为什么说工业机器人正在被协作机器人替代?

[摘 要]随着人工智能在全球范围的迅速普及,近年来我国物流机器人产业发展迅猛。文章分析了我国物流机器人行业的发展现状,对比美国、日本、欧盟、英国等主要发达国家和地区的人工智能在物流业的战略部署情况,指出我国物流机器人行业面临的机遇与挑战,并给出了建议和应对措施。

[关键词]人工智能;物流机器人;工业机器人;AGV

近年来,人工智能在全球范围内发展迅猛,已成为发达国家战略发展的重点。得益于人工智能技术和机器人技术的物流机器人行业也迅速崛起,国家陆续出台多项政策以扶持机器人产业发展。随着物流市场的快速发展,物流机器人产业获得了难得的发展机遇,物流机器人的应用也加速普及。

1 我国物流机器人行业的发展概述

1.1 物流机器人的分类

按照中国电子学会的分类标准,将机器人分为工业机器人、服务机器人、特种机器人三类。物流机器人属于工业机器人中新兴的AGV和协作机器人范畴,主要是应用于仓库、分拣中心以及运输途中等场景,进行货物转移、搬运等操作的機器人。在不同的应用场景下将物流机器人分为以下四种。

AGV机器人又称自动导引车,是一种高性能的自动物流搬转运设备,通过特殊地标导航自动将物品运输至指定地点,主要用于货物的搬运和移动。目前广泛应用于制造业物料搬运、物流系统连续的运转以及国际化大型港口的集装箱自动搬运等,具有自动化程度高、充电自动化、安全性好、易于成本控制等诸多优势。

码垛机器人是一种携带独立的机器人控制系统,用来堆叠货品或者执行装箱、出货等物流任务的机器设备。主要用于纸箱、袋装、罐装、箱体、瓶装等各种形状的包装物品码垛、拆垛作业。其搬运重物作业的速度和质量远远高于人工,常用于仓储、码头、工厂等场所,具有运作灵活性高、负重高、稳定性高、作业效率高的特点。

分拣机器人可根据图像识别系统识别物品形状,用机械手抓取物品,放到指定位置,可以实现货物快速分拣。目前,亚马逊、京东、阿里巴巴等电商平台已投入使用,其中拥有巨大快递量的申通、顺丰等快递企业也利用分拣机器人以提高效率。

1.1.4 配送过程的无人车和无人机

无人配送车是面向最终用户的无人驾驶配送车,目前可以实现城市环境下的办公楼、小区便利店等订单集中场所的批量送货,可以大幅提升配送效率。无人驾驶飞机简称“无人机”(UAV),是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。与载人飞机相比,无人飞机具有体积小、造价低、使用方便等优点。

1.2 我国物流机器人的发展现状

机器人人工智能通过赋能物流行业,实现了物流资源、物流环节、物流效率的优化提升。近年来,机器人相关产品及服务在电商仓库、冷链运输、供应链配送、港口物流等多种仓储和物流场景得到快速推广和频繁应用。我国多年来一直是工业机器人最大的产销市场,其销量连年激增。

在仓储机器人领域,国内的技术研究起步相对较晚,大部分的仓储物流机器人厂商成立时间不超过5年,发展速度较快,但机遇与挑战并存。近年来,电商驱动下的“新零售”,要求仓储系统更加智能化和柔性化。“货到人”仓储机器人可以快速并行完成上架、拣选、补货、退货、盘点等多种任务,在电商物流中心的需求巨大。由于行业发展前景较好,已经涌现出几家发展速度较快、技术水平较高的仓储物流机器人厂商,但机器人的技术研发需要大量的资金支持,行业的投融资活动频繁,一些本土物流企业为了应对各种成本的增加,也纷纷加快构建物流机器人。但应看到我国仓储物流机器人行业的商业模式仍在探索之中,仓储物流机器人产品同质化、标准化趋势明显,导致需求方更青睐租赁机器人业务。随着未来下游需求市场的不断扩大,更加一体化、智能化的物流装备解决方案将更加成熟。智能仓储的建立及智慧工厂的发展将带来码垛机器人的大规模应用,市场规模将进一步扩大,2020年市场销量将超10万台,市场规模有望超165亿元。

在配送机器人方面,城市配送无人车依托路况自主识别、任务智能规划的技术构建起高效率的城市短程物流网络,如今各大物流企业都加大了物流机器人的研发力度,积极布局智能物流体系。

2 国际物流机器人产业的发展创新

美国、日本、欧盟、英国先后在2015年左右部署机器人国家战略规划,纷纷出台各项政策措施,通过国家顶层设计,为机器人人工智能发展形成国家合力。

2.1 美国物流机器人产业的发展

美国政府于2019年更新了三年前的《国家人工智能战略》,对人工智能相关的七个重点领域的发展进行了全面更新,这七个领域分别涉及:人工智能研究投资、人机协作开发、人工智能伦理法律与社会影响、人工智能系统的安全性、公共数据集、人工智能评估标准、人工智能研发人员需求。

在物流智能机器人领域,近年来美国物流业巨头纷纷推出智能仓储机器人、无人驾驶车辆、传感器、自动识别和可穿戴技术。例如在2016年,以美国为首的国家开始小规模进行无人驾驶车辆试运行。亚马逊基于一个名叫Kiva Systems的仓储机器人公司,实现了“货到人”的低成本、高效率的仓储分拣理念,3万台Kiva顶升式移动机器人,使其仓库的整体工作效率提高了3~5倍。美国联合包裹服务公司(UPS)于2016年宣布计划,在2020年前将其30个最繁忙的物流枢纽完全实现自动化。美国物流业的巨头莱德系统公司近期宣布成功实现了智能仓库的升级,这些仓库主要为全球领先消费品牌提供服务,通过先进的自动化技术为客户提供实时可见的服务体验。

