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        移動機器人 (AGV/AMR) 行業:繁榮發展,融合創新

        放大字體  縮小字體 發布日期:2022-05-27  來源:中華工控網  瀏覽次數:25
         “繁榮發展”是2021年國內移動機器人(AGV/AMR)產業留給人們的深刻印象。特別是在受到疫情影響和外部環境持續振蕩的情況下,移動機器人產業經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,在智能制造領域,移動機器人已成為許多工廠的標配,成為不可或缺的關鍵一環。一方面,移動機器人很好地滿足了傳統制造業轉型過程中的生產、運輸、倉儲、服務等環節的智能化需求;另一方面,與人工智能(AI)及工業互聯網發展相疊加,創造出許多高質量、具有商業價值的新場景。這些又進而推動了移動機器人產業的蓬勃發展。

          汽車生產物流中的拖車型移動機器人

          一、2021年移動機器人(AGV/AMR)市場回顧

          1.市場需求爆發,銷售額突破百億元

          根據新戰略移動機器人產業研究所的統計數據,2021年中國市場共銷售工業應用移動機器人(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,達到126億元,同比增長64%。預計未來十到二十年,國內移動機器人產業將繼續高速增長,有望挺進千億元市場規模。

          2021年雖然繼續受到疫情的影響,但國內移動機器人市場仍然保持較高的發展速度。在移動機器人應用的各個行業領域中,汽車裝配、3C電子、第三方物流、半導體、航空航天及港口碼頭、快消食品等傳統行業需求繼續擴大;得益于碳排放政策影響,在新能源電池、光伏等領域出現爆發式增長,移動機器人已成為這些行業投產、擴產的標準解決方案。各種與生產工藝深度結合的新產品批量涌現,提高了生產的自動化、智能化水平,為企業減員增效起到了關鍵作用。

          值得關注的是,盡管汽車行業仍是應用移動機器人最為廣泛的行業,但由于受行業景氣度的影響,汽車行業所占移動機器人應用市場份額的比重有所下降。與此形成對照的是,供應鏈及第三方物流、新零售已成為倉儲分揀機器人最為主要的應用領域,銷量增長明顯。相較于2020年,移動機器人在3C電子/家電行業的應用占比有所提升,在國內外快遞電商領域的業務量也在擴大,這與這些行業在疫情長期影響下快速布局和完善供應鏈體系有著直接關系。

          2.資本的持續投入,改變著移動機器人產業格局

          作為現代智能制造的關鍵技術領域之一,移動機器人行業一直因其巨大的市場發展空間和重要的戰略意義,而深受資本市場的青睞。2021年,資本對于該領域的投入十分引人注目。

          據中國移動機器人產業聯盟和新戰略移動機器人產業研究所數據統計,2021年中國工業應用移動機器人領域共發生29起融資事件,總計金額超過40億元人民幣??傮w看來,資本對移動機器人賽道的投入正在加大,更青睞細分品類的頭部企業,間接加速了相關企業的產品快速落地及市場持續拓展,同時也將行業發展推向了新的高潮。

          在資本的助力之下,創新企業不斷涌現,原有的競爭格局被迅速打破。而在帶來創新突破的同時,資本的沖擊也給整個行業帶來強烈的震蕩,許多企業都不得不面對更加激烈,甚至是非理性的價格競爭,這導致行業利潤率普遍下降??梢哉f,資本的介入正在深刻改變著移動機器人行業,而如何正確引導資本發揮積極作用,將是行業需要深度思考的問題。

          3.推進技術標準體系建設,支撐行業健康可持續發展

          為了保證中國移動機器人產業持續快速、健康發展,產業需要建立科學、統一的技術標準體系(包括數據接口標準和安全防護體系等),以此來協調供需關系,優化競爭秩序,改善市場環境,從而促進行業長久發展。

          中國移動機器人產業聯盟始終將標準制定放在重要位置,2019年6月在杭州成立標準管理委員會(簡稱“標委會”),2020年發布首批六項團體標準,在2021年底又發布第二批四項團體標準,這使產業聯盟的標準體系進一步得到充實和完善,為行業的規范發展打下了堅實基礎。今后,產業聯盟標委會將會繼續穩步發展其標準化體系,計劃未來幾年中每年組織制定3~5項新標準,標委會章程與管理辦法也將逐步完善。

          由產業聯盟制定的行業標準具有及時、公正、包容性強的特點,符合行業快速發展的需要;而通過相關標準的參編企業向客戶、向行業宣傳標準,有利于行業標準的快速推廣和普及。同時,行業標準的形成也將為未來國家標準的制定提供寶貴經驗,有助于加速相關國標體系的形成和完善。

          4.缺乏專業人才與復合人才培養機制,已成為產業發展的瓶頸

          隨著移動機器人產業的快速發展及技術的不斷迭代,對相關技術人才的需求也在激增。目前,移動機器人領域的技術人才非常稀缺,特別在算法設計、軟件開發、機械設計、電氣設計、項目實施等方面,人才缺口尤其明顯。

