奋战在抗疫前线的“钢铁战士”
2020-05-13中国评测机器人国评中心
中国评测机器人国评中心
自新冠肺炎疫情发生以来,中国机器人企业充分发挥优势,拼速度、拼技术、拼产品,在短时间内投放各类机器人,参与了防疫抗疫全流程中多项工作任务,与前线医务人员一起并肩作战。据不完全统计,近30家机器人企业奋战在抗疫第一线,普渡科技、新松、擎朗智能、广州赛特、猎户星空、云迹科技、京东物流、坎德拉、哈工大机器人集团、钛米机器人、灵至科技、大疆、创泽智能等企业,在疫情防控、疾病诊断、民生保障等诸多方面做出了积极贡献。
为贯彻落实党中央、国务院关于疫情防控工作的总体部署,充分发挥国家机器人检验检测公共服务平台和国家机器人质量监督检验中心(北京)在试验验证、信息服务等方面的作用,全力支撑疫情防控工作,聚焦疫情中的机器人钢铁战士,将现有应用的产品分为消毒、导诊、室内配送、巡控、远程诊断、测温、陪护、清洁、物流、生产制造等十大类别,分类盘点机器人在抗击疫情工作中发挥的重要作用,并对疫情过后医疗领域服务机器人的发展方向进行分析和展望。
消毒机器人
消毒机器人,能够根据设定的路线,自动、高效、精准地对室内环境进行自动化消毒,具有自主避障、环境识别、自动通过闸机、自主搭乘电梯、自主消毒等功能,可以辅助减轻医护人员的工作强度。
应用场景
消毒机器人主要用于商场、机场、车站、医疗机构等公共场所的消毒防疫。
产品核心技术
消毒机器人涉及的核心技术包括:自主导航技术、自主避障技术、语音识别技术、物联网技术、UV/UV-C消毒技术、光离子催化净化技术、过氧化氢蒸汽技术。
自主导航技术:采用激光雷达配合导航定位算法,实现机器人的自主导航定位功能。
自主避障技术:通过激光雷达、超声波传感器或碰撞传感器等检测规划路径上存在的障碍物,按照一定的避障算法实时更新路径,实现自主避开障碍物的功能。
语音识别技术:通过语音识别技术,机器人可以理解并执行使用者的指令。
物联网技术:通过智能IoT设备与工作区域组成物联网系统,实现自主通过闸机、搭乘电梯等功能。
UV/UV-C消毒技术:采用UV或UV-C设备,对工作区域进行消毒。
光离子催化净化技术:利用光催化氧化技术而生成氢氧基和超级氧离子,对工作区域进行消毒。
过氧化氢蒸汽技术:将过氧化氢溶液通过闪蒸技术形成蒸汽,对工作区域进行消毒。
国内外产品发展情况
国外消毒机器人采用UV或UV-C照射消毒方式,与传统的喷洒式消毒相比,效率高、无二次污染。但是国外消毒机器人底盘大部分采用被动轮式设计结构,缺少自主导航功能,机器人无法自主运行到工作区域开展消毒作业。目前,国内消毒机器人大部分是在现有服务机器人基础上进行改装,通过增加自动喷洒模块或紫外线消毒装置,按照预先设定的运动路线,进行自动化消毒。除上述室内用消毒机器人之外,国内机器人企业如大疆、苏州博田等企业,也相继推出了适合室外使用的消毒无人机和环卫消杀机器人。
未来发展趋势
随着深度学习、运动控制、大数据技术等先进技术的应用,消毒机器人在功能和应用场景上将会进一步的提升和完善。例如:实现快速部署和多手段复合消毒;针对不同区域实现定点分类消毒;优化消毒模式及运动路径,减少消毒用品浪费;丰富消毒用品种类,实现药品智能配比、输送,实时监测用品流量,提高消毒成效;具备人体检测功能,防止对人员造成伤害;优化视觉检测算法,可精准检测医护人员、患者等形体轮廓,实现快速定位消杀;实现消毒清洁一体化操作,集成消毒、清扫、烘干多种方式,按需定制操作模式;实现环境样本回收,搜集消毒区域样本,辅助检测人员快速判断消毒成果;提高产品自身防护等级,可进入高辐射、高温、高病菌场所开展作业;拓展产品落地场景,通过更换备品实现农田、果园、养殖场等生产性场所的药物和水体喷洒。