2.2 日本物流机器人产业的发展

早在20世纪60年代,日本便开始了机器人的研发生产。到2016年,日本生产的工业机器人占全球工业机器人总供给的52%。但日本的数据、技术和商业需求比较分散,很难像美国一样正向、系统地发展人工智能技术。因此,日本正在摸索建立一种与美国模式不同的人工智能发展体制,包括物联网、大数据、人工高智能和机器人的协同发展模式。

日本政府于2016年颁布了一系列人工智能发展战略,并设立了“人工智能技术战略委员会”,确定了以革命性的人工智能技术为核心的研究项目,而日本经济产业省提出了以物联网、大数据和人工智能为核心的“第四次产业革命战略”,并将2017年定为日本的“人工智能元年”。据报道,到2025年日本新一代物流系统与服务市场(包括日本企业的海外业绩)约为3.9万亿日元,比2017年增长89.1%。近年来,日本开始进口我国物流机器人企业的自动搬运机器人等产品。机器人产业尽管是日本的优势领域,但与海外企业的竞争也将日趋激烈。

2.3 欧洲物流机器人产业的发展

2014年6月,欧盟启动《机器人研发计划》(APARC),目标是在工厂、空中、陆地、水下、农业、健康、救援服务以及欧洲许多其他应用中提供机器人。欧盟预测,到2020年,机器人产业的年销售额将达500亿~620亿欧元。据麦肯锡最新的一项研究表明,到2025年,高级机器人在医疗保健、制造和服务中的应用价值可能在全球范围内的年经济影响在1.7万亿~4.5万亿美元。目前,全球工业机器人以8%的速度增长,欧洲在世界市场中的份额约为32%,而在世界服务机器人市场的份额为63%。物流和运输领域是受机器人技术影响最大的领域之一。

近年来,欧盟陆续发布了与机器人相关的一系列包括《地平线2020战略——机器人多年度发展战略》在内的政策或计划,大部分欧盟国家加入了地平线2020计划以及SPARC机器人计划,试图通过这次革新提高欧洲的整体竞争力。有些欧盟国家(比如意大利、芬兰等),虽然还没有形成统一的国家层面的战略政策,但是其主要高校和科研机构也承担了国家对于人工智能领域的研究任务。作为老牌工业强国,德国在20世纪70时代即开始了“机器换人”的过程。2011年,德国提出著名的“工业4.0”概念,其中涵盖人工智能相关领域。时至今日,德国的工业机器人产出、保有量和密度都处于世界领先水平。截至2016年年底,德国每万名工人的机器人拥有量为282台,仅次于日本和韩国。

2.4 英国物流机器人产业的发展

英国在发展和应用人工智能过程中,把伦理道德放在核心位置,以确保这项技术更好地造福人类,引领世界安全、合乎道德地使用数据和人工智能。英国政府十分看好人工智能在本国的发展,2017年发布的报告《现代工业化战略》中,将把英国置于人工智能和数据革命的最前沿,确保人工智能的领先地位。英国在人工智能上的重点研发领域是硬件CPU和身份识别。人工智能的相关技术被主要应用在水下机器人、海域工程、农业、太空宇航和矿产采集等领域。

从以上可以看出,各国都十分重视机器人技术的发展布局,美国、日本、德国非常重视人工智能的国家级战略布局,制定了一系列制度体系来促进机器人产业的发展。2019年根据国际机器人联合会(IFR)发布的《全球机器人2019——服务机器人》报告显示,2018年专业服务机器人的销售额增长了32%,达到92亿美元。其中物流行业所占份额最大,占总销售量的41%。事实证明,各国在机器人领域特别是物流机器人领域实施的战略部署和行动方案极大地促进了全球物流机器人产业的蓬勃发展。详见表1。

3 我国物流机器人产业面临的机遇和挑战

我国物流机器人產业正面临着难得的历史机遇期,随着人工智能技术的快速迭代,物流机器人将在很多方面替代人工。根据国际机器人联合会(IFR)统计,2018年前五大工业机器人市场占全球装机量的74%,分别为中国、日本、美国、韩国和德国。中国仍然是世界上最大的工业机器人市场,占全球市场装机量的36%。预计未来5~10年,物流机器人使用密度将达到每万人5台左右。物流赋能改造传统物流基因,智能革命将改变智慧物流格局。但也应看到目前我国物流机器人领域还面临一系列挑战。

3.1 核心技术研发能力相对不足

技术是物流机器人的核心。欧美国家物流机器人研发能力较强,原创性核心技术仍牢牢掌握在他们手中,形成了技术壁垒,占据全球市场主要份额。国内的物流机器人技术研究起步相对较晚,虽然发展速度较快,但基础性、创新性核心技术研究与国外还存在较大差距,导致国内物流机器人产品还处于应用层,在芯片等核心技术链条上缺乏积累。目前中国从美国进口集成电路芯片的价值已超2000亿美元,可见国产物流机器人仍以服务应用级机器人为主,未来的发展仍需核心技术的研发助力。

