面向制造業(yè)的自然導(dǎo)航機(jī)器人：風(fēng)口起 在路上

數(shù)據(jù)顯示，中國市場的AGV企業(yè)從2015年的110家增長到2018年的600多家，年均復(fù)合增長率76%。2018年AGV在中國的銷量達(dá)2.35萬臺(tái)，同比增長49.65%。

迦智科技聯(lián)合創(chuàng)始人兼COO陳首先分析，傳統(tǒng)的磁條式AGV已在國內(nèi)應(yīng)用多年，并獲得汽車等行業(yè)的關(guān)注。而新一代AGV的第一波高潮由“類Kiva”的二維碼導(dǎo)航AGV引領(lǐng)，我國豐富的電商與快遞場景給予倉儲(chǔ)AGV巨大的應(yīng)用空間。但是一段時(shí)間過后，人們發(fā)現(xiàn)二維碼導(dǎo)航AGV在實(shí)際應(yīng)用中的投入產(chǎn)出比未能達(dá)到預(yù)期，因而這類AGV的應(yīng)用增速逐漸放緩。

隨著數(shù)字化和智能化工廠的規(guī)劃不斷加快和深入，工廠定制化的需求日益明顯，這就要求工廠的自動(dòng)化產(chǎn)線和物流搬運(yùn)系統(tǒng)都須具有極高的柔性，基于激光無軌導(dǎo)航技術(shù)的AGV成為了趨勢。

在一眾優(yōu)秀企業(yè)入局的同時(shí)，亦導(dǎo)致了行業(yè)參差不齊、魚龍混雜的局面。得益于機(jī)器視覺、傳感器、大數(shù)據(jù)等技術(shù)不斷進(jìn)步，陳首先指出，作為一個(gè)面向以制造業(yè)為終端用戶的設(shè)備來說，AGV不僅僅是“技術(shù)和產(chǎn)品”，更是“應(yīng)用與服務(wù)”，客戶最終是為了能夠幫助自己解決真實(shí)問題而買單。

成立于2016年的迦智科技發(fā)現(xiàn)，對于移動(dòng)機(jī)器人來說，智能制造才是最成熟、能快速落地，并具有明晰盈利模式的市場。因此，迦智科技自創(chuàng)立起就定位于開發(fā)面向制造業(yè)的自然導(dǎo)航移動(dòng)機(jī)器人。

全產(chǎn)品線布局填補(bǔ)行業(yè)空白

目前，迦智產(chǎn)品已涵蓋EMMA全系工業(yè)級(jí)自主搬運(yùn)AGV、智能無人叉車、多機(jī)器人調(diào)度管理系統(tǒng)、室外中低速無人駕駛車和自主定位導(dǎo)航模塊等。

陳首先表示，全產(chǎn)品線布局的底氣來源是，迦智科技傳承了浙江大學(xué)控制學(xué)院機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室18年來在機(jī)器人智能感知和運(yùn)動(dòng)控制方向的積淀，在自主導(dǎo)航核心技術(shù)方面，擁有包括定位感知、導(dǎo)航避障、機(jī)器視覺等在內(nèi)的全棧機(jī)器人技術(shù)。

其次，迦智科技不僅僅提供單一的機(jī)器人產(chǎn)品，而是移動(dòng)機(jī)器人+調(diào)度系統(tǒng)的一整套解決方案，這也決定了迦智需要從單品到系統(tǒng)的全線產(chǎn)品布局。

他強(qiáng)調(diào)，制造業(yè)的各行業(yè)對于機(jī)器人的需求不一樣，很難通過幾款標(biāo)品去覆蓋大量非標(biāo)的應(yīng)用。對于B端的終端用戶來說，購買產(chǎn)品只是一部分，實(shí)際需要的是整體系統(tǒng)的解決方案，更看重本地化服務(wù)和定制化能力。

基于近三年的發(fā)展，迦智產(chǎn)品的負(fù)載已涵蓋200Kg-2T，包括室內(nèi)和室外環(huán)境。

陳首先指出，對于室內(nèi)機(jī)器人來說，不管負(fù)載大小，其在軟件調(diào)度、導(dǎo)航方面的算法難度差別不大，但在機(jī)電方面的研發(fā)難度就完全不一樣了。“比如對于1噸及以上載重的機(jī)器人，大部分創(chuàng)新型的AGV公司較少涉足，原因在于算法這類偏‘軟’的技術(shù)比較容易上手，但涉及到硬件，尤其是復(fù)雜且高負(fù)載的機(jī)電系統(tǒng)，就需要長期大量的積累。”

