为什么说工业机器人正在被协作机器人替代?

  1、协作机器人领域迎来融资热潮,产业发展步入快车道★★★★★

  2、光伏需求拉动EVA,价格有望持续上涨★★★★★

  3、我国推动新型储能试点示范,行业发展进入快车道★★★★

  4、新型锂电功能材料问世,或将颠覆PVDF统治地位★★★★

  5、完善生猪养殖市场保护机制,猪价中枢将逐步上抬★★★★

  6、比亚迪海豹即将上市,订单火爆推升电池托盘需求★★★

  7、英国更新猴痘病例定义,症状范围进一步扩大★★★

  8、美股收盘:鲍威尔偏鸽措辞引发多头狂欢,三大指数收高纳指大涨4%

  1、协作机器人领域迎来融资热潮,产业发展步入快车道★★★★★

  今年以来协作机器人领域迎来融资热潮,国产厂商加速崛起。据不完全统计,2022上半年协作机器人领域的融资总额已近40亿元,与去年全年持平,包括遨博、艾利特、珞石、非夕等一众知名企业都有所获,近半数为数亿元大额融资。7月20日,国内协作机器人厂商节卡更是完成了领域内迄今单笔规模最大的股权融资,其D轮融资金额达10亿元。按照数据推算,今年协作机器人领域融资总额望达百亿级别。

  协作机器人,就是机器人与人可以在生产线上协同作战,充分发挥机器人的效率及人类的智能。与传统的工业机器人相比,协作机器人具有小巧灵活、容易部署、成本低廉的优势,结合视觉AI技术,越来越广泛地应用在多个行业领域中。受益于智能制造的快速发展及产业扶持政策的推动,协作机器人产业步入发展快车道。数据显示,2021年全球协作机器人销售量在2021年接近5万台,同比增长33%;市场规模约78.2亿元,同比增长29.2%。第三方机构Transparency报告预测,到2024年底,全球协作机器人市场规模将达到950亿元,年复合增长率达30%。

  利好概念股:盈趣科技(002925)公司参股的瑞士公司F&P在协作型机器人和服务型机器人方面拥有多年的技术研发积累,并掌握了多项核心技术,随着科学技术的发展,其产品和服务将拥有更为广阔的发展前景。长虹华意(000404)公司旗下加贝科技公司可为客户提供协作机器人产品及机器人应用技术、传统制造业数字化转型实践、工业控制技术等培训服务,助力客户实现机器人替代人工的生产能力升级。

  2、光伏需求拉动EVA,价格有望持续上涨★★★★

  今年以来,在下游需求拉动下,EVA价格全线上涨。目前,光伏料价格约2.85万元/吨,相比去年均价2.2万元/吨,上涨29%;电缆料价格2.7万元/吨,相比去年均价2.3万元/吨,上涨17.7%;发泡料价格2.3万元/吨,相比去年均价为2.1万元/吨,上涨11.2%。我国EVA进口依存度在55%左右,2021年光伏级EVA需求约为80万吨,国内光伏料供给为35万吨。供给端今年上半年EVA产能有所上升,需求端受俄乌战争影响,国内外光伏装机提速,国内光伏组件出口量同步上涨,带动光伏级EVA需求不断上升。

  今年7月,中国光伏协会将今年新增光伏装机预期调高10GW,并预测全球光伏市场发展或开启加速模式,光伏级EVA粒子在未来的需求将维持在较高水平。分析师认为,由于光伏级EVA生产工艺存在一定壁垒,多数企业生产光伏级EVA需要一定调试周期,因此新增产能不能快速供应光伏级EVA增量,预计未来两年光伏级EVA供给相对需求偏紧。EVA市场格局供需两旺,未来将维持较高景气度。

  利好概念股:上海天洋(603330)公司EVA产品的毛利率已经居于行业前列水平,2022年上半年公司预计EVA胶膜业绩较同期增长250%。联泓新科(003022)是具备一体化产业链的光伏级EVA龙头,现有EVA产能15万吨,其中光伏级占80%。东方盛虹(000301)子公司斯尔邦目前拥有36万吨EVA产能,其中光伏料占比约7成。

  3、我国推动新型储能试点示范,行业发展进入快车道★★★★

  国家能源局电力司司长27日表示,将继续推动新型储能的试点和示范,通过试点示范,带动新型储能的技术、商业模式和体制机制的创新;并建立新型储能的成本疏导机制,推动新型储能的商业化应用和发展。

  此前国内储能需求更多来自新能源发电项目的强制配套,对成本很敏感。通过示范探索,国内储能项目的收益渠道逐步进化,未来可能包括峰谷套利、辅助服务、容量租赁等。同时,独立/共享储能模式打破了原来源-网-荷侧等按并网点的分类标准和收益界限,契合电网互联互通、动态平衡的运行特征,可能加速储能大规模发展。

  利好概念股:科华数据(002335)的储能产品包括储能变流器、户用光储一体机及储能微网系统等,广泛应用于发电侧、电网侧、用电侧以及微网储能等领域;林洋能源(601222)全力布局储能业务,率先推广“集中式共享储能电站”模式,储备储能项目资源已超3GWh。

