重要說(shuō)明；

本文系中國(guó)叉車網(wǎng)（m.htyl001.com)和中國(guó)AGV網(wǎng)（www.chinaagv.com)小編費(fèi)洪荒之力，編譯自國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（www.ifr.org）--“A Mobile Revolution How mobility is reshaping robotics”報(bào)告。

文章從“當(dāng)今移動(dòng)機(jī)器人之技術(shù)”、“硬件和軟件的發(fā)展所帶來(lái)的新功能”、“工作中的自主移動(dòng)機(jī)器人”、“移動(dòng)機(jī)器人對(duì)工作和生活的影響”、“安全和保障”、“商業(yè)領(lǐng)域的考慮”、“機(jī)器人技術(shù)中移動(dòng)性的未來(lái)”做詳盡闡述。 作為一家國(guó)際性行業(yè)權(quán)威機(jī)構(gòu)，內(nèi)容對(duì)于中國(guó)從業(yè)者來(lái)說(shuō)，可以探尋移動(dòng)機(jī)器人的發(fā)展方向和未來(lái)。難免有瑕疵，僅供參考！

中叉網(wǎng)和AGV網(wǎng)響應(yīng)IFR呼吁，讓我們張臂擁抱移動(dòng)革命的到來(lái)!

正文：

一、當(dāng)今移動(dòng)機(jī)器人之技術(shù)

地球人都知道，機(jī)器人自主和自動(dòng)移動(dòng)性是一套改變游戲規(guī)則之技術(shù)，它正在促成新的行業(yè)商業(yè)模式，提高工作效率和可持續(xù)性，并使眾多行業(yè)的工作更加安全和更價(jià)值。其硬件和軟件的快速發(fā)展，正導(dǎo)致移動(dòng)機(jī)器人在諸多行業(yè)領(lǐng)域呈蓬勃發(fā)展態(tài)勢(shì)。

自主移動(dòng)機(jī)器人（AMR）之所以得以快速發(fā)展，因其擁有自主導(dǎo)航和執(zhí)行其他功能的能力。它可能包括一個(gè)移動(dòng)基地，一個(gè)帶有機(jī)械臂的移動(dòng)平臺(tái)和一個(gè)帶有定制用戶界面的完整移動(dòng)應(yīng)用。

毫無(wú)疑問，AMR正在改變各種重要領(lǐng)域的工作方式。本文重點(diǎn)討論AMR在制造、物流、醫(yī)療、零售和公共環(huán)境中的案例。

（1） AMR幫助高混合/低產(chǎn)量環(huán)境中的制造商迅速調(diào)整生產(chǎn)以滿足需求。其促成旨在支持靈活生產(chǎn)的新商業(yè)模式。同時(shí)還提供數(shù)據(jù)，可用于改善單個(gè)過程的性能，并建立一個(gè)實(shí)時(shí)的生產(chǎn)概況。

（2）AMR在物流領(lǐng)域有一個(gè)廣闊和蓬勃發(fā)展的市場(chǎng)，其被用于在整個(gè)倉(cāng)庫(kù)中運(yùn)輸貨物。硬件和軟件的發(fā)展使AMR能夠識(shí)別和正確處理非標(biāo)準(zhǔn)的形狀。在"最后一公里"運(yùn)送到收件人家門口方面，出現(xiàn)了許許多多的新創(chuàng)公司。

（3）AMR在醫(yī)療保健中被用于運(yùn)輸醫(yī)院和護(hù)理設(shè)施中的床單、材料和藥物；清潔和消毒用品；以及配送藥物。醫(yī)護(hù)人員的助理機(jī)器人，也得到了很大的發(fā)展。

（4）AMR被用于零售業(yè)的訂單執(zhí)行、盤點(diǎn)和客戶服務(wù)。在機(jī)器人揀選履行訂單方面也有發(fā)展。

（5）AMR在公共環(huán)境中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如機(jī)場(chǎng)、酒店和購(gòu)物中心。應(yīng)用包括：信息機(jī)器人；送貨--如酒店客房服務(wù)；清潔和消毒；以及安全領(lǐng)域。