3.2 物流机器人智能化程度不够

我国物流机器人行业尚处于起步阶段,由于机器人的智能化水平不足,导致在应用过程中存在诸多问题:国内仓储物流机器人在自动导航避障、运动控制、视觉识别、多传感器信息融合等方面需要继续优化,进一步提升系统稳定性以及减少机器人故障率;仓储机器人的运送方式、拣选技术还不够成熟,产品的稳定性和安全性有较大进步空间;机器人负荷运行的稳定性差,容易出现无法抬升货架或行驶轨迹偏移等严重问题。可见,我国物流机器人制造商服务水平与国外工业发达国家还有不小差距。

3.3 政策扶持力度和资金资助仍显不足

美、日、德、英等国在人工智能领域比较关注国家级的战略部署,从国家层面引导各部门的协调合作。我国在机器人人工智能领域的国家级战略非常明确,但在战略具体实施过程的各部门的配合协助方面仍需要实施层面的政策扶持,加强相关部门的合作共赢。此外,我国物流机器人的科研经费仍主要依靠政府资助,相对于国外发达国家,我国无论是资助项目数、项目经费总额还是项目平均经费都落后欧美发达国家。

3.4 复合型人才缺口大

近年来,随着物流应用场景的复杂多样,对物流机器人的功能要求越来越复杂、性能要求持续优化,其研发过程涉及多学科领域及专业的复合型人才。作为新兴的人工智能产业,物流机器人的研发对复合型人才的需求日益迫切。在相关企业及科研院校的建设方面,我国在数量和质量上均存在差距,远不能满足巨大的人才缺口需求,复合型人才培育任务十分紧迫。

4 加快发展物流机器人产业的建议和应对措施

4.1 推进创新性核心技术研究与应用

集中力量构建我国机器人产业核心竞争力,开展物流机器人科研技术攻关,突破核心技术瓶颈,加快机器人相关领域的产学研一体化进程,加强物流企业与研究机构的密切合作,提高科研成果转化效率,推进物流机器人产业高质量发展。

4.2 完善物流机器人行业标准体系建设

我国物流机器人产业还处于发展阶段,目前的机器人产品仅能满足基本的应用场景。标准体系的不断升级完善,可以实现物流机器人产品与AI的深度融合,使得产品更加智能化,从而解决物流机器人目前面临的诸多应用难题。同时加快信息标准建设,实现各物流环节信息的互联互通,形成物流作业在各行业各区域内的标准运作,推动物流机器人应用的普及化。

4.3 加大政策扶持和资金资助力度

针对智慧物流发展的迫切需求和薄弱环节,如基础理论、材料科学及法律道德伦理问题,政府需要制定更加优惠的政策,加大资金扶持力度,在研发环境、科技项目引导、机器人产业培育等方面發挥重要作用。同时重点扶持国内物流机器人领军企业,不断带动智慧物流行业的发展。完善智慧物流产业的法律法规,打破地区间、职能部门间的壁垒,实现公平有序的竞争环境及物流资源的有效配置。

4.4 多方协作培养复合型智慧物流人才

加强高校与政府、企业人工智能复合型人才队伍培养,借鉴发达国家机器人人才培养机制,研制适合我国智慧物流发展需要的人才培养模式,实现物流人才培养和行业企业发展在人才需求上的对接。完善人才服务的市场化机制,促进物流高端复合型人才的合理流动,进一步完善适合我国智慧物流复合型人才的市场机制。

[1]何黎明.中国智慧物流发展趋势[J].中国流通经济,2017(6):3-7.

[2]肖翔,赵辉,韩涛.主要国家人工智能战略研究与启示[J].高技术通讯,2017(8):755-762.

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[4]赵英霞,谭慧莉.智慧物流助力中国制造业智能转型[J].商业经济,2018(11):38-40.

[5]余娟.我国智慧物流发展趋势、存在问题和对策研究[J].价格月刊,2019(2):65-69.

[6]刘媛,姚缘,钱琳.工业机器人产业竞争情报分析[J].中国科技资源导刊,2017(11):36-44.

[基金项目]国家自然科学基金项目(项目编号:);江苏省333高层次人才培养工程项目(项目编号:BRA2016430)。

[作者简介]徐晓璇(1980—),女,汉族,安徽淮南人,硕士,副教授,研究方向:智能物流。

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1.机器人技术加速融合迭代,成为科技创新重要“催化剂”

2022 年 8 月 20 日,2022 世界机器人博览会在北京举行,本次会议由北京市人 民政府、工业和信息化部、中国科学技术协会主办,中国电子学会、北京市经济 和信息化局、北京经济技术开发区管委会承办,其中博览会内容包括机器人领域 的最新科研成果,应用产品解决方案展示,机器人种类分为工业机器人、服务机 器人和特种机器人。

机器人领域是交叉学科,集中体现了先进制造技 术与感知、通信、计算、控制等领域的交叉融合。全球的机器人产业已经进入创 新变革的快车道,全球机器人种类日益丰富,产业快速扩张,已经成为数字经济 强劲的动能和企业数字化转型的主要路径。目前全球产业表现重要的两大趋势: 1、 机器人加快与新一代人工智能技术的融合创新:机器人更具备开放的动态 环境的感知与认知能力;机器人系统提高在位置环境下的适应能力; 2、 机器人加速与数字孪生技术的融合创新: 机器人敏捷灵活、人机协作能力 大幅提高。

我国机器人行业同样进入发展的快车道,已经形成了较为完善的机器人产业 链体系。其中工业机器人方面,使用密度已经高于全球平均水平,2020 年密度已 经达到 246 万/台,是全球平均水平近两倍。此外,机器人行业产品种类明显增多,已经向医疗康复、应急救援、清洁服务、危险作业、教育娱乐、极端考察、物流 运送、空间探索、公共服务等方向进展。其中目前我国在关键核心技术上实现突 破:1、 高端控制系统、感知系统、人机协作等: 我国已经突破视觉感知、运动规 划、导航控制、激光雷达等关键技术,提升机器人自主导航控制水平,目 前在算法程度,与世界前沿水平持平。 2、 伺服电机、控制器等: 在微特电机及组件等领域形成先发优势,已在卫星、 飞船空间占等工程实现应用。