导诊机器人
导诊机器人,能够根据患者的就医需求,提供咨询解答、科室推荐、流程查询、业务指引以及挂号缴费等服务,具有语音交互、人脸识别、自动充电、智能行走等功能,可以辅助降低科室转诊率,优化就医业务流程,提升医院日常运行效率。
应用场景
导诊机器人主要用于各种医疗机构,用于智能导诊、导医服务及就診服务。
产品核心技术
导诊机器人涉及的核心技术包括语音语义技术、人脸识别技术、自主导航技术、自主避障技术。
语音语义技术:可以获取、分析、理解人的自然语言,并能够实现对患者咨询语义的理解与反馈。
人脸识别技术:基于人的脸部特征,对输入的人脸图像进行对比识别,用于患者身份的认证。
自主导航技术:采用激光雷达配合导航定位算法,实现机器人的自主导航定位功能。
自主避障技术:通过超声波传感器或红外传感器等检测规划路径上存在的障碍物,按照一定的避障算法实时更新路径,实现自主避开障碍物的功能。
国内外产品发展情况
目前,国内外均未有成熟的导诊机器人产品,国外更多关注融合AI技术的问诊系统,国内导诊服务机器人多数仅能实现简单问答,或根据标准化问题模板辅助初步筛选和判断,未能真正发挥优化就医业务流程、提升医院日常运行效率的作用。但相比国外产品,国内导诊服务机器人已在多个地区和场景下开展业务融合,机器人辅助人工办理的模式将加速提升国内导诊机器人落地应用。
未来发展趋势
导诊机器人在改善患者的就医体验、协助医院优化资源配比,提升医疗效率等方面可以发挥一定的作用,未来市场潜力巨大。随着自然语言处理、计算机视觉、多传感器融合、大数据、AI等技术的不断发展,导诊机器人的功能将会日趋完善。例如:借助云平台与专科医疗知识图谱技术,机器人可与患者进行更加人性化、专业化的导诊沟通,更准确地定位患者所问询的病情;建立患者病例病史数据库,为患者提供更加精准快速的分诊服务,减少病人等待时间,优化医院诊疗体验;提升移动导航性能,快速且实时更新动态场景地图信息,做到零碰撞,无差错地科室导引;连接医疗物联网资源,实现跨区域导诊信息共享,促进分级诊疗制度的推广;具备典型病症数据库,通过检测患者的体貌症状,判断患者病症传染性;提高语音交互的抗环境干扰能力和准确性,可以更好地在医院等环境嘈杂的应用场景下,为患者提供准确的导医服务。
室内配送机器人
室内配送机器人主要是用于室内无人配送,根据用户的配送需求,自主完成药品、餐食、医疗物资等物品的配送服务。具有自主行走、自主避障、语音提示、自主搭乘电梯、自主充电等功能。医疗机构使用配送机器人,可以避免医护人员与患者或隔离人员的密切接触,降低感染的风险。
应用场景
室内配送机器人主要用于医疗机构、酒店、餐厅等公共场所,为用户提供各种物资配送服务。
产品核心技术
配送机器人核心技术包括:自主移动、环境感知、语音语义、多机调度、物联网等相关核心技术。
自主移动技术:通过自主定位导航和SLAM技术,实现机器人定位、运动控制以及在未知环境中运行时即时定位与地图构建功能。
环境感知技术:通过多传感融合的方式,包括视觉识别、结构光、毫米波雷达、超声波、激光雷达等,使机器人具备环境感知能力。
语音语义技术:通过模式识别、语义分析等技术,使机器人能够对使用者语音中包含的要求或询问,做出正确的动作反应或语言反应。
多机调度技术:通过多机协同路径规划,使多个机器人在执行配送任务时实现协同统一。
物联网技术:通过智能终端与所在工作区域形成物联网系统,从而实现自主过闸机,搭乘电梯以及在楼宇内自由移动功能。
国内外产品发展情况
