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面向制造業的自然導航機器人:風口起,在路上

2019/6/4 14:49:52 來源:中國物流行業網

近年來,資本大量涌入AGV領域,促使AGV廠商數量迅猛增長。

GGII數據顯示,中國市場的AGV企業從2015年的110家增長到2018年的600多家,年均復合增長率76%。2018年AGV在中國的銷量達2.35萬臺,同比增長49.65%。

迦智科技聯合創始人兼COO陳首先分析,傳統的磁條式AGV已在國內應用多年,并獲得汽車等行業的關注。而新一代AGV的第一波高潮由“類Kiva”的二維碼導航AGV引領,我國豐富的電商與快遞場景給予倉儲AGV巨大的應用空間。但是一段時間過后,人們發現二維碼導航AGV在實際應用中的投入產出比未能達到預期,因而這類AGV的應用增速逐漸放緩。

隨著數字化和智能化工廠的規劃不斷加快和深入,工廠定制化的需求日益明顯,這就要求工廠的自動化產線和物流搬運系統都須具有極高的柔性,基于激光無軌導航技術的AGV成為了趨勢。

在一眾優秀企業入局的同時,亦導致了行業參差不齊、魚龍混雜的局面。得益于機器視覺、傳感器、大數據等技術不斷進步,陳首先指出,作為一個面向以制造業為終端用戶的設備來說,AGV不僅僅是“技術和產品”,更是“應用與服務”,客戶最終是為了能夠幫助自己解決真實問題而買單。

成立于2016年的迦智科技發現,對于移動機器人來說,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,迦智科技自創立起就定位于開發面向制造業的自然導航移動機器人。

全產品線布局填補行業空白

目前,迦智產品已涵蓋EMMA全系工業級自主搬運AGV、智能無人叉車、多機器人調度管理系統、室外中低速無人駕駛車和自主定位導航模塊等。

陳首先表示,全產品線布局的底氣來源是,迦智科技傳承了浙江大學控制學院機器人實驗室18年來在機器人智能感知和運動控制方向的積淀,在自主導航核心技術方面,擁有包括定位感知、導航避障、機器視覺等在內的全棧機器人技術。

其次,迦智科技不僅僅提供單一的機器人產品,而是移動機器人+調度系統的一整套解決方案,這也決定了迦智需要從單品到系統的全線產品布局。

他強調,制造業的各行業對于機器人的需求不一樣,很難通過幾款標品去覆蓋大量非標的應用。對于B端的終端用戶來說,購買產品只是一部分,實際需要的是整體系統的解決方案,更看重本地化服務和定制化能力。

基于近三年的發展,迦智產品的負載已涵蓋200Kg-2T,包括室內和室外環境。

面向制造業的自然導航機器人:風口起,在路上

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

一般來說,負載高于1噸的AGV,其應用場景是特制的,所搬運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,會要求AGV在搬運大尺寸貨物的同時還要具備良好的靈活性、對接精度。在這種情況下,傳統兩輪差速模式的AGV靈活度就會顯得不足。

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因此,迦智科技開發了一系列基于全向移動底盤的技術,同時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現大噸位、大尺寸貨物的靈活搬運和高精度對接。

同時,迦智團隊在機器人的機電與結構設計方面有著豐富的積累,包括在各種車型的底盤結構上,如兩輪差速、四輪差速、阿克曼底盤,舵輪全向移動底盤、麥克納姆輪全向移動底盤。這也是迦智科技能夠挑戰重載AGV、不同底盤AGV的基礎。

除此之外,曾獲得高工機器人2018年度機器人本體好產品AGV類水晶球獎的迦智EMMA500-ST,填補了國內外激光導航(無反射板)專供立庫庫臺物料柔性接駁車的行業空白。

EMMA500-ST是結合產線上在立庫和線邊庫之間的轉運需求,根據立庫特點而開發。陳首先分析其中的難點,AGV進入立庫時,與庫臺間的間隙僅有2~3厘米的距離,這就要求機器人在進庫臺的行進過程中,絕對定位精度要達到1厘米,甚至是5毫米以下,同時整個運行路徑的精度都要保持在5毫米以內。

