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360度解析工業用AMR機器人

發布時間: 2020-05-28 10:05:37 來源:移動機器人產業聯盟

核心提示: 技術的發展推動了傳統AGV應用領域不斷擴大而應用的復雜化也促使著AGV技術不斷革新。其中,導航技術的發展最為直觀的體現了傳統AGV機器人發展的方向,從有軌到無軌,傳統AGV正在變得更加柔性、智能。

技術的發展推動了傳統AGV應用領域不斷擴大而應用的復雜化也促使著AGV技術不斷革新。其中,導航技術的發展最為直觀的體現了傳統AGV機器人發展的方向,從有軌到無軌,傳統AGV正在變得更加柔性、智能。

市場篇

傳統AGV到AMR,機器人屬性的不斷增強

在傳統AGV的基礎上,伴隨著技術的發展,新的概念也被提出——AMR(自主移動機器人),與傳統AGV的自動導引不同,AMR更強調機器人的自主性和靈活性。

自主導航

相比于傳統AGV需要預設標識規劃路線導航,AMR通過其軟件在現場構建的地圖或預先加載的設施圖紙導航。此功能可以類比一輛裝有GPS和一組預裝地圖的汽車。當它被告知主人的家和工作地址時,它會根據地圖上的簡單位置生成最直接的路徑。這類似于AMR被設定位置來取放零件的方式。

AMR使用來自攝像頭、內置傳感器、激光掃描儀的數據以及復雜的軟件,使其能夠探測周圍環境,并選擇最有效的路徑到達目標。它完全自主工作,如果叉車、貨盤、人或其他障礙物出現在它前面,AMR將使用最佳替代路線安全地繞過它們。這將確保物料流動保持在計劃之內,從而優化了生產力。

高靈活性

傳統AGV被限制在一個嚴格的路線,這是集成到設施——通常安裝在地板上。這意味著應用程序是有限的,傳統AGV在整個服務生命周期中執行相同的交付任務。改變太昂貴,破壞性太強,不符合成本效益。

AMR只需要簡單的軟件調整就可以改變它的任務,所以同一個機器人可以在不同的位置執行各種不同的任務,自動調整以滿足不斷變化的環境和生產需求。AMR任務可以通過機器人的界面進行控制,也可以通過車隊控制軟件對多個機器人進行配置,這些機器人可以根據位置和可用性自動確定訂單的優先級,以及最適合執行給定任務的機器人。一旦建立了任務,員工就不必花時間協調機器人的工作。

此外如果需要對產品或生產線進行修改,AMR的靈活性與要求敏捷性和靈活性的現代制造環境十分契合。如果移動了生產單元或添加了新的單元或流程,則可以快速輕松地上載新的構建地圖,或者AMR可以在現場重新映射,因此可以立即將其用于新任務。與傳統AGV相比,AMR在應用場景的布置更加簡單,隨著業務需求的發展,應用端可以輕松地自行重新部署機器人,優化生產。

從傳統AGV到AMR,可以看出,這種物流搬運設備的“車輛”屬性正在被弱化,機器人屬性更加凸顯。


融合導航成趨勢,AMR規模化應用正在到來



事實上,從自動導引到自主移動,AMR自主導航的實現要得益于slam技術的發展,SLAM (simultaneous localization and mapping),也稱為CML (Concurrent Mapping and Localization),即時定位與地圖構建,或并發建圖與定位。SLAM最早由Smith、Self和Cheeseman于1988年提出。由于其重要的理論與應用價值,被很多學者認為是實現真正全自主移動機器人的關鍵。
SLAM問題可以描述為: 機器人在未知環境中從一個未知位置開始移動,在移動過程中根據位置估計和地圖進行自身定位,同時在自身定位的基礎上建造增量式地圖,實現機器人的自主定位和導航。
而基于slam技術實現AGV自主導航因其傳感器的不同目前也分為兩個類別:激光slam和視覺slam

但因為每種導航技術都有一定的局限性,因此,目前市場上相關AMR廠商也多是以激光或視覺slam為主再融合一些其它的導航方式來實現機器人在復雜環境中的定位導航。不過相較于視覺來說,激光slam目前仍是主流,因為應用時間早,技術相對來說更加成熟。


