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面向制造业的自然导航机器人:风口起 在路上

2019-06-04 09:02
来源: 砍柴网

近年来,资本大量涌入AGV领域,促使AGV厂商数量迅猛增长。

数据显示,中国市场的AGV企业从2015年的110家增长到2018年的600多家,年均复合增长率76%。2018年AGV在中国的销量达2.35万台,同比增长49.65%。

迦智科技联合创始人兼COO陈首先分析,传统的磁条式AGV已在国内应用多年,并获得汽车等行业的关注。而新一代AGV的第一波高潮由“类Kiva”的二维码导航AGV引领,我国丰富的电商与快递场景给予仓储AGV巨大的应用空间。但是一段时间过后,人们发现二维码导航AGV在实际应用中的投入产出比未能达到预期,因而这类AGV的应用增速逐渐放缓。

随着数字化和智能化工厂的规划不断加快和深入,工厂定制化的需求日益明显,这就要求工厂的自动化产线和物流搬运系统都须具有极高的柔性,基于激光无轨导航技术的AGV成为了趋势。

在一众优秀企业入局的同时,亦导致了行业参差不齐、鱼龙混杂的局面。得益于机器视觉传感器、大数据等技术不断进步,陈首先指出,作为一个面向以制造业为终端用户的设备来说,AGV不仅仅是“技术和产品”,更是“应用与服务”,客户最终是为了能够帮助自己解决真实问题而买单。

成立于2016年的迦智科技发现,对于移动机器人来说,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场。因此,迦智科技自创立起就定位于开发面向制造业的自然导航移动机器人。

全产品线布局填补行业空白

目前,迦智产品已涵盖EMMA全系工业级自主搬运AGV、智能无人叉车、多机器人调度管理系统、室外中低速无人驾驶车和自主定位导航模块等。

陈首先表示,全产品线布局的底气来源是,迦智科技传承了浙江大学控制学院机器人实验室18年来在机器人智能感知和运动控制方向的积淀,在自主导航核心技术方面,拥有包括定位感知、导航避障、机器视觉等在内的全栈机器人技术

其次,迦智科技不仅仅提供单一的机器人产品,而是移动机器人+调度系统的一整套解决方案,这也决定了迦智需要从单品到系统的全线产品布局。

他强调,制造业的各行业对于机器人的需求不一样,很难通过几款标品去覆盖大量非标的应用。对于B端的终端用户来说,购买产品只是一部分,实际需要的是整体系统的解决方案,更看重本地化服务和定制化能力。

基于近三年的发展,迦智产品的负载已涵盖200Kg-2T,包括室内和室外环境。

面向制造业的自然导航机器人:风口起 在路上

陈首先指出,对于室内机器人来说,不管负载大小,其在软件调度、导航方面的算法难度差别不大,但在机电方面的研发难度就完全不一样了。“比如对于1吨及以上载重的机器人,大部分创新型的AGV公司较少涉足,原因在于算法这类偏‘软’的技术比较容易上手,但涉及到硬件,尤其是复杂且高负载的机电系统,就需要长期大量的积累。”

一般来说,负载高于1吨的AGV,其应用场景是特制的,所搬运的货物相对来说也是特制的。因而对于载重1吨以上的AGV往往需要根据客户的货物情况来定制车型。

另外,1吨以上的货物,一般尺寸较大。而在工厂有限的通道里,会要求AGV在搬运大尺寸货物的同时还要具备良好的灵活性、对接精度。在这种情况下,传统两轮差速模式的AGV灵活度就会显得不足。

面向制造业的自然导航机器人:风口起 在路上

因此,迦智科技开发了一系列基于全向移动底盘的技术,同时从硬件到软件上提高AGV的安全可靠性,以满足在工厂狭窄通道里实现大吨位、大尺寸货物的灵活搬运和高精度对接。

同时,迦智团队在机器人的机电与结构设计方面有着丰富的积累,包括在各种车型的底盘结构上,如两轮差速、四轮差速、阿克曼底盘,舵轮全向移动底盘、麦克纳姆轮全向移动底盘。这也是迦智科技能够挑战重载AGV、不同底盘AGV的基础。

除此之外,曾获得高工机器人2018年度机器人本体好产品AGV类水晶球奖的迦智EMMA500-ST,填补了国内外激光导航(无反射板)专供立库库台物料柔性接驳车的行业空白。

EMMA500-ST是结合产线上在立库和线边库之间的转运需求,根据立库特点而开发。陈首先分析其中的难点,AGV进入立库时,与库台间的间隙仅有2~3厘米的距离,这就要求机器人在进库台的行进过程中,绝对定位精度要达到1厘米,甚至是5毫米以下,同时整个运行路径的精度都要保持在5毫米以内。

