復(fù)合機(jī)器人批量落地應(yīng)用的曙光即將到來
更新時(shí)間:2022-05-05點(diǎn)擊次數(shù):552次
機(jī)械臂可以代替人工在固定位置完成大部分生產(chǎn)自動(dòng)化環(huán)節(jié),移動(dòng)機(jī)器人則實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)物流的自動(dòng)對(duì)接和流轉(zhuǎn),但實(shí)際上,這兩類機(jī)器人能完成的工作仍局限于單一的“移動(dòng)”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(dòng)操作的復(fù)合機(jī)器人,成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)智能化的關(guān)鍵設(shè)備,也成為下半場(chǎng)機(jī)器人價(jià)值競(jìng)爭(zhēng)的重要條件。
復(fù)合機(jī)器人主要由AMR底盤、協(xié)作機(jī)械臂、視覺以及相應(yīng)的末端執(zhí)行器組成,其中內(nèi)置于底盤和機(jī)械臂中的激光雷達(dá)、視覺模塊等構(gòu)成了它的“眼睛”,機(jī)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(jìn)行移動(dòng)。實(shí)際上,復(fù)合機(jī)器人通過機(jī)械臂+移動(dòng)底盤的方式,相比之單一的移動(dòng)底盤、機(jī)械臂,極大地增強(qiáng)了機(jī)器人作業(yè)可達(dá)范圍,可以應(yīng)用到更多的場(chǎng)合。具體來看,傳統(tǒng)的移動(dòng)機(jī)器人一般只有3個(gè)自由度,而搭配不同末端工具的復(fù)合機(jī)器人可以擁有9個(gè)以上的自由度。
目前來看,復(fù)合機(jī)器人已落地應(yīng)用的場(chǎng)景有兩大類,精密制造業(yè)以及巡檢運(yùn)維領(lǐng)域,其中復(fù)合機(jī)器人在精密制造業(yè)中的應(yīng)用可以分為“動(dòng)”和“靜”兩方面的應(yīng)用。
“動(dòng)”指的是在精密電子制造的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中,物料是流轉(zhuǎn)的,復(fù)合機(jī)器人主要使用的是小型、輕載的協(xié)作型機(jī)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(yùn)、上下料等功能為一體的智能解決方案,此場(chǎng)景中復(fù)合機(jī)器人可以取代大部分轉(zhuǎn)運(yùn)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(lǐng)域中,飛機(jī)、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(jī)械臂往往需進(jìn)行位置固定才可進(jìn)行噴涂、鉆孔、打磨、檢測(cè)等操作,而安裝大量的機(jī)械臂會(huì)導(dǎo)致高昂的成本,復(fù)合機(jī)器人成為綜合性價(jià)比較高的方案之一。
而在巡檢運(yùn)維領(lǐng)域,例如電廠、風(fēng)電廠中,為了保障能源供給的穩(wěn)定性,需要對(duì)相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行周期性的運(yùn)維、檢測(cè),同時(shí)檢測(cè)對(duì)象多處于惡劣環(huán)境中,難放置傳感器進(jìn)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(cè)存在著極高的風(fēng)險(xiǎn),以變電環(huán)境下的高壓開關(guān)柜操作場(chǎng)景為例,電力的強(qiáng)度達(dá)到6kV,稍稍發(fā)生意外,工人被電弧沾上就是一場(chǎng)重大事故,同時(shí)一個(gè)發(fā)電機(jī)組的暫停工作,其造成的損失是千萬元級(jí)別,所以必須保證穩(wěn)定運(yùn)行,采用結(jié)合SLAM技術(shù)、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)手段的復(fù)合機(jī)器人進(jìn)行巡檢運(yùn)維成為可行的解決方案。
總而言之,目前的復(fù)合機(jī)器人主要被應(yīng)用于機(jī)床上下料、物品運(yùn)送與抓取等“移動(dòng)操作”類工作。未來,充電機(jī)器人、酒店清潔機(jī)器人等與人生活密切相關(guān)的服務(wù)行業(yè)也會(huì)是復(fù)合機(jī)器人的增量市場(chǎng)之一。然而,復(fù)合機(jī)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(jī)械臂和移動(dòng)地盤上的技術(shù)壁壘以及高定制化的需求。
在成本上,復(fù)合機(jī)器人最基本的功能為柔性的移動(dòng)以及與人協(xié)作,這導(dǎo)致復(fù)合機(jī)器人的導(dǎo)航模塊至少需要配備自主導(dǎo)航與定位系統(tǒng),手臂必須要采用安全性較高的協(xié)作機(jī)器臂,同時(shí)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(duì)應(yīng)的末端執(zhí)行夾具,因而復(fù)合移動(dòng)機(jī)器人的生產(chǎn)成本較為昂貴。
在作業(yè)效率上,復(fù)合機(jī)器人的作業(yè)形式為移動(dòng)操作,這代表復(fù)合機(jī)器人需要進(jìn)行兩次定位,基于移動(dòng)底盤的位置定位(識(shí)別位置)以及基于視覺的機(jī)械臂定位(識(shí)別抓取物品),這在一定程度上限制著復(fù)合機(jī)器人作業(yè)效率的提升。
在技術(shù)壁壘上,需要從協(xié)作機(jī)械臂與移動(dòng)底盤的互相影響來看。實(shí)際上,擁有一定負(fù)載操作能力的機(jī)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(duì)升降平臺(tái)的強(qiáng)度和走線、移動(dòng)底盤的配重和體積有更高的要求,也限制移動(dòng)底盤的通過性和續(xù)航能力,但輕量型的機(jī)械臂又難以滿足生活中多樣化的負(fù)載操作需求。同時(shí),移動(dòng)底盤并非純剛性的平臺(tái),如何在移動(dòng)底盤上實(shí)現(xiàn)高精度作業(yè)也是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。
此外,復(fù)合機(jī)器人還面臨著在系統(tǒng)整合上的技術(shù)壁壘。據(jù)了解,控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣最直接影響到復(fù)合移動(dòng)機(jī)器人的作業(yè)效率,而復(fù)合移動(dòng)機(jī)器人擁有多個(gè)模塊,不僅模塊的設(shè)備類型、傳感器的類型不一致,設(shè)備之間的通訊協(xié)議內(nèi)容類型也不一樣,異常處理邏輯復(fù)雜,這使復(fù)合移動(dòng)機(jī)器人控制的復(fù)雜度極高。
最后一個(gè)影響因素是項(xiàng)目的定制化需求。目前而言,復(fù)合機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用往往是非標(biāo)的,根據(jù)廠家的設(shè)備差異,復(fù)合機(jī)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(shí)現(xiàn)嵌入式集成,這導(dǎo)致問題的分析排查需要跨系統(tǒng)完成,這對(duì)部署人員有著較高的的技術(shù)要求,同時(shí)也限制著復(fù)合機(jī)器人的規(guī)?;瘡?fù)制應(yīng)用。
機(jī)器人企業(yè)們正在奮力前行,推動(dòng)復(fù)合機(jī)器人走向越來越多的場(chǎng)景,應(yīng)用在越來越多的領(lǐng)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(jī)器人、靈動(dòng)科技、藍(lán)芯科技等移動(dòng)機(jī)器人企業(yè),艾利特機(jī)器人、越疆科技、大族機(jī)器人、遨博智能、中科新松、節(jié)卡機(jī)器人等協(xié)作機(jī)器人企業(yè)也開始發(fā)力復(fù)合機(jī)器人領(lǐng)域。