2.工业机器人:智能制造加速升级,人机协同已成趋势

2.1.多关节机器人、SCARA机器人国产呈现突围之势

随着我国企业陆续攻克减速机、控制器、伺服电机等核心零部件领域“卡脖 子难题”,以安川、汇川技术为首的机器人自主化步伐明显加快。

2022 世界机器人大会工业机器人的代表厂商有 ABB、安川、新松机器人等(暂 不包括协作机器人)。以安川首钢和新松为主的机器人人机协作速度明显加快,同 时工业机器人公司积极配备 AI 视觉系统和传感器系统,发挥人工智能的赋能效果。ABB-IRB 920T,SCARA 机器人 ABB 是全球工业机器人的领导厂商,ABB 通过软件将智能技术集成到电气、机 器人、自动化、运动控制产品及解决方案赋能与焊接、装配、铸造、密封等领域。 目前,ABB 公司已经交付了超过 50 万套的机器人解决方案。 ABB 的产品展示是 IRB 920T,是一款 SCARA 机器人,产品定位是为电子产品提 供一流的速度和重复定位精度。具有高速、精准、轻巧等优势,可以适用于装配、 搬运等各项任务,节拍时间和生产效率的表现优于同级别的 SCARA 机器人。

安川首钢-新能源电池盒机器人智能生产线。安川首钢前身为首钢莫托曼机器,公司 Motoman 机器人产量居世界前列,广 泛应用于弧焊、点焊、涂胶、切割、搬运、码垛、喷漆、科研及教学等领域。客 户遍布汽车、摩托车、家电、烟草、陶瓷、工程机械、矿山机械、冶金、物流、 机车等行业。

公司展示的产品为新能源电池盒机器人智能生产线,其主要展示铝电池生产 线上的重要工艺过程,包括 7 台工业机器人,10 个工艺流程,主要展示铝材双机 协调电弧焊、焊缝浮动恒力打磨、双组份伺服定量涂胶、胶形视觉检测、热熔自 攻螺接工艺(FDS)、工件二维码打码与识别、3D 视觉工件位置识别等多种工艺 过程,并采用先进的自主移动机器人 AMR 与系统配合,构建智能物流配送系统, 实现了生产和物流的全自动运行。整个系统还配备“电池盒生产管理系统”,实现机 器人及其他设备数据采集存储监控;实现生产状态可视化、生产信息可追溯和预 判维护保养信息,实现高效优质生产效率。

新松机器人-机车触屏测试系统。新松机器人是一家以机器人技术为核心的公司,公司机器人产品种类齐全及 拥有完整的工业 4.0 解决方案,包括、协作、工业、清洁、移动、特种、服务机器 人百余种产品,应用领域包括汽车、3C 及半导体、教育、医疗、食品药品、服装 纺织、现代服务业等。公司发挥人工智能技术的赋能效应,以工业互联网、大数据、 云计算、5G 网络等新一代科技推动机器人产业平台化发展,打造一体化的生态体 系。 公司展示产品为机器人末端搭载六维力控传感器,能实时监控触控力度,实 时调节姿态,模拟人工对触控屏进行测试,重复性与稳定性完全可以得到保证, 可以确保触控屏功能正常,也可满足测试触控屏的使用寿命。协作机器人操作简 单、易用,可以完美的替代工人对产品进行质量和功能检测。

2.2.协作机器人前景广泛,本土企业具备竞争优势

协作机器人就是机器人与人可以在生产线上协同作战,协作机器人区别于传 统工业机器人的主要特点是易用性、灵活性、安全性、共融性,其中安全性是人 机协作的基础前提;协作机器人前景宽泛,赋能千行百业,增长潜力巨大,协作 机器人已经广泛使用在电子、汽车、科研、机械、新能源等领域。预计 2025 年我国协作机器人销量可达4.5万台。我国本土企业具备竞争优势,目前国内协作机器 人市场份额接近 70%。此外人机协作已成趋势,目前阶段人机协同可谓最高效的生 产模式。人机协同的工作模式,能够有效化解企业机器与员工状态之间的“矛 盾”,进而大幅提高工作效率。

2022 世界机器人大会协作机器人代表厂商为 JAKA、遨博智能、艾利特,其中 视觉感知、深度学习、视频识别技术、环境识别等技术成为协作机器人厂商人机 协作的主要发展趋势。

节卡机器人是一家聚焦于新一代协作机器人本体与智慧工厂创新研发的高新 技术企业。以“用机器人解放双手”为使命,应用领域有汽车产业链,3C 电子及半 导体,精密制造,新能源,医疗器械,电器,厨卫,化纤,服务,教育等,应用 场景有搬运,码垛,机加,检测,涂胶,螺丝锁付,抛光打磨,焊接,复合机器 人等。

公司展示产品为 JAKA-Zu 协作机器人,配置 Lens2D 视觉,自重 22kg,负载 7kg,重复定位精度为±0.02mm,自由度为 6,具有一体化关节设计,易组装、易 拆卸;高载荷自重比,高性价比,更高适用性,兼顾灵活轻便和大负载;无需安 装安全栅栏,与人、机器人、周围环境共融协作等特点。