另一方面,在立庫的應用過程中,AGV所面臨的是一個非常空曠的環境,在迦智的一個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EMMA500-ST。

面向制造業的自然導航機器人:風口起,在路上

“激光SLAM是依靠障礙物去做標識,或是根據周圍環境來做引導。但在這種可見范圍內標識物非常稀少,或者說標識物都是在20米開外的情況下,加上在寬廣環境中激光很容易因為地面的不平整而發生抖動,給定位導航帶來了很大挑戰。”陳首先進一步指出。

迦智科技根據這一實際應用工況,通過算法的提升讓EMMA500-ST不易受環境變化影響,可以根據路徑規劃和多傳感器精準導航。

而對于室外機器人來說,難點在于:一方面,室外機器人適用的底盤結構比較特殊,傳統的兩輪差分結構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構底盤,這對于機電設計和控制來說難度更高;另一方面,室外環境比室內環境更復雜,傳統的二維激光導航算法無法滿足室外非結構化場景的應用。

迦智科技是國內最早推出僅僅依靠3D激光SLAM,實現50萬平方米及以上范圍的半封閉園區無人配送的機器人團隊。依賴于三維SLAM技術,迦智室外機器人能夠滿足各類室外大場景的應用。

如今,除了激光雷達外,迦智機器人的核心部件,包括核心控制器、伺服驅動器、視覺傳感器以及電控系統等都是自主研發,在成本上具有明顯的優勢。

打造多行業智造物流樣板

目前,迦智已積累了豐富的應用案例,包括知名上市企業智能配電設備綠色數字化智能工廠項目、全球最大ODM專業代工企業物料搬運項目、國內電子制造企業快速換線精益生產項目、國外著名打印機生產企業墨盒車間自動化物料配送項目等。

不同的行業有不同的特殊難點,陳首先舉例,配電行業的自動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,實現高精度、高可靠性、高魯棒性的定位導航,這是一個非常難的點。

而在3C行業,所面對的環境則是對接的機臺形式非常多,調度系統復雜,因而如何在機電方面通過載具的定制去滿足不同設備的高精度對接要求,是一個難點。此外,3C工廠的場地一般比較狹窄,對于導航的精度和控制能力要求較高。另外在半導體行業,難點則在于對于無塵的要求特別高。

根據不同行業的特點,迦智科技不僅會對AGV產品本身進行有針對性的研發,如設計出600mm寬車身,能夠順利通過800mm寬通道的AGV;還會將移動能力和設備對接能力相結合,推出細分行業的專用AGV設備,如與所搭載的載具結合設計了類似面向半導體IGBT行業封裝、適用于半導體行業應用的專機。

迦智科技的整體智能物流解決方案,以迦智AGV機器人為核心,依托智能調度系統CLOUDIA,除了實現內部物料的柔性、高效運輸外,更加注重與企業的WMS、ERP、MES系統無縫對接,從打通各環節的數據交換與對接起步,助力企業管理者更好地改進生產流程,精益生產,優化資源配置。

面向制造業的自然導航機器人:風口起,在路上

同時,透過CLOUDIA,用戶還可以隨時查看每臺AGV的位置信息、運行狀態、任務執行等情況,及時了解、采集相關物流數據,必要時能夠實現物料運轉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、醫藥、半導體等目前AGV運用比較成熟的行業外,未來迦智科技還將開拓光伏新能源、5G通信等領域。

迎上5G風口

目前迦智總人數約65人,其中研發人員占比超過50%。陳首先透露:“迦智2019年的新戰略,是在現有的產品基礎上,擴大新的行業應用,開拓更多適用于各行業的AGV整體解決方案和機型;同時,在已經切入的行業里,把AGV的應用領域逐漸鋪開。”

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。“迦智的產品,包括機器人調度系統、作業管理系統都是基于兼容5G通信的架構來研發,目前基于通訊的限制,采用私有化的部署方案,隨著5G基礎設施的完善,會將這些方案轉移到公有云或私有云上去完成。”

迦智也針對5G將改變機器人多機調度之間,以及與服務器之間的通訊模式做了相應的技術儲備。陳首先說:“對于機器人的通訊、調度以及信息處理等而言,5G技術帶來的將是一場充滿想象力的‘革命’。”

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