“繁榮發(fā)展”是2021年國內(nèi)移動機器人(AGV/AMR)產(chǎn)業(yè)留給人們的深刻印象。特別是在受到疫情影響和外部環(huán)境持續(xù)振蕩的情況下,移動機器人產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了原材料價格上漲、芯片短缺、工程交付困難等一系列考驗,仍呈現(xiàn)出砌紅堆綠、百花齊放的繁榮景象,著實令人感到十分欣喜。目前,在智能制造領(lǐng)域,移動機器人已成為許多工廠的標(biāo)配,成為不可或缺的關(guān)鍵一環(huán)。一方面,移動機器人很好地滿足了傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型過程中的生產(chǎn)、運輸、倉儲、服務(wù)等環(huán)節(jié)的智能化需求;另一方面,與人工智能(AI)及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展相疊加,創(chuàng)造出許多高質(zhì)量、具有商業(yè)價值的新場景。這些又進而推動了移動機器人產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。
一、2021年移動機器人(AGV/AMR)市場回顧
市場需求爆發(fā),銷售額突破百億元。
根據(jù)新戰(zhàn)略移動機器人產(chǎn)業(yè)研究所的統(tǒng)計數(shù)據(jù),2021年中國市場共銷售工業(yè)應(yīng)用移動機器人(AGV/AMR)72000臺,較2020年增長75.61%;市場銷售額成功突破百億元大關(guān),達到126億元,同比增長64%。預(yù)計未來十到二十年,國內(nèi)移動機器人產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)高速增長,有望挺進千億元市場規(guī)模。
資本的持續(xù)投入,改變著移動機器人產(chǎn)業(yè)格局。
作為現(xiàn)代智能制造的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域之一,移動機器人行業(yè)一直因其巨大的市場發(fā)展空間和重要的戰(zhàn)略意義,而深受資本市場的青睞。2021年,資本對于該領(lǐng)域的投入十分引人注目。
推進技術(shù)標(biāo)準體系建設(shè),支撐行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展
為了保證中國移動機器人產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速、健康發(fā)展,產(chǎn)業(yè)需要建立科學(xué)、統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準體系(包括數(shù)據(jù)接口標(biāo)準和安全防護體系等),以此來協(xié)調(diào)供需關(guān)系,優(yōu)化競爭秩序,改善市場環(huán)境,從而促進行業(yè)長久發(fā)展。
缺乏專業(yè)人才與復(fù)合人才培養(yǎng)機制,已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸
隨著移動機器人產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展及技術(shù)的不斷迭代,對相關(guān)技術(shù)人才的需求也在激增。目前,移動機器人領(lǐng)域的技術(shù)人才非常稀缺,特別在算法設(shè)計、軟件開發(fā)、機械設(shè)計、電氣設(shè)計、項目實施等方面,人才缺口尤其明顯。
二、2022年移動機器人市場與技術(shù)發(fā)展趨勢展望
技術(shù)與應(yīng)用深度融合,形成緊貼行業(yè)需求的解決方案
縱觀移動機器人的發(fā)展過程,可以看到移動機器人技術(shù)正在與各種應(yīng)用深度融合,從而形成多種多樣的行業(yè)解決方案。通過這種融合,移動機器人能夠快速與人工智能、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)相結(jié)合,形成眾多能夠貼合具體應(yīng)用需求的有影響力的產(chǎn)品。如,適合新能源電池生產(chǎn)的自動掛接機器人、能進行快速分揀的料箱機器人、雙車聯(lián)動重卡裝配線機器人等等。
自然導(dǎo)航走向3D,需要適應(yīng)變化的環(huán)境
移動機器人能夠高效、智能、靈活地運行,有賴于其導(dǎo)航技術(shù)。目前,2D視覺導(dǎo)航和2D激光導(dǎo)航在移動機器人領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)十分成熟,但3D視覺導(dǎo)航和3D激光導(dǎo)航還處于發(fā)展階段。3D導(dǎo)航技術(shù)由于具有更好的環(huán)境適應(yīng)性,預(yù)計未來會有更大發(fā)展空間。