  4、新型锂电功能材料问世,或将颠覆PVDF统治地位★★★★

  PVDF在锂电池正极领域的核心地位有望被深圳市研一新材料有限责任公司研发的新型正极边涂胶ZONE打破。据报道,研一公司颠覆性(颠覆现有PVDF体系)地将新型PI类材料应用于锂电功能材料,已成为业内第一家将PI类材料真正商品化应用于锂电池领域的企业。截至目前,公司已成功开发出ZONE系列产品,目前ZONE系列产品中的正极边涂胶ZONE12S和正极粘结剂ZONE80都已量产并批量发货,并被下游排名靠前的国内外头部锂电池企业高度认可。

  据了解,ZONE系列粘结剂是一类油系(NMP)兼具导电功能的颠覆性粘结剂产品,可完全替代“PVDF+导电剂”组合体系。业内人士表示,ZONE新型NMP正极边涂胶是一款颠覆性、独特性、唯一性兼具的经济性产品,是业内第一款非氟类正极边涂胶材料,以其卓越的性能和综合性价比有能力颠覆现有PVDF体系,且打破了PI材料高成本认知。在锂电池正极边涂胶领域,PVDF应用多年,技术工艺比较成熟,但其缺点也十分明显,其中最明显的缺点是剥离强度较差,在长期浸泡电解液后会出现剥落的现象,存在一定安全隐患。相比而言,研一公司研发生产的ZONE的剥离强度相较于PVDF提升10倍以上,且在电解液浸泡后粘结性能稳定,可保证长期安全性。

  利好概念股:晶瑞电材(300655)锂电池材料产品包括NMP等锂电池粘结剂。新开源(300109)已规划有NMP产品,可用于锂电池领域。

  5、完善生猪养殖市场保护机制,猪价中枢将逐步上抬★★★★

  7月27日,农业农村部在对十三届全国人大五次会议第5776号建议中答复,提升生猪养殖业抗击疫情风险的能力,完善生猪养殖市场保护机制,强化畜禽废弃物处理利用。下一步,农业农村部将继续落实和完善《生猪产能调控实施方案(暂行)》,围绕生猪生产、检疫运输、猪肉消费等环节,强化生猪全产业链监管监测,科学研判猪肉市场供需形势;压实生猪产能分级调控责任,稳定长效性支持政策,引导养殖场户科学安排生产。同时,联合财政部门,进一步通过降低农产品加工行业增值税率、扩大增值税进项税抵扣范围等措施,支持引导生猪产业全链条发展。

  4月以来生猪价格处于持续上行过程中,7月22日周度均价为22.83元/kg,相比于3月低点上涨88.37%。关于当前猪周期走势,机构认为行业最低谷时期已经过去,猪价以及股价中枢都将逐步上抬。

  相关上市公司中,牧原股份(002714)拥有完整的生猪产业链,高自动化水平的猪舍和饲喂系统,竞争优势明显。唐人神(002567)致力于生猪产业链一体化经营。

  6、比亚迪海豹即将上市,订单火爆推升电池托盘需求★★★

  比亚迪海豹将于7月29日正式上市,预售价为21.28万-28.98万元,预售订单已超11万。新车采用了CTB技术(电池车身一体化),能更好的保护电池包,以及提高车身的抗扭刚性。还提供了两个版本的快充方案,支持110kW和150kW的直流快充,并全系支持220V对外放电。

  海豹作为搭载CTB技术的E平台3.0车型,在安全、操控、高效和美学方面都实现了新的突破。由CTP技术进化为CTB技术,最突出的特征是电池上盖与车身地板集成。与竞品相比,比亚迪海豹综合性能较全面,性价比较突出,上市订单火爆,比亚迪相关产业链迎来发展机遇。

  相关上市公司中,和胜股份(002824)、华达科技(603358)等。

  7、英国更新猴痘病例定义,症状范围进一步扩大★★★

  英国卫生安全局发表公告,该机构已更新猴痘病例定义,以反映此次猴痘疫情暴发期间的临床表现。数据显示,截至25日,英国已累计确诊2367例猴痘病例。

  英国卫生安全局指出,自25日起,正痘病毒PCR检测阳性者将视为高度疑似猴痘病例,猴痘病毒PCR检测阳性者则被视为确诊病例。7月23日,世界卫生组织(WHO)宣布猴痘疫情构成国际关注的突发公共卫生事件。湘财证券分析指出,建议关注猴痘疫情的发展态势,关注预防-检测-治疗全链条所涉及的公司,已有检测试剂盒及具有检测试剂盒研发能力、疫苗研发能力、治疗药物储备的相关公司或将受益。

  利好概念股:安旭生物(688075)、明德生物(002932)等。

  8、美股收盘:鲍威尔偏鸽措辞引发多头狂欢,三大指数收高纳指大涨4%

  美股方面,美联储如期宣布继续加息75个基点之后,几乎未能掀起任何波澜,但鲍威尔谈及放慢加息的可能之后,美股开始大幅飙升。美联储主席鲍威尔表示,他不认为美国陷入了衰退,美联储将根据即将出炉的经济数据来决定未来加息的幅度,但同时指出,随着利率变得更加收紧,放缓加息步伐可能是合适的。截至收盘,道指涨1.37%,标普500指数涨2.61%,纳指涨4.06%。