AMR經(jīng)常充當(dāng)"膠水"，將整個(gè)過程中原本互不相干的部分聯(lián)系起來(lái)，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可用于獲得整個(gè)過程的實(shí)時(shí)性能概況。這樣做的好處是減少工廠的浪費(fèi)，提高工廠和倉(cāng)庫(kù)的效率，以及提高生產(chǎn)和保健的質(zhì)量和安全。AMR在制造和物流領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了新的商業(yè)模式，幫助公司在小批量、高混合生產(chǎn)的環(huán)境中保持競(jìng)爭(zhēng)力。

AMR改善了工作條件，可以去承擔(dān)危險(xiǎn)的、不符合人體工程學(xué)的和乏味的重復(fù)勞動(dòng)。并在許多方面使我們的日常生活變得更好，從改善醫(yī)療保健到改善產(chǎn)品供應(yīng)。

硬件和軟件的發(fā)展使自主性、導(dǎo)航、視覺和傳感、車隊(duì)管理、互操作性、邊緣/云計(jì)算模型和運(yùn)動(dòng)方面取得快速進(jìn)展。更輕的材料、機(jī)器人機(jī)體、抓手和輪子正在使機(jī)器人更輕、更靈活--降低成本并提高功能。

AMR的發(fā)展正在快速進(jìn)行中。原因之一是這些技術(shù)的進(jìn)步適用于許多不同的行業(yè)領(lǐng)域。因此，一個(gè)行業(yè)的應(yīng)用解決方案可以迅速適應(yīng)到另一個(gè)行業(yè)。開發(fā)人員正在將目光轉(zhuǎn)向幫助建立和管理流程的輔助系統(tǒng)，包括將移動(dòng)機(jī)器人及其編程能力整合到自動(dòng)化系統(tǒng)中。這降低了實(shí)施和運(yùn)行機(jī)器人的總體成本，無(wú)疑會(huì)刺激機(jī)器人的采用。最后，新的租賃模式使公司在自動(dòng)化的財(cái)務(wù)規(guī)劃方面具有更大的靈活性。

引言

許多年來(lái)，機(jī)器人一直集中在工業(yè)環(huán)境中，在圍欄中工作，與人員保持距離。在過去的幾年里，這種情況正發(fā)生了迅速變化，因?yàn)樾录夹g(shù)使機(jī)器人能夠與人類一起工作，并在工作和公共場(chǎng)所與人們互動(dòng)，這對(duì)公司、雇員和公共生活中的個(gè)人都大有裨益。

商業(yè)盤點(diǎn)機(jī)器人，圖片來(lái)源：PAL-Robotics

移動(dòng)性是這一轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵推動(dòng)因素。移動(dòng)機(jī)器人正在促成新的商業(yè)模式，并改變一系列工業(yè)部門的工作性質(zhì)。AMR的增長(zhǎng)尤為強(qiáng)勁，它可以在工業(yè)和服務(wù)部門自主導(dǎo)航和執(zhí)行其他功能。

來(lái)自國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（IFR）的一份資料文件

例如，在2014年至2019年期間，物流機(jī)器人（幾乎都是AMR）的單體臺(tái)量銷售增加了6倍，IFR預(yù)測(cè)，在2020年到2023年，AMR單體臺(tái)量銷售平均每年增長(zhǎng)31%。AMR在公共環(huán)境中的使用也在迅速增加--例如，IFR預(yù)測(cè)，在2020年到2023年，移動(dòng)引導(dǎo)、信息和遠(yuǎn)程控制機(jī)器人的單位銷售量年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)40%。

用于專業(yè)用途的服務(wù)機(jī)器人--主要的應(yīng)用領(lǐng)域，圖片來(lái)源：IFR

AMR使企業(yè)能夠提高產(chǎn)品和服務(wù)的質(zhì)量，有效地應(yīng)對(duì)快速變化的客戶需求，保持競(jìng)爭(zhēng)力，并為員工提供一個(gè)更安全、更激勵(lì)的工作環(huán)境。

在本文中，國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)概述了諸如AMR在那些機(jī)器人產(chǎn)生最重大影響的行業(yè)中的主要使用情況。制造業(yè)、物流業(yè)、醫(yī)療保健業(yè)、零售業(yè)和公共環(huán)境。為人們會(huì)評(píng)估和實(shí)施AMR的正確方法提供指導(dǎo)，就適用的安全標(biāo)準(zhǔn)做了一個(gè)相當(dāng)詳盡的概述。

最后，關(guān)于服務(wù)機(jī)器人的不同應(yīng)用領(lǐng)域（包括本文提到的領(lǐng)域）的更詳細(xì)分析，典型產(chǎn)品和供應(yīng)商的選擇，以及市場(chǎng)的詳細(xì)統(tǒng)計(jì)分析。

讓我們張臂擁抱移動(dòng)革命的到來(lái)!

