知识获取和知识推理能力。找到这些共同研究领域，对于我们研发人形机器人和移动机器人都是有利的，可以互为借鉴，互为助力，节约研发资源和人力，也有利于供应链完成强化升级。
作为对现有机器人的补充，复合机器人“手脚并用”的结构，更多体现了机器人功能的进化，强化了“人”的属性。一方面，复合机器人比其他轮式移动机器人更具多功能性和灵活性，有着更广泛的应用前景；另一方面，轮式智能复合机器人相比于人形机器人，轮式智能复合机器人更加实用、成本更低、也更容易落地应用。未来，随着智能制造的迅猛发展，复合机器人智能化发展势不可挡，具有更好视觉能力、具有云端AI大脑支持的智能型复合机器人将会加速走向应用。