  【新股IPO方面】今日A股市场2新股申购:(1)魅视科技,申购代码001229,申购上限股10000;(2)紫建电子,申购代码301121,申购上限股5000。

  北京城乡:资产重组事项获证监会核准批复。

  舒泰神:药品联合治疗重型、危重型新冠肺炎临床试验申请获受理。

  百邦科技:子公司与苹果公司续签苹果独立维修提供商协议。

  小康股份:证券简称将于8月2日变更为“赛力斯”。

  璞泰来:拟定增募资不超85亿元,上半年净利同比增80.13%。

  健友股份:注射用硼替佐米获美国FDA批准。

  北清环能:拟3.6亿元收购天津碧海100%股权。

  宝明科技:签署锂电池复合铜箔项目投资合同,项目总投资为60亿元。

  广东鸿图:拟设合资公司开展汽车压铸业务和机加工业务。

  【沪股通前十大成交股】:药明康德、隆基股份、贵州茅台、招商银行、通威股份、华友钴业、国电南瑞、中天科技、中国中免、东方电缆。

  【深股通前十大成交股】:宁德时代、三花智控、阳光电源、比亚迪、天齐锂业、五粮液、长安汽车、亿纬锂能、TCL中环、平安银行。

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作者 | 王宏玉,陶涛

随着人工智能技术的发展,以及对传统行业的不断渗透,工业智能成为了不少企业关注的重点方向。这其中,工业的发展与落地是一大重点。
2017 年,旷视进入供应链物联网领域,聚焦智慧物流及工业机器人业务。2020 年初,机器人产品部独立成为旷视的产品中台之一,专注于机器人产品和关键物流装备的研发。
为了探索 2020 年工业机器人行业及技术发展的更多详细情况,InfoQ 邀请到旷视高级副总裁兼机器人产品部总经理王宏玉、旷视机器人产品部研发总监陶涛两位技术专家,分享他们对于移动机器人的应用场景、发展历程、产业及市场态势、技术趋势的观点。

是自动执行工作的机器装备。它既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据人工智能技术指定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作,主要应用于生产业、建筑业或是危险的工作环境。

根据国际机器人联合会组织 IFR 的分类,主要包括工业机器人、服务机器人、特种机器人这三大类。工业机器人又包括机械手臂、移动机器人、复合机器人。其中,所谓移动机器人就是可以移动的机器人。相比于固定工作的“手臂式机器人”,移动机器人具有更大的工作范围。

(发展历程信息整理自:产业联盟《——AGV 全球发展综述》)

第一台 AGV(Automated Guided Vehicle,自动引导车)诞生于 1953 年的美国。它由一辆简易的 AGC(Automated Guided Cart)产品牵引式拖拉机改造而成,可以在仓库中沿着布置在空中的导线运输货物。

1970 年代中期,微处理器及计算机技术的普及,带动了伺服驱动技术的成熟,促成了更为灵活的 AGV。1984 年,美国通用汽车建立了第一个基于 AGV 的轿车柔性装配线,成为当时最大的 AGV 用户。30 余年的发展让欧美地区的 AGV 技术及应用日渐成熟,并呈现产业化发展趋势。

日本于 1963 年首次引进 AGV,并与欧美采取完全不同的技术路线。欧美追求 AGV 的自动化,无需人工干预路径构造,其功能齐全、技术先进,但价格居高不下。而日本追求简朴纯粹型 AGV 或称其为 AGC,适用于单一路径、固定流程,多采用磁带牵引方式,成本低。这种 AGC 在日本 1980 年代普遍利用,2000 年初达到顶峰。

在欧美和日本 AGV 技术及应用逐渐成熟之际,国内在 AGV 领域的探索也开始起步。1976 年,北京起重机械所研制出第一台移动机器人, 建成第一套 AGV 滚珠加工演示系统,随后又研制出单向、双向运行不同载重的移动机器人。1991 年,新松机器人为沈阳厂研制生产了 AGV 用于汽车装配线中,实现 AGV 从实验室样机到生产一线产品的跨越。

2000 年到 2012 年,是国内 AGV 行业的平稳发展阶段,制造、食品、轻工等行业引入 AGV,使 AGV 的应用开始深入到国民经济各个领域。国产的 AGV 及 AGVS 开始出口国外发达国家和地区。

蓬勃阶段(2010 年代至今)

2012 年,收购 Kiva,获得仓储服务。在某种程度上,仓储机器人的火爆带动了 AGV 在各行业的应用。尤其在国内,2014 年前后创业公司一波接一波涌现,市场活力不断增强。

AGV 开始沿着更加自主化的方向发展,业内出现了 AMR(Automated Mobile Robot,自主移动机器人)这一新概念。相比于 AGV,AMR 可以利用软件提前导入工厂建筑物图纸实现导航,相当于装载了 GPS 以及一套预装地图,让搬运的柔性化大大提升。

从 AGV 到 AMR,导航技术的发展使设备从“车”逐渐过渡到“”的重要因素之一。 传统 AGV 多采用磁条、电磁及二维码等导航方式,AMR 则更多采用 SLAM(Simultaneous Localization and Mapping,即时定位与地图构建)技术,搭载激光雷达或视觉传感器,实现自主导航。