雖然研究人員自20世紀(jì)40年代以來(lái)一直在研究自主移動(dòng)之技術(shù)，但AMR只是在過去十年中才得以在商業(yè)上應(yīng)用。這主要是由于更強(qiáng)大、更便宜的計(jì)算能力的出現(xiàn)，導(dǎo)致了傳感器、視覺和分析技術(shù)的迅速發(fā)展，使機(jī)器人能夠?qū)崟r(shí)感知并對(duì)其環(huán)境做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。

移動(dòng)機(jī)器人采用各種運(yùn)動(dòng)方法。它們可能是地面的、水面的或空中的。地面機(jī)器人可以使用軌道、車輪或腿。移動(dòng)機(jī)器人中增長(zhǎng)最快的部分是自主移動(dòng)機(jī)器人（AMR）。AMR可能只包括一個(gè)自主移動(dòng)平臺(tái)或基地，它可以裝載貨物進(jìn)行運(yùn)輸。它也可能有一些附件，如能實(shí)現(xiàn)額外功能的貨叉?；蛘咚梢允且粋€(gè)完整的移動(dòng)系統(tǒng)，包括一個(gè)移動(dòng)基地、用戶界面和定制功能。帶或不帶附件的移動(dòng)基地在制造業(yè)、物流業(yè)和醫(yī)療保健業(yè)中占主導(dǎo)地位，用于在工廠、倉(cāng)庫(kù)和醫(yī)院周圍運(yùn)輸物料和包裹。它們或者取代自動(dòng)導(dǎo)引車（AGVs），或者作為AGVs的補(bǔ)充使用，AGVs依靠導(dǎo)引路徑和其他外部標(biāo)記進(jìn)行導(dǎo)航，不能繪制自己的路線。AMR則可以繪制其環(huán)境地圖（或在預(yù)先提供的地圖上進(jìn)行更新），并在其中定位，能感知并應(yīng)對(duì)障礙物--例如減速或停車--并且可以計(jì)劃通往目的地的替代路線。大多數(shù)AMR用于室內(nèi)環(huán)境諸如內(nèi)部物流，是輪式的。工廠里的檢查機(jī)器人可能是有腿的。

雖然AGV傳統(tǒng)上在工業(yè)環(huán)境中運(yùn)行，互動(dòng)僅限于受過訓(xùn)練的人員，但AMR已經(jīng)在工業(yè)環(huán)境和與公眾接觸的應(yīng)用中工作，這些應(yīng)用要么是有主動(dòng)的（如信息機(jī)器人），要么是無(wú)法避免的（例如，醫(yī)院的送貨和清潔機(jī)器人）。在零售和酒店業(yè)，完整的移動(dòng)系統(tǒng)是最常見的，例如信息和盤點(diǎn)機(jī)器人。

定義

（1）自主移動(dòng)機(jī)器人(AMR)

自主穿越指定操作環(huán)境的移動(dòng)平臺(tái)。這需要擁有避障和避撞的能力，通過傳感器檢測(cè)障礙物，并通過計(jì)算自由空間的無(wú)障礙路徑而不是預(yù)定的路徑來(lái)調(diào)整路徑規(guī)劃。帶或不帶附件或操縱器完整的移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)（平臺(tái)、用戶界面和定制功能），例如：

信息機(jī)器人

安全機(jī)器人

醫(yī)療保健機(jī)器人

（2）自動(dòng)導(dǎo)引車（AGV）

自動(dòng)移動(dòng)平臺(tái)，使用防撞技術(shù)沿著預(yù)定的導(dǎo)引路徑（虛擬或物理）自動(dòng)穿越指定的操作環(huán)境。