遨博智能-E 系列协作机器人

遨博智能开发了具有全部知识产权的协作机器人产品,实现核心部件全部国 产化,打破了国外长期垄断,累计销量超过万台,自 2018 年起连续四年位居协作 机器人行业销量榜首,年均营收保持 50%以上的增长。应用领域为 3C、汽车、五 金家电、厨卫洁具、医疗健康、科研教育、餐饮、新零售、日化、物流等行业领 域。 公司展示产品为 E 系列协作机器人,遨博 E 系列协作机器人是专门面向教育行 业教学实训、科研创新的产品。产品配有机器人系列教材、专业课程、实训项目 等丰富教学资源,可支持院校机器人专业建设、人才培养、科研创新、技能培训 与认证等多种校企产教融合服务合作。公司 AUBO-E3、E5、E10 负载分别为 3KG、 5KG、10KG,重量分别为 16KG、24KG、38.5KG,重复定位精度分别为±0.02mm、± 0.02mm、±0.01mm。

艾利特-煎饼果子机器人

艾利特是协作机器人厂商,拥有完整的供应链,从底层的操作系统,到嵌入 式的硬件软件,工艺包与顶端算力,再到协作机器人的模组关节技术,除了减速 机以外艾利特都实现了自主研发。目前艾利特正在发售的是 3 个负载数的协作机器 人产品——EC 系列(3kg/ 6kg/ 12kg 负载)。该系列以其运行稳定,拖拽顺滑,功 能完善和高性价比在业内积累了良好的口碑。并成功导入包括汽车零部件、3C 电 子、金属加工、家电、电力、新零售在内的头部客户协作机器人项目。

公司在展会的产品为煎饼果子机器人,煎饼果子机器人作为仿生类全自动智 能餐饮机器人,全工作流程基于视频识别技术、深度学习技术、协同机械臂模拟 人工操作、多种精密机械结构相配合更能模拟出人工操作的细腻感,精准的机器 人操作,具有自我学习能力, 多传感器辅助应用技术为精准加工食材提供保障, 摄像头辅助识别系统指导机器人的运行轨迹并做出分析,智能检测食材数量与质 量,精准掌握配送时间与品质管控。 公司煎饼果子机器人是一款功能独特、流程高度自动化的食品加工类机器人。 能自行完成上浆制饼、摊制鸡蛋、自动翻面、薄脆及火腿按需添加,葱花香菜、 酱料选择定制添加,自动拆饼和自动包装等功能。实现了煎饼果子从制作原料到 按口味定制成品的自动化全过程。

3.服务机器人:新一代人工智能崛起,行业进入快速发展期

3.1.AI是核心竞争力,AGV、AMR移动机器人进入爆发期

移动机器人已经商业化,且进入快速扩张期,智能移动机器人产品快速发展, 吸引龙头企业深入布局。中国相较于全球市场拥有更高的增长潜力,增长潜力在 制造及仓储场景领域。同时,以 AGV 和 AMR 为代表的移动机器人进入爆发期,AGV 指自动导引运输车,基于导航技术的自动驾驶运输车量;AMR 指自动运输机器人, 目前最先进的 AMR 机器人可以自主识别周围环境,并可根据传感器进行定位,绕开 障碍物,达到终点。AMR 和 AGV 处于共同发展的态势,在一些细分领域 AMR 会逐步 取代 AGV,对于更加强调柔性与协作属性的应用场景,AMR 具备天然优势。

2022 世界机器人大会移动机器人代表厂商为三一机器人、美团、京东、擎朗 智能等,其中自动化、自主导航的 AMR、AGV 功能已经成为标配。美团-自动物流系统 美团聚焦“零售 + 科技”战略,推动商品零售和服务零售在需求侧和供给侧的数 字化转型。为合作商户提供支撑发展的营销、配送、IT、金融服务、供应链、经 营管理六大服务。 美团在机器人大会提供的是“存”+“送”一体化解决方案,由“配送站+配 送机器人”共同组成,可以实现机器人的智能化调度、柜体与机器人自动化接驳、 物品的无缝传递和机器人室内高精定位、避障、梯控等自动化配送功能,为写字 楼、酒店、医院等场景提供末端的智能化配送服务方案。整体解决方案包括: 配 送站、分拣机器人(灵动科技、AMR)、无人机和自动配送车。其中:

自动配送车: 标志着美团自动配送初步拥有标准化量产能力,发展进入新阶 段。该车装载量 150kg,容积 540L,城市道路续驶里程 120km。自动驾驶技术更 加成熟,能感应 150 米内的障碍物并自动减速;性能更加稳定,能适应全天 24 小 时运营需求。 智能配送站: 配送站作为末端无人配送交付的第一道枢纽,通过“自动配送、 物品检测、物品接驳”等 11 项核心技术突破,实现高精度的检测对接和物品自动 化稳定传递。配送机器人作为投递环节的核心设备,通过激光、IMU、编码器多传 感器定位导航设备,可以进行自主路径规划,实现室内定位导航功能,并且配送 机器人能够与电梯控制单元联通,自主乘坐电梯。

分拣机器人(灵动科技 Flex AMR): Flex 300 在 AMR 车体上集成了触摸式业 务交互屏,可根据客户业务操作流程配置可视化的交互界面,简化拣选过程的交 互操作,任务要求清晰可见、操作指引简洁高效。 Flex 系列车型具备顶升功能, 结合激光识别可实现对特定位置的料架进行位置检测并自动对接,实现无人化的 分离料架搬运,满足拣选业务对拣选容器的大缓存、高周转的使用要求,减少人 员参与环节,提高效率,兼容人工拣选流程。 美团无人机: 美团无人机凭借高时效(速度快、效率高)、高空间利用率(开 拓城市低空领域)的优势,依托美团自有场景、自研技术、平台运营保障等优势,开启探索城市低空物流网络,解决用户刚需场景,提升城市即时配送效率与体验, 为用户、骑手、商家、社会,解决运力效率、骑手体验及用户需求方面的问题。

