柔性智能：工業(yè)機器人演進分水嶺
2022-1-19 來源：- 作者：-
2021年，機器人賽道炙手可熱。據(jù)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(shù)。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(xiàn)。
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(jù)工信部數(shù)據(jù)，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(xiàn)。
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年當做機器人元年，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(xié)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)重復性的單一固定動作。這也是現(xiàn)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(xiàn)，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(xié)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(shù)據(jù)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(shù)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(shù)百乃至千人的普通工人操作。如果希望實現(xiàn)機器人代替普通工人，就必須實現(xiàn)超多機、超柔性協(xié)同，數(shù)百臺、千余臺機器人需要和人一樣，可以分工協(xié)作，實現(xiàn)不同工序與操作。
“就協(xié)作舉例而言，假設您希望機器人幫您實現(xiàn)穿衣，兩臺墨影移動協(xié)作機器人協(xié)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(xié)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(xiàn)協(xié)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(xiàn)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(xié)作的要求下，關節(jié)數(shù)與自由度將有巨大增長，這也同時意味著機器人大腦數(shù)據(jù)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(xiàn)自身不斷進化與成長。用在CNC場景的移動協(xié)作機器人能夠借助OTA技術，購買者可導入新場景模塊，實現(xiàn)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(xié)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(xiàn)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(xié)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(shù)據(jù)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(shù)控機床銷售數(shù)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(xié)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(shù)。
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(xié)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。”
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