除了上述表中這些專注于AMR的企業之外,傳統AGV企業和一些倉儲機器人廠商也在開發相關的產品。AMR被認為是未來物流搬運的方向,目前在3C制造等一些領域也已經實現了初步的規模化應用,2019年AMR在工業領域應用的產品市場保有量突破1600臺。

而據Interact Analysis調研預測,到2022年,工業移動機器人在制造業的銷售額會達到32億美元,其中3/4都會是AMR,而AMR在物流供應鏈領域,將達到30億美元的年銷售額,未來,中國將是對AMR產品需求第一的市場,其次是美國。

行業的硬性需要推動AMR應用進一步拓展的主要因素。例如3C電子制造等領域,傳統的傳統AGV不能很好的滿足其產線搬運的柔性化需求,而AMR的無軌導航正好能契合行業需求。

而技術的成熟則為AMR的規模應用奠定了基礎。SLAM技術在AGV上的應用近幾年才開始,此前由于經驗不足等方面的原因可能會出現一些不穩定的因素,近幾年開始逐步成熟,同時,調度軟件及一些人工智能技術的發展也使得AMR更加智能柔性。

此外,成本的進一步下降正在增加企業選用AMR的意愿。一方面,零部件尤其是激光傳感器價格的下降導致AMR產品整體成本有所下降,另一方面,因為AMR不需要電線、磁條或對構建基礎設施進行修改,安裝和運行更快也更具效率,應用端的投資回報周期會更短。


企業篇

先導智能——深度定制開發 新能源行業智能AGV先驅者

在新能源行業,如果說產線產能、產品一致性及良率,是企業迅速進入市場的準入條件,那么在物流、人力、原材料等方面的運營成本則是贏得市場競爭的關鍵。

智能物流是工業4.0的重要組成部分,大規模智能物流的運用有助于提高產線產能及產品一致性、降低運營成本。先導智能將智能AGV大規模運用于鋰電、光伏等行業,成為新能源行業智能AGV運用的先驅者。


全球首創,AGV助力鋰電制造柔性升級

在傳統鋰電池生產過程中,核心工序間物料流轉受限于場地空間等,一直以人工輔助,不僅自動化程度低,也存在物料損壞的風險。為了解決這一痛點,先導開發了多款AGV產品來提升產線的智能化水平。

先導智能針對鋰電行業中段工序開發了極卷轉運及自動對接的全向懸臂式AGV,在為某北歐鋰電巨頭打造的儲能工廠中,模切下料及卷繞上料工序段使用全自動對接轉運AGV進行物料轉運及自動上下料項目中,產線的自動化水平據行業首位,大大降低了后期的運行成本和風險。

以卷料上下料為例,一般通過OHT(人工助力臂)或者人工轉運小車實現,為了提升工序的自動化水平,先導自主研發了料卷自動上下料AGV。該款AGV采用獨特的四組驅動全向底盤運動控制,實現車體的全向運行,解決了場地受限和車體晃動等行業難題。同時,通過多軸復合調整機構,距離檢測傳感器和視覺檢測,對轉塔旋轉誤差和懸臂軸撓度進行補償,實現±1mm的高精度對接,以達到AGV和模切機、卷繞機等設備自動對接,實現了模切-疊片段/分切-卷繞段的物流無人自動化,為全球首創。

專注研究工藝工序 助力光伏行業降本增效

除鋰電行業外,先導智能也在探索AGV在光伏行業的應用痛點及解決方案。

在此背景下,先導快速響應了行業top客戶成都通威太陽能的需求,為其定制開發了基于激光SLAM導航的光伏電池片轉運AGV,代替人工進行花籃轉運。由于光伏電池片屬于易損壞產品,該款AGV結合精密的機械結構對接、全方位的安全防護、穩定的運行驅動系統,能夠全方位保護電池片在轉運過程中的良率以及車間人員的人身安全。

