復合機器人批量落地應用的曙光即將到來
更新時間:2022-05-05點擊次數(shù):649次
機械臂可以代替人工在固定位置完成大部分生產(chǎn)自動化環(huán)節(jié),移動機器人則實現(xiàn)各環(huán)節(jié)物流的自動對接和流轉,但實際上,這兩類機器人能完成的工作仍局限于單一的“移動”和“操作”,并不能真正意義上靈活的代替人力。在此情況下,可移動操作的復合機器人,成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)智能化的關鍵設備,也成為下半場機器人價值競爭的重要條件。
復合機器人主要由AMR底盤、協(xié)作機械臂、視覺以及相應的末端執(zhí)行器組成,其中內置于底盤和機械臂中的激光雷達、視覺模塊等構成了它的“眼睛”,機械臂讓它擁有了“手”一般的操作能力,底盤則讓它像‘腿’一樣進行移動。實際上,復合機器人通過機械臂+移動底盤的方式,相比之單一的移動底盤、機械臂,極大地增強了機器人作業(yè)可達范圍,可以應用到更多的場合。具體來看,傳統(tǒng)的移動機器人一般只有3個自由度,而搭配不同末端工具的復合機器人可以擁有9個以上的自由度。
目前來看,復合機器人已落地應用的場景有兩大類,精密制造業(yè)以及巡檢運維領域,其中復合機器人在精密制造業(yè)中的應用可以分為“動”和“靜”兩方面的應用。
“動”指的是在精密電子制造的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中,物料是流轉的,復合機器人主要使用的是小型、輕載的協(xié)作型機械臂,兼具高效率、連續(xù)性、精確性、靈活性和安全性,可以與人在車間協(xié)同作業(yè),成為集物料緩存、搬運、上下料等功能為一體的智能解決方案,此場景中復合機器人可以取代大部分轉運與上下料等枯燥乏味的工作。
“靜”指的是在船舶、高鐵、航空等高端制造領域中,飛機、高鐵、大型船只等產(chǎn)品由于體積龐大,其在生產(chǎn)過程中的位置是固定的,機械臂往往需進行位置固定才可進行噴涂、鉆孔、打磨、檢測等操作,而安裝大量的機械臂會導致高昂的成本,復合機器人成為綜合性價比較高的方案之一。
而在巡檢運維領域,例如電廠、風電廠中,為了保障能源供給的穩(wěn)定性,需要對相應的設備進行周期性的運維、檢測,同時檢測對象多處于惡劣環(huán)境中,難放置傳感器進行周期性的采集,因而過往一般采用人工巡檢的方式。但人工檢測存在著極高的風險,以變電環(huán)境下的高壓開關柜操作場景為例,電力的強度達到6kV,稍稍發(fā)生意外,工人被電弧沾上就是一場重大事故,同時一個發(fā)電機組的暫停工作,其造成的損失是千萬元級別,所以必須保證穩(wěn)定運行,采用結合SLAM技術、深度學習等技術手段的復合機器人進行巡檢運維成為可行的解決方案。
總而言之,目前的復合機器人主要被應用于機床上下料、物品運送與抓取等“移動操作”類工作。未來,充電機器人、酒店清潔機器人等與人生活密切相關的服務行業(yè)也會是復合機器人的增量市場之一。然而,復合機器人還面臨著諸多的落地難題,包括高成本、難以保障的作業(yè)效率、在協(xié)作機械臂和移動地盤上的技術壁壘以及高定制化的需求。
在成本上,復合機器人最基本的功能為柔性的移動以及與人協(xié)作,這導致復合機器人的導航模塊至少需要配備自主導航與定位系統(tǒng),手臂必須要采用安全性較高的協(xié)作機器臂,同時要搭載高精度的末端視覺定位模塊。另根據(jù)生產(chǎn)條件的不同,要搭配視覺模組以及對應的末端執(zhí)行夾具,因而復合移動機器人的生產(chǎn)成本較為昂貴。
在作業(yè)效率上,復合機器人的作業(yè)形式為移動操作,這代表復合機器人需要進行兩次定位,基于移動底盤的位置定位(識別位置)以及基于視覺的機械臂定位(識別抓取物品),這在一定程度上限制著復合機器人作業(yè)效率的提升。
在技術壁壘上,需要從協(xié)作機械臂與移動底盤的互相影響來看。實際上,擁有一定負載操作能力的機械臂普遍體積大、重量重、成本高、需要額外大體積的控制柜等,這對升降平臺的強度和走線、移動底盤的配重和體積有更高的要求,也限制移動底盤的通過性和續(xù)航能力,但輕量型的機械臂又難以滿足生活中多樣化的負載操作需求。同時,移動底盤并非純剛性的平臺,如何在移動底盤上實現(xiàn)高精度作業(yè)也是一個技術難點。
此外,復合機器人還面臨著在系統(tǒng)整合上的技術壁壘。據(jù)了解,控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣最直接影響到復合移動機器人的作業(yè)效率,而復合移動機器人擁有多個模塊,不僅模塊的設備類型、傳感器的類型不一致,設備之間的通訊協(xié)議內容類型也不一樣,異常處理邏輯復雜,這使復合移動機器人控制的復雜度極高。
最后一個影響因素是項目的定制化需求。目前而言,復合機器人的實際應用往往是非標的,根據(jù)廠家的設備差異,復合機器人需要不同的軟件部署環(huán)境,但往往每家的系統(tǒng)都難以實現(xiàn)嵌入式集成,這導致問題的分析排查需要跨系統(tǒng)完成,這對部署人員有著較高的的技術要求,同時也限制著復合機器人的規(guī)?;瘡椭茟谩?/span>
機器人企業(yè)們正在奮力前行,推動復合機器人走向越來越多的場景,應用在越來越多的領域。在入局玩家上,不僅有優(yōu)艾智合、仙工智能、迦智科技、斯坦德機器人、靈動科技、藍芯科技等移動機器人企業(yè),艾利特機器人、越疆科技、大族機器人、遨博智能、中科新松、節(jié)卡機器人等協(xié)作機器人企業(yè)也開始發(fā)力復合機器人領域。