（3）移動(dòng)機(jī)器人（ISO 8373）

能夠在自己的控制下行走的機(jī)器人。一個(gè)移動(dòng)機(jī)器人可以是一個(gè)帶或不帶機(jī)械手的移動(dòng)平臺(tái)。

（4）服務(wù)機(jī)器人（ISO 8373）

為人類或設(shè)備執(zhí)行有用任務(wù)的機(jī)器人，不包括工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用（工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用包括但不限于制造、檢查、包裝和裝配。生產(chǎn)線上使用的關(guān)節(jié)型機(jī)器人屬于工業(yè)機(jī)器人，而用于供應(yīng)食物的類似關(guān)節(jié)型機(jī)器人則屬于服務(wù)機(jī)器人）。

關(guān)于移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用和供應(yīng)商的全面概述，可在IFR的世界機(jī)器人服務(wù)機(jī)器人報(bào)告中找到。本文的其余部分特別關(guān)注AMR在采用這些機(jī)器人的主要行業(yè)中的應(yīng)用。我們回顧了AMR的基礎(chǔ)技術(shù)以及AMR在不同行業(yè)領(lǐng)域的現(xiàn)有和未來(lái)的商業(yè)應(yīng)用。在簡(jiǎn)要介紹考慮采用AMR的公司的考慮因素之前，我們概述了當(dāng)前移動(dòng)機(jī)器人安全標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展。

機(jī)器人技術(shù)中的移動(dòng)性簡(jiǎn)史

自主移動(dòng)性的第一個(gè)里程碑來(lái)自由英國(guó)生理學(xué)家W.Grey Walter在20世紀(jì)40年代末開發(fā)的兩個(gè)AMRElma和Elsie機(jī)器人，用來(lái)模擬和研究大腦中的電信號(hào)。這些機(jī)器人可以檢測(cè)并向光源移動(dòng)，避開路上的障礙物。

第二個(gè)里程碑是1956年的達(dá)特茅斯會(huì)議（達(dá)特矛斯夏季人工智能研究計(jì)劃（英語(yǔ)：Dartmouth Summer Research Project on Artificial Intelligence）由約翰·麥卡錫等人于1956年8月31日發(fā)起，旨在召集志同道合的人共同討論“人工智能”會(huì)議持續(xù)了一個(gè)月，基本上以大范圍的集思廣益為主。這催生了后來(lái)人所共知的人工智能革命。），他們聚集了當(dāng)時(shí)卓越的人工智能研究人員。主要關(guān)注的是模仿人類智能的機(jī)器，其中移動(dòng)性起著關(guān)鍵作用。在1960年代末和1970年代初，一系列用于研究目的的移動(dòng)機(jī)器人相繼問世。

基于視覺和導(dǎo)航技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用的開發(fā)，是機(jī)器智能研究的一部分，科學(xué)家為此花費(fèi)了更多時(shí)間。AMR--一種能夠規(guī)劃并執(zhí)行自己的路徑到達(dá)目的地的機(jī)器人--的最早例子之一是HelpMate，一種自主機(jī)器人，由Transitions研究公司在20世紀(jì)80年代開發(fā)，該公司由被廣泛稱為"機(jī)器人之父"的Joseph Engelberger創(chuàng)立。HelpMate機(jī)器人被開發(fā)用于醫(yī)院，用于運(yùn)輸物料。

二、硬件和軟件的發(fā)展所帶來(lái)的新功能

硬件和軟件

硬件和軟件的快速發(fā)展使AMR具有以下功能；

自動(dòng)性

AMR的自主性主要與導(dǎo)航有關(guān)。AMR可以在工廠和倉(cāng)庫(kù)中導(dǎo)航，而不必遵循固定的指導(dǎo)路徑，當(dāng)遇到障礙物時(shí)就會(huì)停止，并在飛行中重新規(guī)劃其路徑。

傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人根據(jù)預(yù)先定義的程序執(zhí)行任務(wù)，確保非常高的精度和速度，但對(duì)周圍環(huán)境或機(jī)器人的內(nèi)部狀態(tài)沒有任何了解或適應(yīng)。