針對光伏行業電池片車間的各工序有產能分布不均衡、花籃傳輸頻次高、各工藝工序交叉頻繁等特點,先導智能定制開發適于該車間的AGV調度管理系統,多臺AGV可組成柔性化的自動物流搬運系統, 通過激光雷達構建生產車間環境地圖,并根據AGV運行過程實時更新,實現自主決策與規劃,極大地提升了生產的柔性化。

先導智能為客戶提供從咨詢、規劃、設計、制造、安裝、調試及后續升級的一站式全套服務。未來也將洞悉客戶需求的不斷升級,持續提升客戶體驗,探索并交付對客戶更有價值的物流解決方案。

迦智科技:面向工業4.0  做深做透智能工廠柔性物流

迦智科技是國內專業的智能制造物流機器人產品及解決方案提供商,自成立以來一直專注于制造業,致力于面向智能AGV在工廠物流應用中的“最后一米”難題,提供基于SLAM融合導航技術的激光無軌導航AGV和智能物流整體解決方案,與合作伙伴一起,在實現整廠智能設備和制造數據互聯互通的同時,助力制造企業打造數字化智能工廠。


圖:潔凈車間內正在工作的自主移動與高精上下料車隊

圖:醫藥行業車間內正在作業的噸級無人駕駛車隊

目前,依托于自身簡單易用的基于激光SLAM融合導航自主設備和超強的工業級非標能力,結合近千家制造工廠大型智慧物流升級項目的成熟服務經驗,迦智科技在半導體、3C電子信息、醫療器械與醫藥制造、新能源等各制造業的一站式智慧物流解決方案,已在數百家中國頭部高端制造企業的工廠高效落地。


近千家智能工廠物流升級項目服務經驗

當下,在我國多家半導體行業老牌研發企業的凈室車間內,在多家知名醫療器械與醫藥包裝制造企業的生產線上,在多個軍工制造企業的廠內公路上,迦智科技設計的國內首臺套可升降側向伸縮插取式自主移動設備和室內外無人駕駛車隊,正在科學統籌、自主搬運、多設備超高精對接與上下料等復合工位上,全日制滿負荷高效運轉,以過硬的產品品質和國際一流的軟硬件綜合服務實力,助推現代工廠向快速換線、柔性制造和數字化與智能化工廠要突破、要效益。 


圖:軍工廠內正在作業的60T級重載無人駕駛車隊

圖: 電子、紡織等多行業應用的首臺套多維側叉機器人

圖:電力成套行業數字化工廠內作業的整廠物流轉運車隊

用戶與迦智核心能力的深度互信

突出的一站式工廠物流解決方案的背后,是基于迦智科技在智能感知和運動控制領域20年技術積淀與永續求索的技術生命力,更是中國頭部高端制造企業主智能化升級的決心,最終凝結出的用戶與迦智科技間的深度互信。

如今,從批量落地的基于激光SLAM的融合導航技術、多維側叉自主作業技術,到室外10T-60T級重載無人駕駛AGV技術,再到正在驗證落地的人機交互全身柔順作業技術、高速動態跟隨機器人技術、人群密集混雜空間智能移動技術等業界前瞻技術,迦智科技正在和中國制造業企業一起,以自研核心技術為翼,共助中國制造騰飛。


斯坦德:專注3C智造,累計交付無軌AGV超1000臺

作為移動機器人及柔性物流的先行者,斯坦德機器人致力于為3C、汽配等各行業提供穩定可靠的AMR產品和柔性物流服務,其AMR產品如今已在百個實際項目中實現穩定安全的應用。

標準化平臺+定制設計 實現多場景物流搬運

目前,斯坦德旗下產品有Oasis 300/Oasis600UL兩款標準化移動平臺,Oasis系列基于自然無軌導航技術,無需場景改造,能夠自動生成環境地圖,實現調度規劃快速部署。此外,Oasis可以搭載協作機器人、錕臺、自動充電樁、定制頂部模塊、貨架頂升、棧板搬運、核心控制器等,定位精度為mm級,適應環境動態變化,在標準化的調度系統下完成路徑規劃和交通調度,充當“順風車、專車”的角色,實現跨樓層、跨廠房運作。

 

