工業(yè)機器人演進分水嶺
邁梓工控 / 2022-01-20
2021年，機器人賽道炙手可熱。據不完全統(tǒng)計，僅11月，機器人領域相關融資已經超17起，超億元的融資項目超過兩位數。在資本的瘋狂追逐下，2021年機器人行業(yè)迎來新一輪爆發(fā)，大量一線投資機構密集掃描機器人賽道，新項目也如雨后春筍般涌現。
放到更長的時間線來看，我國機器人產業(yè)發(fā)展迅速，年復合增長率約15%。2020年機器人產業(yè)的營業(yè)收入已經突破千億元關口。其中工業(yè)機器人的產量已經超過21萬臺，據工信部數據，制造業(yè)機器人的密度已經達到246臺/萬人，比全球平均水平高出1倍。在工業(yè)領域，機器代替人的進程開始從量變轉為質變，在墨影科技創(chuàng)始人、CEO楊一鳴看來，未來機器人的大市場將在需要更高端、智能的深度應用場景中出現。
工業(yè)機器人演進處于分水嶺
“從2013年左右開始，我國機器人產業(yè)發(fā)展十分迅速，并且不斷有企業(yè)家、學者提出‘某年是機器人元年’的觀點。例如，很多人把2013年作為機器人發(fā)展元年，因為那年開始中國就是全球最大的工業(yè)機器人市場；還有人把2021年當作機器人元年，因為疫情把大家對機器人的認知又推上了一個新高度。”楊一鳴對《中國電子報》記者說，“當前，技術、產業(yè)都在發(fā)展，工業(yè)機械臂、協作機器人、AGV、AMR、送餐機器人、防爆機器人等，產品在增多，規(guī)模在擴大，相對應，機器人深入的領域也在增多，包括3C、半導體、生物醫(yī)藥、航空航天等領域。”
但與國外先進水平相比，中國的機器人產業(yè)仍存在著技術積累不足、產業(yè)基礎薄弱、高端供給缺乏等問題。最近發(fā)布的《“十四五”機器人產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》就提出，到2025年，我國要成為全球機器人技術創(chuàng)新策源地、高端制造集聚地和集成應用新高地。一批機器人核心技術和高端產品取得突破，整機綜合指標達到國際先進水平，關鍵零部件性能和可靠性達到國際同類產品水平。
如果從遙控機械手、主從機械手的誕生開始算起，機器人發(fā)展至今已經有70多年。分析機器人行業(yè)歷史演進與未來發(fā)展，專家們認為從機器人能力看，可分為從L0到L5共6個階段，L0至L2階段涵蓋了所有現存機器人的狀態(tài)。L3等級機器人將會成為機器人智能提升的一個分水嶺，為未來L4、L5等級機器人實現打下基礎。
楊一鳴說，我們以歷史為主線，以滿足的功能作為重要角度來推斷出新的趨勢。1940年代，為了應對特殊場景（如核輻射），遙控機械手、主從機械手相繼誕生，機器人智能水平極低，人們需要遙控操作。目前的醫(yī)療手術機器人、無人機等依然屬于這一類。
1954年左右，工業(yè)機器人概念提出，機器人智能等級相對有些提高，機器人能基于機械、簡單的電子信號，實現重復性的單一固定動作。這也是現在應用最為廣泛的機器人品類之一。
1966年前后，具備感知能力的移動機器人出現，它可以利用傳感器測量環(huán)境信息，完成單一動作。近些年，移動機器人在工業(yè)、電商等領域大規(guī)模應用。市面上已落地L2級別機器場景中有場內物流、無人化智能倉儲等。這類場景的特點是，當環(huán)境發(fā)生小幅變化時，機器人可以通過相應的傳感器信號或預制算法完成既定、單一的動作。
從2013年之后，L3級柔性智能機器人得到了發(fā)展。楊一鳴認為，2022年，會是移動協作機器人元年，L3級柔性智能機器人面世，同樣具備感知能力，可以利用各種傳感器測量環(huán)境信息，通過預設程序，進行識別、理解，并反饋預設動作。
與傳統(tǒng)的機器人相比，L3級機器人既是對已有機器人的演進——代替人類做簡單、重復的工作，又是向更強的智能升級，從服務于“人類不能做、不愿做”向服務于“人類不會做”轉變，如流水線、CNC（數據機床）上下料等都是使用場景。未來更高的L4～L5級別，機器人的重點會進一步趨向于服務“人類不會做”。機器人也將從單純的“機器”演進為“智能機器人”，更智能、更具有人的屬性。
機器人將更柔性更智能
按照這樣的演進方向，未來的機器人會是什么樣的？楊一鳴認為未來的機器人會更加柔性、更加智能。