国外配送机器人的研发和试点应用起步较早,但与国内配送机器人相比,室外配送机器人占据了极大比重,室内配送机器人的商业化应用大部分处于试点阶段,离真正的商业化落地还有一定的距离。国内室内配送机器人目前不仅在国内大范围落地,甚至将产品输出到海外。但是,在实际应用中仍存在诸多问题:在室内行走时,遇到地毯或坡度等不平坦道路的运行稳定性和行走能力问题,多机协作过程中的避障及路线实时规划问题,环境人为(或非人为)发生改变后的适应性问题等。
未来发展趋势
随着AGV技术的不断成熟,其应用范围也在不断扩大。物流配送机器人一直是机器人领域市场增速最快的品类之一,医院也正成为继工业和电商之后的又一大热门领域,也为带来了更为广阔的市场空间。在疫情爆发的背景下,配送机器人也能更好地实现非接触式传送物品,减少人员感染的几率。随着云计算、计算机视觉、AI技术、物联网技术的不断发展,配送机器人在功能和应用场景上将日益完善。例如:与无人仓储、无人超市和智能楼宇相结合,解决“最后几百米”的配送需求。提升运动性能、可靠性和行为分析能力,可以在餐厅、医院、酒店人员密集且人员移动随机性高的场合,对人员运动行为进行准确预测,提升不同路面的通过稳定性。建立云端调度中心,实现多种类配送机器人多机协作配送,提升机器人群体配送效率。在送餐场景,增加食品安全性保障措施,并可集合点餐结算、餐具回收功能,真正实现智慧餐厅的落地;在药品和医疗器械配送场景,具备基础运输能力的同时,增加自动消毒、冷热分离储藏等功能,同时建立配送物资追踪验证系统,可全程追踪物品位置信息,确保运送物品安全等;在机场、车站等公共场所的配送场景,可以与自主搬运、人员跟随及其他导引、巡检类功能相结合,形成具有行李搬运、迎宾导引、安防巡检等综合性能力的公共服务机器人。
巡控机器人
巡控机器人大多在迎宾导引类和安防巡检类公共服务机器人的基础上结合疫情防控的需求,增加了体温监测、口罩识别、快速排查、远程双向音视频交流、监控报警、抗疫知识宣传等功能,能够有效地替代或者协助工作人员开展巡查、排查、监控等工作,降低一线工作人员被传染的风险。
应用场景
巡控机器人主要用于车站、机场、医院、码头、学校等人群密集的公共场所。
产品核心技术
巡控机器人涉及的核心技术主要包括多传感器信息识别与融合处理技术等。
多传感器信息识别与融合处理技术:通过光学、视觉、气体、声音、力学等多种传感器进行综合数据采集,对数据进行融合与处理,并通過智能推理进行状态识别,实现对各种异常情况的识别、监控和报警,提高巡控结果及预判的准确性和时效性。
除此之外,涉及的共性技术还包括导航定位、自主避障、智能语音交互、无线通信网络、云平台等。
国内外产品发展情况
目前国外尚未有成熟的专门针对疫情防控的巡控机器人产品,大部分主要用于街面、厂区等巡逻任务以及防爆排爆等安防巡检领域。而国内针对此次疫情的防控工作,快速开发出能够辅助一线工作人员监测体温、识别异常、快速排查、非接触视频交流、报警和宣传等功能的巡控机器人产品,扩展了巡控机器人的应用领域,丰富了巡控机器人的应用场景,为机器人市场打开一片新的应用天地,形成一类综合性巡控机器人产品。
未来发展趋势
未来,巡控机器人功能和性能将不断完备,实现自主化和智能化的运作方式,结合现有的安防监控系统,更好地服务于人群密集、工作环境复杂、感染风险高的公共场所。例如:对巡控机器人功能组件模块化,可以根据突发事件的应用场景需求对机器人实现模块化组装,快速定制巡检对象和巡检场景;提高远距离通信的覆盖能力,结合多机协同管理平台,实现多机协同作业、巡控场景全覆盖、巡控信息实时同步,将安全风险降到最低;提高在密集人群中自主识别追踪的智能性,能够做到快速判别异常情况,实现对运动无规律的目标快速精准追踪;融合医疗大数据平台与专家诊断系统,通过多维度的数据关联分析和数据挖掘等技术,基于巡控过程中采集的数据,实现对感染人员和疑似感染人员的初筛,从而提升巡控管理水平。