另一方面,在立库的应用过程中,AGV所面临的是一个非常空旷的环境,在迦智的一个上市公司客户案例中,就遇到需要在5万平方米的厂房里,使用将近30台EMMA500-ST。

面向制造业的自然导航机器人:风口起 在路上

“激光SLAM是依靠障碍物去做标识,或是根据周围环境来做引导。但在这种可见范围内标识物非常稀少,或者说标识物都是在20米开外的情况下,加上在宽广环境中激光很容易因为地面的不平整而发生抖动,给定位导航带来了很大挑战。”陈首先进一步指出。

迦智科技根据这一实际应用工况,通过算法的提升让EMMA500-ST不易受环境变化影响,可以根据路径规划和多传感器精准导航。

而对于室外机器人来说,难点在于:一方面,室外机器人适用的底盘结构比较特殊,传统的两轮差分结构并不完全适用于室外的非平整道路,而是更倾向于使用类似汽车的阿克曼结构底盘,这对于机电设计和控制来说难度更高;另一方面,室外环境比室内环境更复杂,传统的二维激光导航算法无法满足室外非结构化场景的应用。

迦智科技是国内最早推出仅仅依靠3D激光SLAM,实现50万平方米及以上范围的半封闭园区无人配送的机器人团队。依赖于三维SLAM技术,迦智室外机器人能够满足各类室外大场景的应用。

如今,除了激光雷达外,迦智机器人的核心部件,包括核心控制器、伺服驱动器、视觉传感器以及电控系统等都是自主研发,在成本上具有明显的优势。

打造多行业智造物流样板

目前,迦智已积累了丰富的应用案例,包括知名上市企业智能配电设备绿色数字化智能工厂项目、全球最大ODM专业代工企业物料搬运项目、国内电子制造企业快速换线精益生产项目、国外著名打印机生产企业墨盒车间自动化物料配送项目等。

不同的行业有不同的特殊难点,陈首先举例,配电行业的自动化工厂就属于单厂房面积大且空旷,如何在大尺寸的地图下,在参照物非常少的情况下,实现高精度、高可靠性、高鲁棒性的定位导航,这是一个非常难的点。

而在3C行业,所面对的环境则是对接的机台形式非常多,调度系统复杂,因而如何在机电方面通过载具的定制去满足不同设备的高精度对接要求,是一个难点。此外,3C工厂的场地一般比较狭窄,对于导航的精度和控制能力要求较高。另外在半导体行业,难点则在于对于无尘的要求特别高。

根据不同行业的特点,迦智科技不仅会对AGV产品本身进行有针对性的研发,如设计出600mm宽车身,能够顺利通过800mm宽通道的AGV;还会将移动能力和设备对接能力相结合,推出细分行业的专用AGV设备,如与所搭载的载具结合设计了类似面向半导体IGBT行业封装、适用于半导体行业应用的专机。

迦智科技的整体智能物流解决方案,以迦智AGV机器人为核心,依托智能调度系统CLOUDIA,除了实现内部物料的柔性、高效运输外,更加注重与企业的WMS、ERP、MES系统无缝对接,从打通各环节的数据交换与对接起步,助力企业管理者更好地改进生产流程,精益生产,优化资源配置。

面向制造业的自然导航机器人:风口起 在路上

同时,透过CLOUDIA,用户还可以随时查看每台AGV的位置信息、运行状态、任务执行等情况,及时了解、采集相关物流数据,必要时能够实现物料运转全过程的可追溯和可记录。

除了布局3C电子、汽车零部件、配电、医药、半导体等目前AGV运用比较成熟的行业外,未来迦智科技还将开拓光伏新能源、5G通信等领域。

迎上5G风口

目前迦智总人数约65人,其中研发人员占比超过50%。陈首先透露:“迦智2019年的新战略,是在现有的产品基础上,扩大新的行业应用,开拓更多适用于各行业的AGV整体解决方案和机型;同时,在已经切入的行业里,把AGV的应用领域逐渐铺开。”

无疑,5G是2019年最火的概念,对于5G的到来,迦智自然不愿缺席。“迦智的产品,包括机器人调度系统、作业管理系统都是基于兼容5G通信的架构来研发,目前基于通讯的限制,采用私有化的部署方案,随着5G基础设施的完善,会将这些方案转移到公有云或私有云上去完成。”

迦智也针对5G将改变机器人多机调度之间,以及与服务器之间的通讯模式做了相应的技术储备。陈首先说:“对于机器人的通讯、调度以及信息处理等而言,5G技术带来的将是一场充满想象力的‘革命’。”

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