三一机器人-智能叉车+AGV智慧仓储

三一机器人由三一集团与三一重型装备有限公司共同出资成立,传承三一集 团以“研发、制造、服务”为核心竞争力的经营理念,结合结合 5G/互联网/AI等先进 技术,打造 3 大业务板块——智慧仓储物流(AGV)、智能产线(机器人系统集成)、 智能叉车(锂电叉车)绝对核心竞争力产品,全面赋能工程机械、新能源、钢结 构、化工化纤、酒水饮料、轨道交通等行业。

公司在机器人大会上提供的是 1-20T 系列平衡重电动叉车产品和 AGV 智慧仓 储物流产品,其中电动叉车采用行业先进的高效节能控制技术与锂电池超级快充 技术。并配备全方面智能保护与远程健康监控服务,电机、电控、电池承诺5年或 10000h 超长质保,相比传统燃油叉车运行速度提升 7%、运行能耗降低 15%、使 用成本降低 30%;AGV 产品包括无人堆垛叉车、无人托盘叉车,采用柔性导航、 3D 态势感知、末端高精度定位等先进信息技术,同时搭载智能管理调度平台与无 人系统。作业能力精准,安全性能高,能够适配复杂工况,支持 5G 云化通讯。

擎朗智能-智慧无人配送方案

上海擎朗智能科技有限公司是致力于提供智慧无人配送解决方案的人工智能 企业,公司通过应用先进的智能服务机器人和人工智能技术,打造高效、稳定、 可靠解决方案,帮助各行业企业提升服务效率,实现智能升级。公司主要应用场 景覆盖餐饮、医疗、酒店、场馆、商务办公、社区养老、机场等场景。

公司在机器人大会推出的产品为送餐机器人、医疗配送机器人、酒店机器人、 自主移动机器人。其中送餐机器人 T5 PRO 支持多点配送及巡航配送模式,得益 于擎朗智能自主研发的行业领先的全自主定位导航技术可识别更复杂的环境、密 集的人流、台阶,具有更低的角度探测能力;医疗配送机器人 X101 主要用于医院 内药品、衣物、餐食、污物、被服等的大范围跨楼层整体运送,满足不同科室的 载重及场景需求,拥有全方位自动采集信息,优化配置、量化管理提供决策支持 等特点;自主移动式消毒机 M2 可针对空间面积进行智能分析,实施其对应的精准 化消毒方案,给非消毒专业人士提供智能化消毒方案;酒店机器人 W3 PRO 搭载高精度旗舰激光雷达与120°广角3D避障传感器,可轻松通过狭窄酒店走廊过道, 同时提供多拟态交互:具备屏幕、语音、灯光等多模态交互方式。

3.2.医疗机器人处于产业初期,市场普及率依旧较低

随着人口老龄化加剧,医疗机器人的应用需求逐渐增加,多种不同功能的医 疗机器人均已得到应用。从市场规模来看,当前我国医疗机器人装机分布主要集 中在三级甲等综合性医院及部分公立医院,市场普及率处在较低水平,市场规模 仅占全球医疗机器人市场规模的5%左右。此外,根据国际机器人联合会(IFR)分类, 医疗机器人具体可分为手术机器人、康复机器人、辅助机器人以及医疗服务机器 人四大类。

2022 世界机器人大会医疗机器人代表厂商为大艾机器人、微创机器人、天智 航、唯迈医疗、元化智能、真健康、柏惠维康等。其中厂商多以手术机器人为主。

天智航-天玑Ⅱ骨科手术机器人

天智航是中国医疗机器人开拓者,也是国内第一家、全球第五家获得医疗机 器人注册许可证的企业。所属领域是骨科手术、医疗器械等。 天玑Ⅱ骨科手术机器人用于辅助医生精确定位植入物或手术器械,可广泛应 用于脊柱和创伤骨科手术,其临床精度可达 1mm 以内,可显著减少术中辐射并提高手术效率,使复杂手术简单化、常规手术标准化、开放手术微创化、医疗资源 均等化。智慧骨科的未来可期。截至 2022 年 6 月,天玑骨科手术机器人已在国内 150 余家医疗机构完成了 2 万余例手术。

柏惠维康-睿米RM50神经外科手术机器人

柏惠维康是专业从事手术机器人研发、生产、运营的国家高新技术企业,北 京市专精特新 “小巨人”企业,企业现拥有睿米神外手术机器人、瑞医博口腔手术 机器人两大核心品牌,业务遍及全国 24 个省市,服务上百家医院,累计开展近万 例临床手术。公司所属领域为神经外科、口腔机器人领域。 公司机器人大会展示产品为睿米 RM-50 手术机器人,强调产品的自动化、易 用性和标准化,预设部分复杂手术操作模块,通过自动化流程,提高手术效率, 辅助医生完成血肿抽吸、颅内活检、开颅导航等手术。同时,结合 5G 实现远程医 疗,继而促进先进医疗资源下沉基层,提升基层医疗机构诊疗能力,助力基层医 院及其科室向智能化时代迈进。