远程诊断机器人
远程诊断机器人,可以辅助医护人员日常工作,提供跟随或自主查房、远程检查与临床诊断、远程会诊与监测、病症咨询、远程医护培训等服务,用远程线上模式替代传统面对面就诊模式,有助于降低医务人员的感染风险,节省医生和患者的精力与时间,提升医疗机构的服务水平和患者的就诊效率。
应用场景
远程诊断机器人主要用于各种医疗机构和医疗养老服务机构。
产品核心技术
远程诊断机器人涉及的核心技术主要包括:机器视觉技术、遥操作技术、信息融合计算技术和远程通信技术。
机器视觉技术:通过快速准确地标记特定异常结构来提高图像分析的效率,实现对患者医疗影像的快速读取和病变分析。
遥操作技术:医护人员通过操作本地控制机构,通过视觉、力觉等多重反馈融合技术,远程控制机器人手臂完成病症探查、CT扫描等工作。
信息融合计算技术:对多传感器采集的数据信息进行分析处理,根据病症特征给出诊断结论。
远程通信技术:通过5G、WLAN等无线网络,双向传送医疗数据、语音和图像,采用QoS设置、移动边缘计算等技术,确保数据传输的无损、同步和连续性。
除此之外,涉及的共性技术还包括自主移动或跟随移动、语音语义识别、环境感知等。
国内外产品发展情况
美国和日本在诊疗辅助机器人领域起步较早,产品形态和应用场景也较为成熟,能够辅助医生远程为患者提供检查、诊断和治疗、护理、健康管理等服务。国内医疗机器人以及远程诊断系统的技术还刚刚起步,初步形成了用于病房巡视、问诊的移动机器人以及带机械臂的超声诊断系统。面对本次疫情,国内企业快速定制开发了辅助一线医务人员进行新冠肺炎CT肺部影像筛查的AI系统,能有效避免近距离接触造成的交叉感染,提升了诊断效率。
未来发展趋势
随着深度学习、机器视觉、专家系统等技术的发展,远程诊断机器人在改善患者就医体验、提升医院就诊效率、应对突发医疗卫生公共事件等方面发挥积极的作用。例如:与区块链、大数据技术结合,建立患者病例病史数据库,根据问诊与检查信息制定更加精确的诊疗方案;将视觉、声音、触觉等传感器与专家诊疗系统相结合,使远程诊断机器人真正具有“望闻问切”的功能,成为合格的“助理医生”;与心脏起搏器、胰岛素泵等有源植入式医疗器械形成智能监测辅助治疗系统,监测医疗器械工作状态和患者的脏器情况,并对患者提供诊疗或护理建议;与智能可穿戴设备结合成为家庭智能健康管家,为用户提供健康监控、紧急呼叫、减压音乐治疗、药物摄入量跟踪、体育锻炼指导等智能服务;与远程医疗云平台、城市指挥调度管理中心和疾控中心对接,在提升诊疗服务扁平化的同时,对突发卫生公共事件,形成诊断、预警一体化联控机制。
测温机器人
测温机器人,能够代替/协助工作人员对个体及大范围群体人员进行“非接触”式精准快速的体温测量、体温异常者筛查等服务,具有红外测温筛查、智能预警、语音交互、人脸识别及目标追踪等功能,可以降低医护人员工作强度,提升公共场所人员通行效率。
应用场景
测温机器人主要用于医院、车站、机场、地铁、商场、小区等公共场所。
产品核心技术
测温机器人涉及的核心技术包括:红外热成像技术、跨镜追踪(Person Re-Identification,简称 ReID)技术等。
红外热成像技术:利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标人物的红外辐射能量,获得红外热像图(人体表面的热分布场),从而实现人体的体温测量。
跨镜追踪(Person Re-Identification,简称 ReID)技术:计算机视觉研究的热门方向,主要解决跨摄像头跨场景下行人的识别与检索,能够根据行人的穿着、体态、发型等信息认知行人,与人脸识别技术相结合能够实现公共场所下目标识别追踪。