一般來說，負(fù)載高于1噸的AGV，其應(yīng)用場景是特制的，所搬運(yùn)的貨物相對來說也是特制的。因而對于載重1噸以上的AGV往往需要根據(jù)客戶的貨物情況來定制車型。

另外，1噸以上的貨物，一般尺寸較大。而在工廠有限的通道里，會(huì)要求AGV在搬運(yùn)大尺寸貨物的同時(shí)還要具備良好的靈活性、對接精度。在這種情況下，傳統(tǒng)兩輪差速模式的AGV靈活度就會(huì)顯得不足。

因此，迦智科技開發(fā)了一系列基于全向移動(dòng)底盤的技術(shù)，同時(shí)從硬件到軟件上提高AGV的安全可靠性，以滿足在工廠狹窄通道里實(shí)現(xiàn)大噸位、大尺寸貨物的靈活搬運(yùn)和高精度對接。

同時(shí)，迦智團(tuán)隊(duì)在機(jī)器人的機(jī)電與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面有著豐富的積累，包括在各種車型的底盤結(jié)構(gòu)上，如兩輪差速、四輪差速、阿克曼底盤，舵輪全向移動(dòng)底盤、麥克納姆輪全向移動(dòng)底盤。這也是迦智科技能夠挑戰(zhàn)重載AGV、不同底盤AGV的基礎(chǔ)。

除此之外，曾獲得高工機(jī)器人2018年度機(jī)器人本體好產(chǎn)品AGV類水晶球獎(jiǎng)的迦智EMMA500-ST，填補(bǔ)了國內(nèi)外激光導(dǎo)航（無反射板）專供立庫庫臺(tái)物料柔性接駁車的行業(yè)空白。

EMMA500-ST是結(jié)合產(chǎn)線上在立庫和線邊庫之間的轉(zhuǎn)運(yùn)需求，根據(jù)立庫特點(diǎn)而開發(fā)。陳首先分析其中的難點(diǎn)，AGV進(jìn)入立庫時(shí)，與庫臺(tái)間的間隙僅有2~3厘米的距離，這就要求機(jī)器人在進(jìn)庫臺(tái)的行進(jìn)過程中，絕對定位精度要達(dá)到1厘米，甚至是5毫米以下，同時(shí)整個(gè)運(yùn)行路徑的精度都要保持在5毫米以內(nèi)。

另一方面，在立庫的應(yīng)用過程中，AGV所面臨的是一個(gè)非常空曠的環(huán)境，在迦智的一個(gè)上市公司客戶案例中，就遇到需要在5萬平方米的廠房里，使用將近30臺(tái)EMMA500-ST。

“激光SLAM是依靠障礙物去做標(biāo)識(shí)，或是根據(jù)周圍環(huán)境來做引導(dǎo)。但在這種可見范圍內(nèi)標(biāo)識(shí)物非常稀少，或者說標(biāo)識(shí)物都是在20米開外的情況下，加上在寬廣環(huán)境中激光很容易因?yàn)榈孛娴牟黄秸l(fā)生抖動(dòng)，給定位導(dǎo)航帶來了很大挑戰(zhàn)。”陳首先進(jìn)一步指出。

迦智科技根據(jù)這一實(shí)際應(yīng)用工況，通過算法的提升讓EMMA500-ST不易受環(huán)境變化影響，可以根據(jù)路徑規(guī)劃和多傳感器精準(zhǔn)導(dǎo)航。

而對于室外機(jī)器人來說，難點(diǎn)在于：一方面，室外機(jī)器人適用的底盤結(jié)構(gòu)比較特殊，傳統(tǒng)的兩輪差分結(jié)構(gòu)并不完全適用于室外的非平整道路，而是更傾向于使用類似汽車的阿克曼結(jié)構(gòu)底盤，這對于機(jī)電設(shè)計(jì)和控制來說難度更高；另一方面，室外環(huán)境比室內(nèi)環(huán)境更復(fù)雜，傳統(tǒng)的二維激光導(dǎo)航算法無法滿足室外非結(jié)構(gòu)化場景的應(yīng)用。

迦智科技是國內(nèi)最早推出僅僅依靠3D激光SLAM，實(shí)現(xiàn)50萬平方米及以上范圍的半封閉園區(qū)無人配送的機(jī)器人團(tuán)隊(duì)。依賴于三維SLAM技術(shù)，迦智室外機(jī)器人能夠滿足各類室外大場景的應(yīng)用。

如今，除了激光雷達(dá)外，迦智機(jī)器人的核心部件，包括核心控制器、伺服驅(qū)動(dòng)器、視覺傳感器以及電控系統(tǒng)等都是自主研發(fā)，在成本上具有明顯的優(yōu)勢。