大艾机器人-艾康康复机器人

大艾机器人是中国外骨骼机器人行业开创者和引领者,获得中国第一个二类 创新医疗器械及第一个外骨骼机器人医疗器械注册证,目前已拥有 6 个系列 9 款外骨骼机器人产品,实现了多病种、全年龄段、全周期、全场景覆盖,满足了不 同患者、老年人、健康人的治病、健身、助行需求,为生命健康提供全方位解决 方案。目前大艾机器人已在全国治疗患者超万例、训练超百万人次。公司所属领 域为康复机器人领域。 公司在机器人大会展示产品为艾康 AiWalker,是下肢外骨骼康复训练机器人 适用于各种类型下肢功能障碍患者早期中期康复训练,设备以主被动结合的方式 进行训练,能实现复杂全方位康复训练,加速康复效果。该康复设备操作简便, 将下肢运动功能训练简单化,能够分担物理治疗师徒手训练负担。

3.3.仿生机器人方向活跃,企业加快研发设计步伐

根据雷军的发言,仿生机器人是机器人中最难的方向,是集成技术度最高, 难度最大的机器人产品。此外,仿生机器人是机器人领域从感知智能向认知智能 迈进的重要体现。人工智能技术是服务机器人获得实质性发展的重要引擎,已经 在深度学习、自然语言理解、知识图谱、VR、场景识别、情感识别与推理认知等 方面取得了明显的进步,例如特斯拉研发的Optimus还是小米研发的Cyber One, 亦者是波士顿动力的 Atlas,都是仿生领域的集大成者。 目前仿生领域仍处于产业初期,应用场景仍有不确定性,但是全球企业仍在 加快仿生机器人的研发步伐。近年来,伴随着新型材料、高精度控制技术和软件 算法的持续突破,仿生机器人的研发创新迎来爆发。

2022世界机器人大会仿生领域机器人的代表厂商有蒂艾斯、宇树科技,都是 人工智能和自动化的集大成者。

蒂艾斯-EX仿生人形机器人

大连蒂艾斯科技公司是中国先进的智能仿生人形机器人研发企业,拥有 100 余项核心自主知识产权,拥有国际最领先的仿生皮肤制造技术,也是全球首家具 备量产能力的仿生机器人企业;研发团队由日本早稻田大学人工智能专业博士后 领军,研发队伍近百人。公司所属领域为仿生机器人领域。 公司在机器人大会展示的产品为 EXROBOTS,EXROBOTS 可以为政府机关、医疗 机构、服务零售商提供智能引导员服务,同时也可以为企业提供从建模建构、外 观定位、生产制造、运营推广的一站式服务。拥有可触摸、可感知、可对话的功 能。

宇树科技-四足仿生机器人

宇树科技专注于消费级、行业级高性能四足机器人研发、生产和销售,是初 创公司,宇树科技在运动控制、计算机视觉、深度强化学习等领域持续保持领先, 同时公司自主研发电机、电机驱动器、减速器等,提高四足机器人整机集成度与 运动性能,可搭载 GPS、机械臂、红外传感器、激光雷达、各种仪器检测设备等, 搭载激光传感器,结合 5G 技术可实时构建周边 3D 地图,实现对四足机器人近程或跨城市跨地区远程的低延时操纵控制,完成一系列工作,包括探查、感知等, 属于仿生服务领域+特种领域。

公司在机器人大会展示的产品为四足机器人 GO1 及四足机器人 B1。其中宇树 B1 可搭载智能感知模块,构建复杂环境的 3D 地图,具有精准的环境感知能力, 以及智能的规划、决策与交互能力。B1 全机身配有 5 组外挂摄像头,可以最高负 载 105KG,工作任务期间可以持续负载 20-40KG,可以实现工业级 IP68 防水, 可以在各种复杂的非结构化地形,在电力、核电、消防、公安等行业领域发挥巡 检、救援、运输的作用;机器人 GO1 具有 SSS 超感知系统超感知视角覆盖,AI 感知进行人体识别,内置 16 核顶级 CPU+ GPU的超级 AI算力,推动移动机器人 真正走入人们的生活。

4.特种机器人:使用场景持续拓展,应用市场蓄势待发

全球特种机器人目前正处于产业初期,新兴领域持续涌现。随着全球地区局 势的愈发复杂,在军事领域,探险救灾、水下探查等高危场景中,特种机器人可 以部分替代,甚至全部替代。随着无人驾驶、5G、人工智能技术明显提升,机器 人具有高鲁棒性、灵活性、多操作等特征。同时随着 5G、GIS 卫星遥感和人工智能 等技术背景下,特种机器人逐渐具备智能化的能力,产品灵活性亦有突破。预计 2023 年全球特种机器人市场规模超过 99 亿美元。此外,我国特种机器人市场规模 和增速持续走高,预计 2023 年市场规模为 185.2 亿元,增速有望突破 45%。

2022 世界机器人大会特种机器人代表厂商为申昊科技、中兵智能创新研究院、 中国航天科工三院、日立金融设备、悟牛智能、博智林、博雅工道等,覆盖领域 包括巡检、防火、防爆、仿生、能源探察、海洋测绘、军事等各个领域,数字化、 智能化成效逐渐体现。

申昊科技-巡检特种机器人

申昊科技是一家致力于设备检测及故障诊断的高新技术企业。通过充分利用 传感器、机器人、人工智能及大数据分析技术,服务于工业大健康,为工业设备 安全运行及智能化运维提供综合解决方案。目前,公司已开发了一系列具有自主 知识产权的智能机器人及智能电力监测及控制设备产品,应用于电力电网、轨道 交通、石油化工等行业。