標準化的移動平臺加上一些定制化的設計,很好的拓展了斯坦德機器人產品的場景適配性,柔性化程度得到大幅提升。目前,斯坦德已累計交付機器人超過1000臺,為3C、汽配、電力、光伏、新能源、醫療等眾多行業客戶提供了成熟穩定的激光AMR產品及智能柔性物流解決方案,成功落地項目過百,2020年銷售額預計突破1.5億元。

主攻3C智造,打造柔性化搬運解決方案

斯坦德當前業務主要集中在3C制造領域,是目前3C行業國內最大的專注于研發激光AGV的企業。在3C行業,斯坦德擁有豐富成熟的項目落地經驗。

在某知名臺灣電子產品生產廠的SMT車間,斯坦德為其打造的柔性化物料搬運解決方案有效減少了物料配送人員,提高了效率。

該車間共有16條SMT產線,原來所有產線都是使用人工送料,同時在送料時一次性給產線送的物料比較多,占用較多的線頭和線尾的空間,車間空間使用率低。另外在人工配送時,因為人為因素出現送錯物料情況。


斯坦德使用型號Oasis-SMT-2的AGV給SMT產線自動送收magazine料框,實現倉庫和SMT產線的線頭線尾的全自動對接。該方案包含8臺Oasis-SMT-A2、2套倉庫自動接駁臺、3臺自動充電樁、1臺服務器、1套網絡方案、Matrix部署軟件、FMS多機調度系統等。


 項目實施過后,節省了車間物料配送人員,白夜班共6人;降低了出錯率,從人工配送的出錯率2%左右,降低到0%;節省了空間,原來線頭線尾堆放較多的料框,目前不需要占用該空間,車間5S改善明顯,實現了信息透明,可實時監控工廠物料狀態。

隆博科技:AMR助力廠內柔性物流搬運

隆博科技(深圳)有限公司(簡稱“AICROBO”,原“愛啃蘿卜”機器人公司)是一家自主移動機器人(AMR)及室內物流解決方案供應商。其AMR產品在廠內物流搬運環節,目前已有了相當成熟的應用。
覆蓋多個作業環節,AMR實現柔性運輸
數十公里,往返近百次,在鞋廠的多條運輸線上,搬運工人每天總共需要擔負如此高頻次、高強度的內部物流。如何通過物流搬運機器人來實現降本增效,節約人工?
經過現場調研,充分了解物流需求之后。隆博科技給出了基于料車牽引AMR的柔性物流方案,可應用于原料入庫&上線、備料入庫&上線、成品入庫以及空車回收的環節當中。當工人需要進行搬運任務時,只需按下呼叫器或操作手持平板,AMR就會自動前往任務點牽引料車;當需要進行跨層運輸時,AMR還能夠自主與電梯進行通訊完成搬運任務。
當然,全面覆蓋各物流環節,離不開多臺AMR共同協作。因此,調度管理系統是保障多臺AMR高效協作的根本。隆博科技自主研發的調度管理系統DMS能對AMR進行更智能的集群管理,系統會根據每臺AMR的任務情況,進行合理的調度安排,并監控電池電量,確保AMR能夠實現不斷崗的連續工作。
引入AMR負責搬運工作之后,原本負責搬運的工人也可以從繁重、單調的搬運工作當中解放出來,專注于更高價值的創造。在經濟效益方面,1臺AMR可替代2名工人,預計只需1年即可回收成本。
 

具備通用性,AMR可用于各類料車場景

制造業工廠普遍面臨著內部物流壓力大,用人成本高的情況,而AMR作為工廠柔性自動化改造的理想之選,前景相當廣闊。

除了為鞋廠打造的項目外,隆博科技的料車牽引AMR,具備廣泛的通用性,可針對不同尺寸的料車進行AMR定制,以適配各類料車運輸場景。目前,除鞋材行業以外,隆博科技還與日化、數控、3PL、電商等多個行業的企業完成了室內物流的優化項目,并證明了具有柔性運輸能力的AMR能夠有效解決各工廠和倉庫的各場景的痛點問題,實現內部物流的自動化升級,為企業實現降本增效。


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