除此之外,涉及的共性技术还包括人脸识别、语音交互、导航定位等。
国内外产品发展情况
据不完全统计,暂未发现国外测温机器人成熟产品,国外产品更多的是使用红外热成像技术的热成像仪(测温仪),其核心零部件红外探测器性能领先于国内。目前,测温机器人是服务机器人在国内发展的細分领域的产物,能够实现非接触式体温筛查、人脸识别及报警等常规功能,在疫情期间,发挥了重要作用,避免了近距离接触,降低了一线人员感染风险。随着ReID、人工智能等前沿技术的应用,国产测温机器人的智能化水平得到了提升,并已在多个场景下得到实际应用。
未来发展趋势
人工智能等新兴技术与机器人融合发展特征愈发明显,测温机器人在机器视觉、语音识别、智能交互、智能测温等方面将会日趋完善,进一步突破现有认知局限性并改善人机交互体验,并且伴随着测温机器人智能化水平的不断提高,应用场景也将会继续向人类生活的各个领域不断延伸。例如:针对不同应用场景,以及巡逻群体测温、定点个人或群体测温、远程监控测温等不同特点,优化测温模式,提高测温机器人可靠性、准确性,保障在危险、高强度的工作环境中完成测温任务;5G技术的深入应用,进一步实现测温数据实时远程监控管理及可视化监控指挥,更好地协助一线人员完成体温异常者筛查、防控检查等任务,助力智能防疫;测温机器人应用水平将借助云服务技术全面提升,在云平台的统一调度与协同处理影响下,实现多台机器人同步操纵控制,进一步提高测温机器人的实用化程度。
陪护机器人
陪护机器人能够协助医护人员或家属对患者或老人进行护理,监测被陪护对象的健康情况,并提供陪伴服务等。在抗疫中可协助医护人员及家属进行远程看护和处理日常事务,能够避免人员密切接触造成交叉感染。
应用场景
陪护机器人主要用于医院、家庭及养老机构等场所。
产品核心技术
陪护机器人涉及的核心技术主要包括仿人手抓取技术、多模态柔性传感技术和情感计算技术。
仿人手抓取技术:采用欠驱动原理,仿照人手的生理结构,设计可以精确抓握的机构,使得机器人能够采取类似人手的抓取模式,抓取多种日常物体,从而提供多功能护理服务。
多模态柔性传感技术:在机械臂、手指及身体分布有柔性触觉传感器,实时感知接触压力,实现人性化护理,增强护理对象的舒适感。
情感计算技术:采集生理数据、表現数据及评估数据,完成情感建模,结合表情识别、姿态识别、语音识别及人体跟踪等技术搭建情感计算系统,提供情绪感应服务。
除此之外,涉及的共性技术还包括语音交互、导航定位、自主避障、无线通讯网络、云平台等。
国内外产品发展情况
国内陪护机器人的研究与国外相比起步较晚,存在一定的差距。国内陪护机器人大多仅具有日常交流、用药提醒、病例查询等基础功能;国外的陪护机器人在日常交流和健康管理等功能的基础上,还具有深度情感交互,协助完成家务等功能。例如:能够结合心理学知识与用户进行深层次交流,可根据用户情绪变化调整交互内容,具有较强的人机交互能力;通过搭载机械手臂装置,可实现抓持物品、开关门等功能,应用场景十分丰富。
未来发展趋势
目前陪护机器人领域技术还不成熟,投入大,商业落地难,多数仍在研发、试验阶段。未来,随着人工智能、大数据、物联网、云计算等技术的不断成熟,陪护机器人将被赋予更多功能,既能够完成家政服务、进行身体监测、康复护理,又可以聊天娱乐,还能控制家电,预约就诊挂号等。通过智能感知系统,结合语义理解、图像自动识别、深度行为树分析模型等技术,机器人可根据用户的表情和手势指令提供相应服务;通过主动识别并学习陪护对象生活习惯,可体察人类情感并建立用户画像,提供个性化服务;通过医疗资源整合,把陪护机器人与社区、养老院和医院有机联合在一起,运用信息化技术实现“一对多”的新型陪护模式,帮助患者、残障人士和老年人利用科技过上独立自主的生活。