以往大部分工業(yè)機器人的新應用都需要代碼，相同類型場景的部署結束后往往無法直接復用在其他同類產品中。L3智能等級機器人則可快速實現二次開發(fā)，降低邊際成本。楊一鳴說，墨影科技通過創(chuàng)新設計，實現了小時級二次開發(fā)。用戶通過墨影伏羲示教器和拖拽式工程模塊，實現零代碼秒級部署。在不需要敲代碼的基礎上，只需要在示教器上通過模塊拖拽，完成復雜場景的部署與調整，工廠普通工人通過簡單培訓也可以實現操作，L3機器人的簡單部署從根本上解決了柔性制造對邊際成本的要求。
未來，機器人還有一個趨勢是超多機、超柔性。以數控機床（CNC）為例，在規(guī)模化CNC場景中，廠房內有近萬臺CNC設備，它們由數百乃至千人的普通工人操作。如果希望實現機器人代替普通工人，就必須實現超多機、超柔性協同，數百臺、千余臺機器人需要和人一樣，可以分工協作，實現不同工序與操作。
“就協作舉例而言，假設您希望機器人幫您實現穿衣，兩臺墨影移動協作機器人協同作業(yè)，其中一臺機器人負責把大衣展開，另一臺機器人通過云端調度系統(tǒng)，以自適應的方式把衣角從地面上提起來給您穿衣，協作能力堪比人類。”楊一鳴說，“以1臺機器人照看10臺設備計算，1萬臺機床的場景內，1000臺墨影機器人就像上千位普工一樣，在工廠內實現協同工作。”
從制造業(yè)的需求看，因為生產的產品越來越復雜，未來機器人勢必需要和人一樣，可以實現自主移動與復雜操作，簡單說就是像人一樣，既可以移動，也可以操作。因此機器人本體在移動協作的要求下，關節(jié)數與自由度將有巨大增長，這也同時意味著機器人大腦數據通量和算法復雜度會面臨巨大的挑戰(zhàn)。
機器人的智能水平也會更高。以往的機器人，買來只能隨著使用年限折舊，而L3智能等級機器人，隨著OTA（空中下載）技術的使用，在面向未來的超復雜OS系統(tǒng)技術架構之下，通過OTA技術可實現自身不斷進化與成長。用在CNC場景的移動協作機器人能夠借助OTA技術，購買者可導入新場景模塊，實現其他場景應用，如冰淇淋制作、咖啡泡制等，一個機器人可以有“十八般武藝”，同時也使得機器人可以自我學習、自我成長。
柔性智能機器人有更好性價比
《“十四五”機器人產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》“專欄3”明確了重點發(fā)展的高質量工業(yè)機器人方向，包括面向汽車、航空航天、軌道交通等領域的高精度、高可靠性的焊接機器人，面向半導體行業(yè)的自動搬運、智能移動與存儲等真空（潔凈）機器人，具備防爆功能的民爆物品生產機器人，AGV、無人叉車，分揀、包裝等物流機器人，面向3C、汽車零部件等領域的大負載、輕型、柔性、雙臂、移動等協作機器人，可在轉運、打磨、裝配等工作區(qū)域內任意位置移動、實現空間任意位置和姿態(tài)可達、具有靈活抓取和操作能力的移動操作機器人。
楊一鳴告訴《中國電子報》記者，作為L3智能等級機器人“移動協作機器人”的創(chuàng)始企業(yè)，墨影科技聚焦3C/汽車電子的CNC代加工上下料環(huán)節(jié)。之所以聚焦這個市場，一方面是市場需求大。公開數據顯示，目前CNC行業(yè)操作工人的缺口高達60多萬人，以平均月薪7000元計算，一個普工的年用工綜合成本在15萬元左右，雖然成本不低，但是年輕人并不愿意從事這類工作，崗位流動性很大。另一方面，這個場景需要創(chuàng)新，需要高端、智能的設備。
粗略估計，2020年國產數控機床銷售數量在5萬臺以上，加上海外品牌，總量接近10萬臺。按墨影移動協作機器人1臺對接10臺的比例來看，機器人年需求量就高達萬臺以上。但這個市場上智能、高端的機器人生產企業(yè)不超過兩位數。
楊一鳴說，未來一定是拼軟件的時代。目前墨影研發(fā)出一套模塊化、可拓展智能機器人操作系統(tǒng)，這個系統(tǒng)可以最大程度提升機器人的智能化水平，機器人的操作從以往的通過編程步驟輸入操作指令，變成僅下達任務，由機器人一次性完成其中所有步驟，更靈活高效。該系統(tǒng)最初應用在移動協作機器人上，最終構想是在各行業(yè)各類型的機器人上均可應用。
“就像手機和安卓、iOS操作系統(tǒng)的關系一樣，這個操作系統(tǒng)可以用在各大廠商生產的機器人中。”楊一鳴說，“這套系統(tǒng)目前是用在墨影自己的產品上，但是到了未來某一個節(jié)點，可能會對外開放。”