移動(dòng)機(jī)器人需要能夠在具有高度不確定性的環(huán)境中有效和安全地工作。不確定性。這通常是通過開發(fā)對(duì)來(lái)自傳感器數(shù)據(jù)的輸入作出適當(dāng)反應(yīng)的模型來(lái)實(shí)現(xiàn)的。例如，如果一個(gè)物體距離小于x厘米就停止。機(jī)器人的算法需要與不確定的外部環(huán)境打交道的機(jī)器人的算法正以非?？斓乃俣劝l(fā)展，允許越來(lái)越高的自主性。在一個(gè)"基本"（但實(shí)際上仍然是高度復(fù)雜）的水平上，移動(dòng)機(jī)器人可以從A地導(dǎo)航到B地，如果遇到障礙物則重新規(guī)劃路線。許多研究目前正在進(jìn)行為機(jī)器人提供"語(yǔ)義智能"，即理解它所看到的東西。這反過來(lái)又使它能夠做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。語(yǔ)義智能主要依賴于概率性的算法，實(shí)時(shí)計(jì)算現(xiàn)有信息的最佳行動(dòng)方案。例如例如，一個(gè)AMR遇到一個(gè)運(yùn)動(dòng)中的人，可能會(huì)看到這個(gè)人在一個(gè)標(biāo)有"A "的門附近。

“Toilet"，因此對(duì)該人打算去該門的方向的概率評(píng)價(jià)很高。從而使它能夠適當(dāng)?shù)刂匦掳才抛约旱穆肪€。

雙臂自主移動(dòng)機(jī)器人，圖片來(lái)源：ABB

在機(jī)器人與其他機(jī)器和軟件溝通的自動(dòng)化場(chǎng)景中，概率模型可用于確定哪種行動(dòng)。過程中，概率模型可用于確定根據(jù)實(shí)時(shí)環(huán)境，以何種順序采取何種行動(dòng)。例如，機(jī)器人最初可能被指示將一個(gè)零件帶到一個(gè)加工單元。例如，機(jī)器人最初可能被指示將一個(gè)零件送到一個(gè)加工單元，但當(dāng)它收到該加工單元的生產(chǎn)情況時(shí)，將改變?nèi)蝿?wù)。但當(dāng)它收到該加工單元的生產(chǎn)目前落后于計(jì)劃的信息時(shí)，就會(huì)改變?nèi)蝿?wù)。機(jī)器人算法方面的這些進(jìn)展正在迅速擴(kuò)大AMR可以執(zhí)行的任務(wù)范圍。

在未來(lái)5到10年內(nèi)，AMR可以執(zhí)行的任務(wù)范圍將繼續(xù)擴(kuò)大。越來(lái)越多的自主權(quán)的概念通常會(huì)引起人們對(duì)人類--或物體--的安全問題的關(guān)注。在移動(dòng)機(jī)器人的路徑上或與之直接接觸的物體的安全。如果我們不知道機(jī)器人會(huì)做什么、要做什么--因?yàn)樗軌蛟跊]有人類輸入的情況下，臨時(shí)決定自己的行動(dòng)路線--我們?cè)趺粗浪前踩?？我們?cè)趺粗浪前踩模窟@里需要注意的是，一個(gè)AMR應(yīng)用是由多種算法混合而成的。算法，既有確定性的（如果是X，就做Y），也有概率性的（根據(jù)我所掌握的信息，什么最可能是真的？我所擁有的信息，以及什么是最合適的行動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)我的目標(biāo)）。并應(yīng)用一個(gè)層次結(jié)構(gòu)來(lái)確定哪一個(gè)具有優(yōu)先權(quán)。

例如，一個(gè)確定的算法說(shuō)明"如果物體距離小于x厘米，則停止"，應(yīng)該總是優(yōu)先于任何概率性算法。確定性的算法提供了可靠性。因此，安全可以被"硬連接"到高度自主的移動(dòng)應(yīng)用中。這是為了滿足安全標(biāo)準(zhǔn)的要求。這些算法也應(yīng)該始終在機(jī)器人本身的本地運(yùn)行，確保在網(wǎng)絡(luò)中斷或安全漏洞的情況下，機(jī)器人仍然能夠安全運(yùn)行。