清洁机器人
清洁机器人,能够对室内或室外环境进行自动清洁工作,具有环境识别、路径规划、自主导航、智能避障、自动清洁等功能,可替代传统的人工清扫方式完成清洁作业,降低了人工劳动强度,提高了清扫覆盖率和清洁效能。(注:本文所指清洁机器人不包括家用扫/擦地机器人。)
应用场景
清洁机器人的主要应用场景为公寓、酒店、商场、机场、大型展馆等公共场所以及室外道路。
产品核心技术
清洁机器人涉及的核心技术主要包括:低速自动驾驶技术和机器人运动交互技术。
低速自动驾驶技术:利用视觉、光学、惯性等多种传感器感知环境信息,通过SLAM和深度学习技术,使机器人可以在封闭或半封闭环境中,完成自主运动控制。
机器人运动交互技术:通过对环境抽象建模及大面积环境场景地图构建,使清洁机器人可以满足跨场景的应用需求。
除此之外,涉及的共性技术还包括路径规划、智能避障、无线通讯网络技术等。
国内外产品发展情况
国外清洁机器人发展起步较早,产品形态和应用场景也较为成熟,除了地面清洁等常规机器人外,还有水下、水面、不规则平面、弹性物体等更为复杂环境的清洁机器人,对机器视觉的识别、联合协作、智能化、终端机械结构等都有更为深入和前沿的研究。且国外机器人的应用成本与人工成本已基本达到持平甚至低于人工成本,市场需求已经培育到一定阶段。国内清洁机器人依托于逐渐成熟的低速自动驾驶技术,也纷纷推出户外清扫机器人、无人驾驶环卫车等商用清洁机器人产品,可自主完成扫地、洗地、尘推等作业。但在智能导航路径识别、地图构建和相关算法等方面与国外产品相比尚有一定差距,多数处于正在研发、试制,并逐步开始量产的阶段,还没有进入到集采阶段,机器人成本要完全等同甚至低于人力还需要一定的时间,因此市场也需要进一步培育。
未来发展趋势
随着中国清洁行业和环卫市场的快速发展,清洁机器人通过其无人驾驶技术、智能化识别技术的迭代升级,其智能化、高效化以及低成本替代人工的价值将会得到充分发挥,在商用和工业场景的渗透率也将进一步提升。例如,通过与传统环卫行业的清洁车、清运车、垃圾处理车等多种设备结合,精准地定位环卫行业的各个角落,催生出多种功能型清洁机器人产品;通过提升环境识别能力,优化地图构建算法,实现对复杂环境物理空间信息的深度识别,实施针对性的清洁策略,大大提高复杂环境的适应和清扫能力;针对高楼幕墙、管道、医疗机构等特定应用场景,设计特定结构,优化人工智能和自动清洁等算法,使清洁机器人能够在特殊甚至危险环境中代替人类完成作业。
物流机器人
物流机器人是在仓储、物流、运输行业,用于货物输送与分拣等作业的机器人,能够自主或按预定路线自动行驶,将货物或物料自动从起始点运送到目的地,有效提高运送和分拣效率,减少人工操作带来的风险。物流机器人主要包括仓储机器人、分拣机器人、配送机器人等类型。在抗疫中,作为幕后英雄,在物流保障和医护用品产线中发挥了非常重要的作用。(注:本期物流机器人不包含室内配送机器人)
应用场景
物流机器人主要应用于无人仓库、生产线、室外封闭或半封闭区域道路等。
产品核心技术
物流机器人涉及的核心技术包括主要包括导航定位技术、运动控制技术、多机器人集群控制技术等。
导航定位技术:综合采用激光雷达、惯性测量单元、里程计等多种传感器,感知环境中障碍物位置与自身运动状态信息,结合基于多传感融合的目标追踪或位置估计算法对机器人进行定位,并规划到达目标点的最优路径。采用的导航方式主要有磁导航、激光导航、RFID导航、惯性导航、视觉导航、GPS导航等。
运动控制技术:通过两轮差速驱动或操舵轮控制转向方式,并结合路径跟踪控制算法,使得机器人能够准确到达目的地,提升机器人运动控制精度。