          近幾年,互聯網行業以其優厚的薪資待遇吸引了高校大部分軟件、算法類的畢業生,而實體制造行業吸引人才的能力則遠遠落后于互聯網行業。目前,移動機器人行業獲取人才的方式主要是對高校畢業生中其他專業的人才進行二次教育和培養,有一些企業甚至干脆在同行之間挖人,這從長遠來講并非解決之道,反而會給行業發展制造混亂。

          移動機器人是一門綜合的交叉學科,涉及到計算機科學、機械工程、電子工程等多門學科,集軟硬件于一體,未來應該走加強產學研合作這條路,建立良性的移動機器人人才生態系統。通過企業與高校、科研機構的緊密聯合,將會更加有效地發揮各自優勢,更好地解決行業人才輸送問題。

          移動機器人在IC裝備行業中的應用

          二、2022年移動機器人市場與技術發展趨勢展望

          1.技術與應用深度融合,形成緊貼行業需求的解決方案

          縱觀移動機器人的發展過程,可以看到移動機器人技術正在與各種應用深度融合,從而形成多種多樣的行業解決方案。通過這種融合,移動機器人能夠快速與人工智能、云計算、物聯網等技術相結合,形成眾多能夠貼合具體應用需求的有影響力的產品。如,適合新能源電池生產的自動掛接機器人、能進行快速分揀的料箱機器人、雙車聯動重卡裝配線機器人等等。

          未來幾年,這種技術與應用深度融合的趨勢將會延續和發展。移動機器人行業將會打造更明確的價值輸出,通過各種創新平臺加速實現技術與應用之間的整合,而這種核心技術與應用場景橫向結合的方式,也正是移動機器人行業普及發展的一個重要特點。

          2.自然導航走向3D,需要適應變化的環境

          移動機器人能夠高效、智能、靈活地運行,有賴于其導航技術。目前,2D視覺導航和2D激光導航在移動機器人領域的應用已經十分成熟,但3D視覺導航和3D激光導航還處于發展階段。3D導航技術由于具有更好的環境適應性,預計未來會有更大發展空間。

          在3D視覺導航方面,基于特征點的3D導航技術最早得到應用,在光照條件比較好的情況下,已能夠在一定范圍內實現機器人的自動導航運行。通過全局優化和回環處理,改善3D建模的質量,提高定位精度,通過人工智能方法提高機器人在不同環境光照條件下的魯棒性,這將是視覺導航技術發展的方向。

          在3D激光導航方面,現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用。3D激光導航克服了2D導航的缺點,適應復雜環境的能力顯著增強,是移動機器人近期發展的主要方向。相對來說,3D激光導航的成本較高,相關的計算也更加復雜,但隨著自動駕駛技術發展,相關部件的成本有可能進一步降低,屆時3D激光導航的應用將更加普及。

          動態環境是移動機器人自然導航所面對的主要困難之一。動態環境中既包含行人、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,如移動的生產線等。要有效克服動態環境帶來的困難,未來Life-long SLAM技術將走向應用。這種技術是指在移動機器人使用過程中全程啟用對環境模型的自動修改和更新,這對SLAM技術的準確性和可靠性提出很大挑戰。該技術的發展和應用將進一步擴展移動機器人的應用領域,為在眾多動態環境場景中使用移動機器人打下基礎。

          3.從物料搬運到作業單元,末端識別將在應用層次深度迭代

          移動機器人在誕生之初主要用于物料的搬運輸送,即使執行一些其他作業也是比較簡單的操作(如托盤移載或頂升)。隨著技術提升,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,如具有視覺調整能力的復合機器人、高位自調整無人叉車等。在這些應用中,移動機器人不再是簡單的搬運設備,而是成為一種具有感知和調整能力的作業單元。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行機構(如車載機械手)的實時調整能力。

          可以預見的是,機器視覺、人工智能等技術越來越多地成為末端精準定位的技術支撐,移動機器人技術正在跟AI、視覺等技術密切結合,從而給未來發展帶來更大空間。

          4.強大的管理調度,通過算法指揮硬件發揮最大效能

          在未來的移動機器人應用中,成百上千臺機器人規?;鹤鳂I將成為發展必然。這不僅需要調度系統能夠接入各種類型的機器人,在統一的環境下完成作業調度,還需要更加智能的多機器人調度算法,使眾多機器人能夠準確、高效地協同工作;同時,移動機器人管理系統還將會面臨運行路線和任務頻繁變更的挑戰,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度系統來完成。

          隨著當前智能制造、工業互聯網及人工智能技術的推廣,移動機器人調度系統技術也將快速發展,成為未來移動機器人系統管理性能提升的核心保障。

          三、結束語

          經過多年的努力和發展,中國移動機器人行業從零部件到整機、從核心算法到系統解決方案等一系列環節都實現重大突破,建立了相對完備的供應鏈和研發體系。中國機器人行業“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,移動機器人行業目前正在有條不紊地前進;而細心觀察,眾多創新已悄然發生,整個行業正在積能蓄力、醞釀著新一輪的變革和爆發。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一定能夠繼續蓬勃發展,并將在未來的全球競爭中實現超越和引領。

         
        關鍵詞: 移動機器人
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