我们已经进入智能制造、智慧物流的新时代,移动机器人发展主要的驱动力有:

市场要素倒逼: 在消费者需求的驱动下,产品更新迭代速度加快,产品个性化和定制化趋势明显,企业需要以更加精益、高效、灵活的方式生产多样化的产品,避免产能过剩。这需要改变原来离散型生产方式,产线之间实现柔性化的连接,数字化、智能化成为必然趋势。

社会因素加速: 随着我国人口增速放缓,国内人口老龄化和劳动力成本不断增加;年轻一代不愿从事简单重复的体力劳动,导致制造业工人严重短缺。2020 年疫情期间,无人化、少人化的生产方式提供了面对突发情况更高的安全性和可靠性。这些要素都在推动着“机器换人”进程的加速,工业替代低端劳动力的趋势日益显著。

技术因素支撑: 从的发展历程中,可以看到,技术创新是移动机器人发展的主旋律。人工智能、大数据、物联网、云计算等技术正在成为推动移动机器人发展的核心技术,运动、交互、规划、定位导航、满足多样化需求及安全能力都将进一步提升,尤其是感知能力、自主决策能力进一步提升,机器人的智能程度大幅提升。

是智能制造的典型代表,其研发与应用已成为体现国家先进制造水平和创新能力的重要标志。近年来,国家出台的一系列产业政策为我国机器人领域的快速发展提供了充分的保障,推动我国机器人领域的技术进步和产业升级。

2016 年,工信部、发改委、财政部联合印发《产业发展规划 (2016-2020 年)》,明确聚焦智能生产、智能物流,攻克工业机器人关键技术,提升可操作性和可维护性,重点发展弧焊机器人、真空(洁净)机器人、全自主编程智能工业机器人、人机协作机器人、双臂机器人、重载 AGV 等六种标志性工业机器人产品,引导我国工业机器人向中高端发展。

2016 年,工信部、财政部还联合组织相关单位和专家编制完成《智能制造发展规划(2016—2020 年)》,提出 10 个重点任务,即加快智能制造装备发展、加强关键共性技术创新、建设智能制造标准体系、构筑工业互联网基础、加大智能制造试点示范推广力度、推动重点领域智能转型、促进中小企业智能化改造、培育智能制造生态体系、推进区域智能制造协同发展、打造智能制造人才队伍;实现到 2025 年,智能制造支撑体系基本建立,重点产业初步实现智能转型。

2017 年,国务院印发《新一代人工智能发展规划》,针对培育高端高效的智能经济这一重点任务,提出大力发展智能等人工智能新兴产业,加快推动智能制造、智能物流等产业智能化升级,大规模推动企业智能化升级,打造人工智能创新应用试点示范等举措。

各地方政府纷纷大力支持发展,截至 2018 年,陕西、辽宁、黑龙江、福建、河北、江苏等多个省市均已出台支持机器人应用的相关政策。2020 年 5 月,全国两会再次强调在构建人工智能新型基础设施的同时,大力发展机器人产业。

2020 年,发改委会同工信部、公安部、财政部等 13 个部门和单位联合印发《推动物流业制造业深度融合创新发展实施方案》,以进一步推动物流业制造业深度融合、创新发展,推进物流降本增效,促进制造业转型升级。

根据产业联盟、新战略机器人产业研究所数据统计,2019 年度,中国移动机器人 (AGV/AMR) 市场规模达到 61.75 亿元,较之于 2018 年增长幅度为 45.2%,其中营收超亿元的企业有包括旷视科技在内的 18 家企业。2019 年移动机器人所有品类产品新增量 33400 台,较之于 2018 年增长约 12.8%。

来源:产业联盟《 中国移动机器人(AGV)产业发展研究报告》

来源:产业联盟《 中国移动机器人(AGV)产业发展研究报告》

未来,随着行业需求的增多、技术成熟及成本的降低,的应用范围还会进一步扩大,届时市场将进一步成倍增长。

移动机器人主要需要解决定位、规划、控制等问题。目前重点的研究领域是环境感知与建模、定位与导航、环境理解、多协调,主要发展趋势如下:

基于 SLAM 技术的 AMR 是未来的发展趋势。

SLAM(Simultaneous Localization and Mapping,即时定位与地图构建)被很多学者认为是实现真正自主移动机器人的关键。SLAM 问题可以描述为:在未知环境中从一个未知位置开始移动,在移动过程中根据位置估计和地图进行自身定位,同时在自身定位的基础上建造增量式地图,实现机器人的自主定位和导航。在 SLAM 技术即时定位和与地图构建的基础上,配合智能路径规划算法,机器人的自主导航得以实现。(出处:机器人(AGV/AMR)产业联盟《 工业制造领域自然导航 AGV/AMR 产业发展研究报告》)

移动机器人发展经历了有轨方式(如磁带牵引方式)、信标方式(如二维码)、无信标方式(如 SLAM)的不同阶段。二维码导航需要在现场张贴二维码,对二维码粘贴精度要求高,且易损坏。SLAM 技术可以让机器人在无信标的情况下也能实现定位导航,具有易部署、柔性等特点,更加适合在运行环境复杂、业务经常变动的场景下应用,因此受到越来越多客户青睐,正在成为业界主流趋势。