打造多行業(yè)智造物流樣板

目前，迦智已積累了豐富的應(yīng)用案例，包括知名上市企業(yè)智能配電設(shè)備綠色數(shù)字化智能工廠項(xiàng)目、全球最大ODM專業(yè)代工企業(yè)物料搬運(yùn)項(xiàng)目、國內(nèi)電子制造企業(yè)快速換線精益生產(chǎn)項(xiàng)目、國外著名打印機(jī)生產(chǎn)企業(yè)墨盒車間自動(dòng)化物料配送項(xiàng)目等。

不同的行業(yè)有不同的特殊難點(diǎn)，陳首先舉例，配電行業(yè)的自動(dòng)化工廠就屬于單廠房面積大且空曠，如何在大尺寸的地圖下，在參照物非常少的情況下，實(shí)現(xiàn)高精度、高可靠性、高魯棒性的定位導(dǎo)航，這是一個(gè)非常難的點(diǎn)。

而在3C行業(yè)，所面對的環(huán)境則是對接的機(jī)臺(tái)形式非常多，調(diào)度系統(tǒng)復(fù)雜，因而如何在機(jī)電方面通過載具的定制去滿足不同設(shè)備的高精度對接要求，是一個(gè)難點(diǎn)。此外，3C工廠的場地一般比較狹窄，對于導(dǎo)航的精度和控制能力要求較高。另外在半導(dǎo)體行業(yè)，難點(diǎn)則在于對于無塵的要求特別高。

根據(jù)不同行業(yè)的特點(diǎn)，迦智科技不僅會(huì)對AGV產(chǎn)品本身進(jìn)行有針對性的研發(fā)，如設(shè)計(jì)出600mm寬車身，能夠順利通過800mm寬通道的AGV；還會(huì)將移動(dòng)能力和設(shè)備對接能力相結(jié)合，推出細(xì)分行業(yè)的專用AGV設(shè)備，如與所搭載的載具結(jié)合設(shè)計(jì)了類似面向半導(dǎo)體IGBT行業(yè)封裝、適用于半導(dǎo)體行業(yè)應(yīng)用的專機(jī)。

迦智科技的整體智能物流解決方案，以迦智AGV機(jī)器人為核心，依托智能調(diào)度系統(tǒng)CLOUDIA，除了實(shí)現(xiàn)內(nèi)部物料的柔性、高效運(yùn)輸外，更加注重與企業(yè)的WMS、ERP、MES系統(tǒng)無縫對接，從打通各環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)交換與對接起步，助力企業(yè)管理者更好地改進(jìn)生產(chǎn)流程，精益生產(chǎn)，優(yōu)化資源配置。

同時(shí)，透過CLOUDIA，用戶還可以隨時(shí)查看每臺(tái)AGV的位置信息、運(yùn)行狀態(tài)、任務(wù)執(zhí)行等情況，及時(shí)了解、采集相關(guān)物流數(shù)據(jù)，必要時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)物料運(yùn)轉(zhuǎn)全過程的可追溯和可記錄。

除了布局3C電子、汽車零部件、配電、醫(yī)藥、半導(dǎo)體等目前AGV運(yùn)用比較成熟的行業(yè)外，未來迦智科技還將開拓光伏新能源、5G通信等領(lǐng)域。

迎上5G風(fēng)口

目前迦智總?cè)藬?shù)約65人，其中研發(fā)人員占比超過50%。陳首先透露：“迦智2019年的新戰(zhàn)略，是在現(xiàn)有的產(chǎn)品基礎(chǔ)上，擴(kuò)大新的行業(yè)應(yīng)用，開拓更多適用于各行業(yè)的AGV整體解決方案和機(jī)型；同時(shí)，在已經(jīng)切入的行業(yè)里，把AGV的應(yīng)用領(lǐng)域逐漸鋪開。”

無疑，5G是2019年最火的概念，對于5G的到來，迦智自然不愿缺席。“迦智的產(chǎn)品，包括機(jī)器人調(diào)度系統(tǒng)、作業(yè)管理系統(tǒng)都是基于兼容5G通信的架構(gòu)來研發(fā)，目前基于通訊的限制，采用私有化的部署方案，隨著5G基礎(chǔ)設(shè)施的完善，會(huì)將這些方案轉(zhuǎn)移到公有云或私有云上去完成。”

迦智也針對5G將改變機(jī)器人多機(jī)調(diào)度之間，以及與服務(wù)器之間的通訊模式做了相應(yīng)的技術(shù)儲(chǔ)備。陳首先說：“對于機(jī)器人的通訊、調(diào)度以及信息處理等而言，5G技術(shù)帶來的將是一場充滿想象力的‘革命’。”

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