公司在机器人大会具有代表性的产品有极寒适应型变电站巡检机器人、开关 室操作机器人、刚性接触网智能巡检机器等产品。其中极寒适应型变电站巡检机 器人可应用于气温低至-40℃极寒地区,满足极寒环境下低温续航时间、冰滑路面 可靠行驶,检测结果准确等要求,保证巡检机器人在极寒地区的持续稳定运行, 同时机器人采用了耐低温关键元器件图像智能识别与分析、多传感器融合等技术, 保证机器人满足极寒环境下的长时续航、红外精准测温等要求。 公司开关室操作机器人主要应用于变电站开关室等环境,具备自主导航、末 端作业工具精准定位、设备状态智能识别等功能,具有 3D 视觉识别系统、边缘计 算、多传感融合导航等模块。

博雅工道拥有以水下机器人、水下无人艇、海洋装备、水中个人运动装备为 代表的二十多项产品,主要应用于水下能源、消防救援、海洋测绘、教育科研、 消费娱乐等场景,同时可为环境保护、海洋工程、能源勘探、水域运输等方向提 供行业解决方案。 公司在机器人大会展示的产品为 ROBO-SHARK,是一款智能仿生鲨鱼是博雅工 道自主开发研制的一款低噪音智能仿生水下机器人平台。平台以鲨鱼为原型,用 仿生尾鳍 BCF 推进作为唯一动力源,仿生推进效率高达 80%以上,取代传统螺旋桨 推进器推进方式,最高航速可达 6 节(瞬时),现阶段已结合某部队实际需求开展 项目合作。采用多关节仿生尾鳍设计,整机长度接近 2m,自重 75kg,搭载全向避 障系统,提高设备在水下自主运动安全性。

博智林-智能建筑机器人

博智林公司聚焦建筑机器人、BIM 数字化、新型建筑工业化等产品的研发、 生产与应用。截至 2022 年 6 月,博智林已有 26 款建筑机器人投入商业化应用, 服务覆盖 28 个省份超 500 个项目;累计交付超 1100 台,累计应用施工超 1000万 平米,在研发机器人关键零部件和基础共享技术近 50 款,覆盖了建筑机器人软硬件八大核心模块:伺服系统、传感器、控制器、轮系单元、AI 路径规划、导航系 统、机器视觉、机器人管理软件。 公司智能建筑产品种类齐全,在机器人大会展示的产品包括室内喷涂机器人、 地面整平机器、室内拼图机器人、地砖铺贴机器人等。

5.人机共融成为产业趋势,自主系统或成关键

工业革命之后,机器人发展经历了三个阶段,分别是低级,中级,高级,分 别对应程序控制机器人、自适应机器人和智能机器人,我们认为目前我们正处于 自适应机器人阶段。程序控制机器人: 第一代机器人完全按照事先装入到存储器中的程序步骤 进行工作,如果任务或环境发生变化,就要重新设计程序。这类机器人 主要模拟人的运动功能,执行拿取、搬运、包装、机械加工等固定工作。

自适应机器人: 第二代机器人配备了传感器,通过视觉、触觉、听觉等传 感器获取作业环境和操作对象信息,由计算机对这些信息进行处理与分 析,对机器人发出动作指令。这类机器人能够随环境变化来调整自身行 为,可应用于焊接、装配、搬运等工作。智能机器人: 第三代机器人具有类人特征,除了运动和自适应调整功能, 还具有感知交互和思维能力,能够灵活多变地自主处理复杂问题。现有 机器人仅具有部分智能化功能,真正的智能机器人尚处于研发之中。

然而发展成智能机器人,我们认为关键系统工程的限制条件为自主系统。自 主系统是一种关键的实时、分布式自我组织系统,类似于自动驾驶汽车的端到端 算法等。自动驾驶汽车端到端智能模式是智能驾驶的最终结果,又称为直接感知, 是融合了人工智能+自动化的最终产物,数据从传感器输入并产生自我运动,自 我运动可以是方向盘和脚踏板的连续操作。

我们认为真正意义上实现自主系统需要自动化和人工智能相融合。需要神经 网系统和概率风险评估相融合。 自动化(PRA)决定机器人的应用广度: 自动化是指机器设备、系统或过程(生产、管理过程)在没有人或较少 人的直接参与下,按照人的要求,经过自动检测、信息处理、分析判断、操 纵控制,实现预期的目标的过程。此外,PRA 是一种识别和评估复杂工程系 统风险的结构化、集成化的逻辑分析方法。它综合了事件树、故障树等方法 构建出风险事件链模型,集成工程各类定性和定量信息(如试验数据、现场 数据、专家判断等),利用贝叶斯分析、蒙特卡洛仿真等进行模型量化、不确 定分析与重要度排序。在此基础上,评估复杂工程系统整体的安全性和可靠 性,为工程决策提供支持。PRA具有量化分析和量化评估后果的优点。

人工智能(AI)决定机器人的场景落地的深度: 人工智能为机器赋予人的智能,一个融合计算机科学、统计学、脑神经 学和社会科学的前沿综合学科。神经网络是实现人工智能的一种算法,是通 过对人脑的基本单元神经元的建模和链接,探索模拟人脑系统功能的模型, 并研发出的一种具有学习、联想、记忆和模式识别等具有智慧信息处理功能 的人工系统。神经网络的落地场景是自然语言处理和机器视觉,自然语言处 理为机器提供语义识别、文本理解与匹配等能力,机器视觉为机器提供自主 路径规划、目标进行识别、跟踪和测量等。至此人工智能为机器人人机互融 提供保障,AI 能力足以决定人机协同的落地深度。


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