AGV(自动牵引小车)最早是传统企业自动导引车的模式,智能化程度不高。随着新技术的发展,AGV 智能化程度越来越高,企业纷纷朝着 AMR(自主移动机器人)的方向发展,越多越多人开始用 AMR 来取代 AGV 的说法。

2、视觉 SLAM 是未来方向,同时需要多传感器融合的导航方式。

目前,在工业物流领域,基于 SLAM 技术实现的自主导航,根据传感器不同主要分为两个类别:激光 SLAM 和视觉 SLAM。激光 SLAM 技术相对而言更加成熟,是当前市场应用的主流。但随着机器人单体主处理器的处理能力提升,特别是一些带 GPU(Graphics Processing Unit,图形处理器)、NPU(Neural-network Processing Unit,嵌入式神经网络处理器)的处理器的应用,机器人的视觉处理能力得到了极大提升,以深度学习技术为核心的视觉处理可以在机器人上实现。

目前,视觉技术已经被广泛地应用到立体视觉避障(人 / 物区分识别),以及视觉导航和末端高精定位上。旷视认为,视觉传感器成本低,感知信息量大,随着视觉算法技术的成熟,视觉 SLAM 导航机器人在不远的将来会替代激光 SLAM

与此同时,不管是基于激光还是视觉实现的自主导航,都不是单一应用,还需要融合诸如惯导(IMU)、GPS 等其他导航方式,以应对鲁棒性要求非常高的现实应用场景,让机器人能够更加稳定有效地运行。(出处:机器人(AGV/AMR)产业联盟《 工业制造领域自然导航 AGV/AMR 产业发展研究报告》)例如视觉和 IMU 的融合,IMU 为快速运动提供了较好的解决方式,而相机又能在慢速运动下解决 IMU 的漂移问题,二者实现了优势互补。

3、深度学习将广泛应用,加强对周围环境的理解。

AI 中的深度学习技术在计算机视觉中的应用主要有物体识别、目标检测与跟踪,语义分割、实例分割等,语义 SLAM 能把物体识别与视觉 SLAM 结合起来,将标签信息引入优化过程中,构建带物体标签的地图,实现对周围环境内容的理解。

新技术与技术的加速融合将进一步推动产品的更新换代。移动机器人的自主性主要体现在“状态感知”、“实时决策”、“准确执行”这三个方面。物联网、AI、5G 等新一代信息技术与机器人技术相互结合,能够让设备高效交互,数据更加自由流动,并通过算法指挥硬件发挥最大效能。(出处:机器人(AGV/AMR)产业联盟《 工业制造领域自然导航 AGV/AMR 产业发展研究报告》)

4、规模化集群作业成为发展必然,需要更高效的多机协作方式。

在实际应用中,通常是以集群的方式协同完成特定的任务。如:月台的托盘搬运集货,原材料的料箱存储和拣选,产线之间的物料搬运;托盘可以使用无人叉车搬运,原材料的存储拣选可以使用二维码类 KIVA 机器人,产线之间物料搬运可以使用 SLAM 机器人。

在旷视看来,多台甚至是成百上千台规模化集群作业成为发展必然。 这不仅需要调度系统需要能够接入各种类型的机器人,在统一的环境下完成作业调度;还需要多机器人调度算法,找到全局最优方案,使多机器人共同工作时的总效率最高。目前调度算法主要分为三类:数学方法、仿真方法和人工智能算法。其中,人工智能算法前景最为远大。

例如,当系统只需要调度几十台时,传统系统依靠简单的逻辑策略就能支持。然而,一旦达到几百台甚至上千台机器人时,简单的逻辑思考已经不能解决问题,整个群体协作的效率无法得到有效保证。这时候就需要机器人能够不断学习、不断修正自身策略,AI 将在其中扮演重要角色,让整个系统不断优化,群体智能化程度越来越高。

5、同构仿真、数字孪生,为客户提供一站式服务。

客户在做智能化、自动化改造的过程中,从方案设想,到方案设计和实际投入,中间会经过漫长的决策链,通常这个决策过程依赖设计人员的经验,这样可能会导致规划结果和实际需求产生较大的偏差,导致浪费或工期延误。

一套功能完备的同构仿真系统可以避免设计过程中的人为偏差,并且能够极大提高评估效率。例如旷视河图,可以提供规划、仿真、实施、运营等一站式解决方案,实现同构仿真和数字孪生,极大减少项目规划风险,提高运维效率。

数字孪生中最关键在于仿真,而仿真里关键的是同构仿真。目前物流行业中,大多数仿真系统和执行系统是分开的。而旷视河图采用同构仿真的方式,仿真和执行在同一套系统和软件里,仿得更好、更加体系化,随着软件的更新迭代可以无限逼近现实场景,带来更大的价值。

王宏玉认为,移动机器人未来的主要技术发展趋势可以概括为单体智能和群体智能。单体智能是单个的智能化程度,未来会包含更多 AI 的元素;群体智能是系统的智能化,通过 AI 的算法使系统最优化,为客户降本增效。他展望道:“移动机器人的市场很快就会突破 100 亿的规模,未来的市场是 1000 亿的体量,国内的很多同仁在为这个市场而努力拼搏,我们的产品也会走出海外,在海外这个蓝海市场争得一席之地。”