多机器人集群控制技术:采用多机器人集群行动控制策略,使用排它锁机制来保证多个机器人在同一时间内不会发生碰撞;选择重叠度最低的路径来尽可能降低多个机器人出现在同一道路上的概率;通过强制性的闭环路径地图设计来降低发生死锁的概率。
除此之外,涉及的共性技术包括自主避障、无线通讯等。
国内外产品发展情况
国外物流机器人起步较早,在机械结构、导航定位、运动控制、传感器等方面较为成熟,在产品形态上更加多样化,如可加裝机械手臂,实现物品的定位抓取功能;通过对货架结构进行定制改造,使机器人与货架相结合,实现可到达系统范围内的任何地点;在多机器人调度方面,整体上路径规划更加合理,响应速度快,可根据任务管理并融合AI算法进行实时调整,进一步优化集群调度管理。国内物流机器人虽起步较晚,但发展迅猛,在电商、汽车、烟草、印钞、新闻纸等行业已有大规模应用。在核心技术的产品化方面,国产磁导航和二维码导航产品与国外同类产品差距较小,国产激光导引产品与国外尚有一定差距;在室外配送机器人领域,目前国内产品多处在开发或试运行阶段,主要用于园区等封闭或半封闭区域,实际公路行驶还处在小规模实验阶段,而国外同类产品已获批部署上路,并达到L4级自动驾驶,大幅领先国内产品;在核心零部件方面,国产物流机器人在传感器、驱动控制器等核心部件上,依然高度依赖国外品牌,差距较大。
未来发展趋势
近年来,在电子商务、新零售等新兴商业模式创新发展需求的拉动下,在智能制造、智慧物流等发展理念的引领下,在人工智能、物联网、大数据、云计算等新技术的驱动下,物流机器人行业一路高歌猛进,行业内呈现如火如荼景象。智能物流成为技术发展的必然方向,未来物流机器人将更加智能化和柔性化,环境感知能力将会进一步增强。机器人系统、运动控制系统、调度系统将与人工智能深度融合,赋予机器人“看”和“认知”的功能,让机器人自行完成对外部世界的探测,实现对自身及周边环境状态的感知,适应复杂的开放性动态环境,进而做出决策判断并采取行动。实现复杂层面的指挥决策和自主行动,可以识别、躲避行人和障碍物,辨别红绿灯,还能自动驾驶、路线规划、主动换道、车位识别、自主泊车等,极大地增强机器人智能化、柔性化和精准控制能力,实现上千甚至上万台机器人协同及调度,大大提高整体的仓储物流运作效率,帮助企业进一步实现数字化、智能化的敏捷供应链。从无人仓库到最后一公里配送,贯穿于物流作业的始末,助力物流行业加速进化,形成全新的物流生态系统。
生产制造(工业机器人)
面对来势汹汹的新冠疫情,我们的机器人正在和广大医务工作者一起并肩战斗,日夜不停地在一线奔忙,共同谱写了一曲曲振奋人心的抗疫凯歌。除了那些穿梭在一线的消毒、测温、配送等机器人之外,国内工业机器人企业也迅速响应,聚合优秀研发力量,开展技术攻关,为抗击新冠疫情贡献着自己的一份力量。
抗疫支撑工作的幕后英雄
国内工业机器人企业积极行动,将SCARA机器人、并联机器人与口罩产线相结合,或是通过对协作机器人进行技术改造,相继研发出全自动口罩生产线、红外智能体温检测系统以及N95口罩分拣系统等产品。例如:
众为兴:经过深研生产加工工艺,利用众为兴SCARA机器人,配合自研控制器和伺服系统,制定出医用口罩、医用防护服、护目镜等自动化生产线运动控制解决方案,帮助设备商或集成商完成快速部署。
翼菲自动化:研发口罩自动智能生产线,利用并联机器人及自动化机器实现口罩的分拣、包装、装箱、码垛,可以有效代替人工实现高效生产。
节卡:研发体温管理机器人,由JAKA Zu 7协作机器人、数字测温仪、视觉识别系统等部分组成,可对不同人群个体进行有序、快速、精准地测温,身份识别、信息统计及异常温度报警。
遨博:利用柔性抓取工具配合轻型协作机械臂,研发出N95口罩自动化分拣系统,可以快速部署在口罩生产线上,代替人工分拣。