在3D視覺導(dǎo)航方面,基于特征點的3D導(dǎo)航技術(shù)最早得到應(yīng)用,在光照條件比較好的情況下,已能夠在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)機器人的自動導(dǎo)航運行。通過全局優(yōu)化和回環(huán)處理,改善3D建模的質(zhì)量,提高定位精度,通過人工智能方法提高機器人在不同環(huán)境光照條件下的魯棒性,這將是視覺導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展的方向。
在3D激光導(dǎo)航方面,現(xiàn)已取得非常明顯的進展,并在一部分場景中開始投入實際應(yīng)用。3D激光導(dǎo)航克服了2D導(dǎo)航的缺點,適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的能力顯著增強,是移動機器人近期發(fā)展的主要方向。相對來說,3D激光導(dǎo)航的成本較高,相關(guān)的計算也更加復(fù)雜,但隨著自動駕駛技術(shù)發(fā)展,相關(guān)部件的成本有可能進一步降低,屆時3D激光導(dǎo)航的應(yīng)用將更加普及。
動態(tài)環(huán)境是移動機器人自然導(dǎo)航所面對的主要困難之一。動態(tài)環(huán)境中既包含行人、車輛等高頻運動的物體,也可能包含一些緩慢/低頻移動的物體,如移動的生產(chǎn)線等。要有效克服動態(tài)環(huán)境帶來的困難,未來Life-long SLAM技術(shù)將走向應(yīng)用。這種技術(shù)是指在移動機器人使用過程中全程啟用對環(huán)境模型的自動修改和更新,這對SLAM技術(shù)的準確性和可靠性提出很大挑戰(zhàn)。該技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用將進一步擴展移動機器人的應(yīng)用領(lǐng)域,為在眾多動態(tài)環(huán)境場景中使用移動機器人打下基礎(chǔ)。
從物料搬運到作業(yè)單元,末端識別將在應(yīng)用層次深度迭代
移動機器人在誕生之初主要用于物料的搬運輸送,即使執(zhí)行一些其他作業(yè)也是比較簡單的操作(如托盤移載或頂升)。隨著技術(shù)提升,移動機器人越來越多被直接作為末端的精確操縱工具使用,如具有視覺調(diào)整能力的復(fù)合機器人、高位自調(diào)整無人叉車等。在這些應(yīng)用中,移動機器人不再是簡單的搬運設(shè)備,而是成為一種具有感知和調(diào)整能力的作業(yè)單元。這要求移動機器人不僅需要具有末端精確檢測與定位的能力,同時還需要具有對其執(zhí)行機構(gòu)(如車載機械手)的實時調(diào)整能力。
可以預(yù)見的是,機器視覺、人工智能等技術(shù)越來越多地成為末端精準定位的技術(shù)支撐,移動機器人技術(shù)正在跟AI、視覺等技術(shù)密切結(jié)合,從而給未來發(fā)展帶來更大空間。
強大的管理調(diào)度,通過算法指揮硬件發(fā)揮最大效能
在未來的移動機器人應(yīng)用中,成百上千臺機器人規(guī)?;鹤鳂I(yè)將成為發(fā)展必然。這不僅需要調(diào)度系統(tǒng)能夠接入各種類型的機器人,在統(tǒng)一的環(huán)境下完成作業(yè)調(diào)度,還需要更加智能的多機器人調(diào)度算法,使眾多機器人能夠準確、高效地協(xié)同工作;同時,移動機器人管理系統(tǒng)還將會面臨運行路線和任務(wù)頻繁變更的挑戰(zhàn),以及要求移動機器人具有避障繞行能力,而所有這一切都將由管理調(diào)度系統(tǒng)來完成。
隨著當(dāng)前智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及人工智能技術(shù)的推廣,移動機器人調(diào)度系統(tǒng)技術(shù)也將快速發(fā)展,成為未來移動機器人系統(tǒng)管理性能提升的核心保障。
三、結(jié)束語
經(jīng)過多年的努力和發(fā)展,中國移動機器人行業(yè)從零部件到整機、從核心算法到系統(tǒng)解決方案等一系列環(huán)節(jié)都實現(xiàn)重大突破,建立了相對完備的供應(yīng)鏈和研發(fā)體系。中國機器人行業(yè)“缺芯少魂”、大而不強的狀況正在逐步得到改善,正朝著核心零部件和核心軟件自主可控的方向堅實邁進。
放眼望去,移動機器人行業(yè)目前正在有條不紊地前進;而細心觀察,眾多創(chuàng)新已悄然發(fā)生,整個行業(yè)正在積能蓄力、醞釀著新一輪的變革和爆發(fā)。我們有理由相信,在大家的共同努力下,中國移動機器人行業(yè)一定能夠繼續(xù)蓬勃發(fā)展,并將在未來的全球競爭中實現(xiàn)超越和引領(lǐng)。
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