王宏玉,在领域拥有超过 30 年的行业经验,是中国机器人领域顶级专家和主要开创者之一,也是机器人产业联盟名誉主席。

陶涛,曾任艾瑞思创始人兼 CTO,现任旷视机器人产品部研发总监,负责旷视机器人产品总体架构。

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[摘 要]随着人工智能在全球范围的迅速普及,近年来我国物流机器人产业发展迅猛。文章分析了我国物流机器人行业的发展现状,对比美国、日本、欧盟、英国等主要发达国家和地区的人工智能在物流业的战略部署情况,指出我国物流机器人行业面临的机遇与挑战,并给出了建议和应对措施。

[关键词]人工智能;物流机器人;工业机器人;AGV

近年来,人工智能在全球范围内发展迅猛,已成为发达国家战略发展的重点。得益于人工智能技术和机器人技术的物流机器人行业也迅速崛起,国家陆续出台多项政策以扶持机器人产业发展。随着物流市场的快速发展,物流机器人产业获得了难得的发展机遇,物流机器人的应用也加速普及。

1 我国物流机器人行业的发展概述

1.1 物流机器人的分类

按照中国电子学会的分类标准,将机器人分为工业机器人、服务机器人、特种机器人三类。物流机器人属于工业机器人中新兴的AGV和协作机器人范畴,主要是应用于仓库、分拣中心以及运输途中等场景,进行货物转移、搬运等操作的機器人。在不同的应用场景下将物流机器人分为以下四种。

AGV机器人又称自动导引车,是一种高性能的自动物流搬转运设备,通过特殊地标导航自动将物品运输至指定地点,主要用于货物的搬运和移动。目前广泛应用于制造业物料搬运、物流系统连续的运转以及国际化大型港口的集装箱自动搬运等,具有自动化程度高、充电自动化、安全性好、易于成本控制等诸多优势。

码垛机器人是一种携带独立的机器人控制系统,用来堆叠货品或者执行装箱、出货等物流任务的机器设备。主要用于纸箱、袋装、罐装、箱体、瓶装等各种形状的包装物品码垛、拆垛作业。其搬运重物作业的速度和质量远远高于人工,常用于仓储、码头、工厂等场所,具有运作灵活性高、负重高、稳定性高、作业效率高的特点。

分拣机器人可根据图像识别系统识别物品形状,用机械手抓取物品,放到指定位置,可以实现货物快速分拣。目前,亚马逊、京东、阿里巴巴等电商平台已投入使用,其中拥有巨大快递量的申通、顺丰等快递企业也利用分拣机器人以提高效率。

1.1.4 配送过程的无人车和无人机

无人配送车是面向最终用户的无人驾驶配送车,目前可以实现城市环境下的办公楼、小区便利店等订单集中场所的批量送货,可以大幅提升配送效率。无人驾驶飞机简称“无人机”(UAV),是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。与载人飞机相比,无人飞机具有体积小、造价低、使用方便等优点。

1.2 我国物流机器人的发展现状

机器人人工智能通过赋能物流行业,实现了物流资源、物流环节、物流效率的优化提升。近年来,机器人相关产品及服务在电商仓库、冷链运输、供应链配送、港口物流等多种仓储和物流场景得到快速推广和频繁应用。我国多年来一直是工业机器人最大的产销市场,其销量连年激增。

在仓储机器人领域,国内的技术研究起步相对较晚,大部分的仓储物流机器人厂商成立时间不超过5年,发展速度较快,但机遇与挑战并存。近年来,电商驱动下的“新零售”,要求仓储系统更加智能化和柔性化。“货到人”仓储机器人可以快速并行完成上架、拣选、补货、退货、盘点等多种任务,在电商物流中心的需求巨大。由于行业发展前景较好,已经涌现出几家发展速度较快、技术水平较高的仓储物流机器人厂商,但机器人的技术研发需要大量的资金支持,行业的投融资活动频繁,一些本土物流企业为了应对各种成本的增加,也纷纷加快构建物流机器人。但应看到我国仓储物流机器人行业的商业模式仍在探索之中,仓储物流机器人产品同质化、标准化趋势明显,导致需求方更青睐租赁机器人业务。随着未来下游需求市场的不断扩大,更加一体化、智能化的物流装备解决方案将更加成熟。智能仓储的建立及智慧工厂的发展将带来码垛机器人的大规模应用,市场规模将进一步扩大,2020年市场销量将超10万台,市场规模有望超165亿元。

在配送机器人方面,城市配送无人车依托路况自主识别、任务智能规划的技术构建起高效率的城市短程物流网络,如今各大物流企业都加大了物流机器人的研发力度,积极布局智能物流体系。

2 国际物流机器人产业的发展创新

美国、日本、欧盟、英国先后在2015年左右部署机器人国家战略规划,纷纷出台各项政策措施,通过国家顶层设计,为机器人人工智能发展形成国家合力。

2.1 美国物流机器人产业的发展

美国政府于2019年更新了三年前的《国家人工智能战略》,对人工智能相关的七个重点领域的发展进行了全面更新,这七个领域分别涉及:人工智能研究投资、人机协作开发、人工智能伦理法律与社会影响、人工智能系统的安全性、公共数据集、人工智能评估标准、人工智能研发人员需求。