埃斯顿:助力口罩产线升级改造,结合基于TRIO运动控制器及埃斯顿伺服系统,为N95折叠口罩以及平面口罩产线提供后段抓取、装盒、装箱等成套解决方案。
除上述企业之外,为了全面缓解口罩、防护服、测温设备等物资的紧缺问题,部分工业机器人企业积极转产,通过研发全自动口罩产线以及智能体温检测系统,确保抗疫物资的充足供应。
华数:研发出新一代红外智能体温检测系统,测温速度可达到0.3秒。不但可自动跟踪锁定人流中多人的人体体表最高温度,还可利用人工智能技术进行人脸识别,有效排除携带发热物体所产生的误报警。
新松:研发全自动平面型医用外科口罩生产线及全自动折叠型医用口罩生产线,实现卷材上料、折叠压合、鼻梁筋上料、口罩成型、口罩切断、耳带上料及焊接、成品下料等工艺的全自动化生产。
国机智能:研发模块化全自动口罩生产线,结构简单、调试时间短、功能稳定、自动化水平高、产品体积小方便运输、安装调试简易,方便口罩生产企业快速投入生产。
拓斯达:研发一拖二全自动平板口罩生产线,全程自动化生产,可根据需求更换部分模具实现多种规格的口罩片,包括各种无纺布口罩、光滑布口罩、纱布口罩、活性炭口罩、双鼻线口罩等。
天机机器人:研发高效全自动化口罩生产线,可以自动完成多个上下料及检测工序,包括人工上料卷、自动输送料、裁切鼻线、超声波焊本体片、裁断本体片、分料、超声波焊耳线、裁断耳线、自动下料、皮带线输出等全流程。
此外,在汽车、3C电子、食品等行业,由于大量工业机器人的应用,从根本上保证了企业的正常有序生产,充分发挥了机器人的赋能效用,避免了大量人员复工所带来的交叉感染的风险。
老生“新”谈工业机器人
2018年中国工业机器人市场全年累计销售15.6万台,同比下降1.73%,整体市场首次出现萎缩。自主品牌工业机器人销售4.36万台,增速也首次放缓。以笔者在国内主要应用领域生产线调研和测试的经验,高端应用市场仍大幅被国外品牌占据,且投入市场的国产主机在精密减速器、大功率伺服电机等核心零部件上,也仍以选取国外品牌为主,国产品牌在稳定性、精度、可靠性等方面,与国外产品仍有一定差距。
目前,中国的机器人密度(每万名制造业员工所拥有的机器人数量)约为140台,新加坡、韩国、德国、日本、美国分列前五,分别达到831台、774台、338台、327台和217台。在这次疫情中,需要大量工人复工复产的企业受到极大影响,我们也应从中思考,当更多的生产经营和制造工作由机器人或自动化设备来代替的时候,面对疫情这种突发事件,我们会更加从容。我国工业机器人的市场前景仍十分广阔。疫情过后,我们更希望看到,“机器换人”的需求被充分激发,更多领域的应用需求能够拉动工业机器细分领域的发展。也希望我国自主品牌工业机器人能够继续攻坚克难,提升产品技术水平,真正做到世界一流。
抗疫机器人与智能装备资源对接服务平台
自疫情发生以来,“无接触”成为大众在疫情中的基本诉求,用机器人代替人进行作业减少交叉感染的需求尤为强烈。中国机器人企业凝心聚力,在短时间内投放各类机器人,参与了防疫抗疫全流程中多项工作任务,与前线医务人员一起并肩作战。
中国软件评测中心紧急上线“抗疫机器人与智能装备资源对接服务平台”,得到各部委、各地工信部门和各机器人企业大力支持。截止到目前,已汇集85家机器人企业145款产品。未来,平台数据将持续进行更新,并对机器人的应用情况进行监测和分析,为机器人企业、医疗机构、主管单位及其他有应用需求的机构提供供需对接、决策部署、资源调度等支撑服务,为后续突发事件中更好地发挥机器人的避免交叉感染和高效率不间断替代人的作用,提高机器人资源调度和配置能力,助力做好跟踪与应急保障策略,更快更好地促进突发事件中资源应对决策及实施。