在物流智能机器人领域,近年来美国物流业巨头纷纷推出智能仓储机器人、无人驾驶车辆、传感器、自动识别和可穿戴技术。例如在2016年,以美国为首的国家开始小规模进行无人驾驶车辆试运行。亚马逊基于一个名叫Kiva Systems的仓储机器人公司,实现了“货到人”的低成本、高效率的仓储分拣理念,3万台Kiva顶升式移动机器人,使其仓库的整体工作效率提高了3~5倍。美国联合包裹服务公司(UPS)于2016年宣布计划,在2020年前将其30个最繁忙的物流枢纽完全实现自动化。美国物流业的巨头莱德系统公司近期宣布成功实现了智能仓库的升级,这些仓库主要为全球领先消费品牌提供服务,通过先进的自动化技术为客户提供实时可见的服务体验。

2.2 日本物流机器人产业的发展

早在20世纪60年代,日本便开始了机器人的研发生产。到2016年,日本生产的工业机器人占全球工业机器人总供给的52%。但日本的数据、技术和商业需求比较分散,很难像美国一样正向、系统地发展人工智能技术。因此,日本正在摸索建立一种与美国模式不同的人工智能发展体制,包括物联网、大数据、人工高智能和机器人的协同发展模式。

日本政府于2016年颁布了一系列人工智能发展战略,并设立了“人工智能技术战略委员会”,确定了以革命性的人工智能技术为核心的研究项目,而日本经济产业省提出了以物联网、大数据和人工智能为核心的“第四次产业革命战略”,并将2017年定为日本的“人工智能元年”。据报道,到2025年日本新一代物流系统与服务市场(包括日本企业的海外业绩)约为3.9万亿日元,比2017年增长89.1%。近年来,日本开始进口我国物流机器人企业的自动搬运机器人等产品。机器人产业尽管是日本的优势领域,但与海外企业的竞争也将日趋激烈。

2.3 欧洲物流机器人产业的发展

2014年6月,欧盟启动《机器人研发计划》(APARC),目标是在工厂、空中、陆地、水下、农业、健康、救援服务以及欧洲许多其他应用中提供机器人。欧盟预测,到2020年,机器人产业的年销售额将达500亿~620亿欧元。据麦肯锡最新的一项研究表明,到2025年,高级机器人在医疗保健、制造和服务中的应用价值可能在全球范围内的年经济影响在1.7万亿~4.5万亿美元。目前,全球工业机器人以8%的速度增长,欧洲在世界市场中的份额约为32%,而在世界服务机器人市场的份额为63%。物流和运输领域是受机器人技术影响最大的领域之一。

近年来,欧盟陆续发布了与机器人相关的一系列包括《地平线2020战略——机器人多年度发展战略》在内的政策或计划,大部分欧盟国家加入了地平线2020计划以及SPARC机器人计划,试图通过这次革新提高欧洲的整体竞争力。有些欧盟国家(比如意大利、芬兰等),虽然还没有形成统一的国家层面的战略政策,但是其主要高校和科研机构也承担了国家对于人工智能领域的研究任务。作为老牌工业强国,德国在20世纪70时代即开始了“机器换人”的过程。2011年,德国提出著名的“工业4.0”概念,其中涵盖人工智能相关领域。时至今日,德国的工业机器人产出、保有量和密度都处于世界领先水平。截至2016年年底,德国每万名工人的机器人拥有量为282台,仅次于日本和韩国。

2.4 英国物流机器人产业的发展

英国在发展和应用人工智能过程中,把伦理道德放在核心位置,以确保这项技术更好地造福人类,引领世界安全、合乎道德地使用数据和人工智能。英国政府十分看好人工智能在本国的发展,2017年发布的报告《现代工业化战略》中,将把英国置于人工智能和数据革命的最前沿,确保人工智能的领先地位。英国在人工智能上的重点研发领域是硬件CPU和身份识别。人工智能的相关技术被主要应用在水下机器人、海域工程、农业、太空宇航和矿产采集等领域。

从以上可以看出,各国都十分重视机器人技术的发展布局,美国、日本、德国非常重视人工智能的国家级战略布局,制定了一系列制度体系来促进机器人产业的发展。2019年根据国际机器人联合会(IFR)发布的《全球机器人2019——服务机器人》报告显示,2018年专业服务机器人的销售额增长了32%,达到92亿美元。其中物流行业所占份额最大,占总销售量的41%。事实证明,各国在机器人领域特别是物流机器人领域实施的战略部署和行动方案极大地促进了全球物流机器人产业的蓬勃发展。详见表1。

3 我国物流机器人产业面临的机遇和挑战

我国物流机器人產业正面临着难得的历史机遇期,随着人工智能技术的快速迭代,物流机器人将在很多方面替代人工。根据国际机器人联合会(IFR)统计,2018年前五大工业机器人市场占全球装机量的74%,分别为中国、日本、美国、韩国和德国。中国仍然是世界上最大的工业机器人市场,占全球市场装机量的36%。预计未来5~10年,物流机器人使用密度将达到每万人5台左右。物流赋能改造传统物流基因,智能革命将改变智慧物流格局。但也应看到目前我国物流机器人领域还面临一系列挑战。

3.1 核心技术研发能力相对不足

技术是物流机器人的核心。欧美国家物流机器人研发能力较强,原创性核心技术仍牢牢掌握在他们手中,形成了技术壁垒,占据全球市场主要份额。国内的物流机器人技术研究起步相对较晚,虽然发展速度较快,但基础性、创新性核心技术研究与国外还存在较大差距,导致国内物流机器人产品还处于应用层,在芯片等核心技术链条上缺乏积累。目前中国从美国进口集成电路芯片的价值已超2000亿美元,可见国产物流机器人仍以服务应用级机器人为主,未来的发展仍需核心技术的研发助力。

3.2 物流机器人智能化程度不够

我国物流机器人行业尚处于起步阶段,由于机器人的智能化水平不足,导致在应用过程中存在诸多问题:国内仓储物流机器人在自动导航避障、运动控制、视觉识别、多传感器信息融合等方面需要继续优化,进一步提升系统稳定性以及减少机器人故障率;仓储机器人的运送方式、拣选技术还不够成熟,产品的稳定性和安全性有较大进步空间;机器人负荷运行的稳定性差,容易出现无法抬升货架或行驶轨迹偏移等严重问题。可见,我国物流机器人制造商服务水平与国外工业发达国家还有不小差距。

3.3 政策扶持力度和资金资助仍显不足

美、日、德、英等国在人工智能领域比较关注国家级的战略部署,从国家层面引导各部门的协调合作。我国在机器人人工智能领域的国家级战略非常明确,但在战略具体实施过程的各部门的配合协助方面仍需要实施层面的政策扶持,加强相关部门的合作共赢。此外,我国物流机器人的科研经费仍主要依靠政府资助,相对于国外发达国家,我国无论是资助项目数、项目经费总额还是项目平均经费都落后欧美发达国家。

3.4 复合型人才缺口大

近年来,随着物流应用场景的复杂多样,对物流机器人的功能要求越来越复杂、性能要求持续优化,其研发过程涉及多学科领域及专业的复合型人才。作为新兴的人工智能产业,物流机器人的研发对复合型人才的需求日益迫切。在相关企业及科研院校的建设方面,我国在数量和质量上均存在差距,远不能满足巨大的人才缺口需求,复合型人才培育任务十分紧迫。

4 加快发展物流机器人产业的建议和应对措施

4.1 推进创新性核心技术研究与应用

集中力量构建我国机器人产业核心竞争力,开展物流机器人科研技术攻关,突破核心技术瓶颈,加快机器人相关领域的产学研一体化进程,加强物流企业与研究机构的密切合作,提高科研成果转化效率,推进物流机器人产业高质量发展。

4.2 完善物流机器人行业标准体系建设

我国物流机器人产业还处于发展阶段,目前的机器人产品仅能满足基本的应用场景。标准体系的不断升级完善,可以实现物流机器人产品与AI的深度融合,使得产品更加智能化,从而解决物流机器人目前面临的诸多应用难题。同时加快信息标准建设,实现各物流环节信息的互联互通,形成物流作业在各行业各区域内的标准运作,推动物流机器人应用的普及化。

4.3 加大政策扶持和资金资助力度

针对智慧物流发展的迫切需求和薄弱环节,如基础理论、材料科学及法律道德伦理问题,政府需要制定更加优惠的政策,加大资金扶持力度,在研发环境、科技项目引导、机器人产业培育等方面發挥重要作用。同时重点扶持国内物流机器人领军企业,不断带动智慧物流行业的发展。完善智慧物流产业的法律法规,打破地区间、职能部门间的壁垒,实现公平有序的竞争环境及物流资源的有效配置。

4.4 多方协作培养复合型智慧物流人才

加强高校与政府、企业人工智能复合型人才队伍培养,借鉴发达国家机器人人才培养机制,研制适合我国智慧物流发展需要的人才培养模式,实现物流人才培养和行业企业发展在人才需求上的对接。完善人才服务的市场化机制,促进物流高端复合型人才的合理流动,进一步完善适合我国智慧物流复合型人才的市场机制。

[1]何黎明.中国智慧物流发展趋势[J].中国流通经济,2017(6):3-7.

[2]肖翔,赵辉,韩涛.主要国家人工智能战略研究与启示[J].高技术通讯,2017(8):755-762.

[3]符瑜.我国智慧物流的发展趋势与提升策略[J].对外经贸实务,2018(1):90-92.

[4]赵英霞,谭慧莉.智慧物流助力中国制造业智能转型[J].商业经济,2018(11):38-40.

[5]余娟.我国智慧物流发展趋势、存在问题和对策研究[J].价格月刊,2019(2):65-69.

[6]刘媛,姚缘,钱琳.工业机器人产业竞争情报分析[J].中国科技资源导刊,2017(11):36-44.

[基金项目]国家自然科学基金项目(项目编号:);江苏省333高层次人才培养工程项目(项目编号:BRA2016430)。

[作者简介]徐晓璇(1980—),女,汉族,安徽淮南人,硕士,副教授,研究方向:智能物流。

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