柔性智能：工业机器人演进分水岭
2022-1-19 来源：- 作者：-
2021年，机器人赛道炙手可热。据不完全统计，仅11月，机器人领域相关融资已经超17起，超亿元的融资项目超过两位数。在资本的疯狂追逐下，2021年机器人行业迎来新一轮爆发，大量一线投资机构密集扫描机器人赛道，新项目也如雨后春笋般涌现。
放到更长的时间线来看，我国机器人产业发展迅速，年复合增长率约15%。2020年机器人产业的营业收入已经突破千亿元关口。其中工业机器人的产量已经超过21万台，据工信部数据，制造业机器人的密度已经达到246台/万人，比全球平均水平高出1倍。在工业领域，机器代替人的进程开始从量变转为质变，在墨影科技创始人、CEO杨一鸣看来，未来机器人的大市场将在需要更高端、智能的深度应用场景中出现。
工业机器人演进处于分水岭
“从2013年左右开始，我国机器人产业发展十分迅速，并且不断有企业家、学者提出‘某年是机器人元年’的观点。例如，很多人把2013年作为机器人发展元年，因为那年开始中国就是全球最大的工业机器人市场；还有人把2021年当做机器人元年，因为疫情把大家对机器人的认知又推上了一个新高度。”杨一鸣对《中国电子报》记者说，“当前，技术、产业都在发展，工业机械臂、协作机器人、AGV、AMR、送餐机器人、防爆机器人等，产品在增多，规模在扩大，相对应，机器人深入的领域也在增多，包括3C、半导体、生物医药、航空航天等领域。”
但与国外先进水平相比，中国的机器人产业仍存在着技术积累不足、产业基础薄弱、高端供给缺乏等问题。最近发布的《“十四五”机器人产业发展规划》就提出，到2025年，我国要成为全球机器人技术创新策源地、高端制造集聚地和集成应用新高地。一批机器人核心技术和高端产品取得突破，整机综合指标达到国际先进水平，关键零部件性能和可靠性达到国际同类产品水平。
如果从遥控机械手、主从机械手的诞生开始算起，机器人发展至今已经有70多年。分析机器人行业历史演进与未来发展，专家们认为从机器人能力看，可分为从L0到L5共6个阶段，L0至L2阶段涵盖了所有现存机器人的状态。L3等级机器人将会成为机器人智能提升的一个分水岭，为未来L4、L5等级机器人实现打下基础。
杨一鸣说，我们以历史为主线，以满足的功能作为重要角度来推断出新的趋势。1940年代，为了应对特殊场景（如核辐射），遥控机械手、主从机械手相继诞生，机器人智能水平极低，人们需要遥控操作。目前的医疗手术机器人、无人机等依然属于这一类。
1954年左右，工业机器人概念提出，机器人智能等级相对有些提高，机器人能基于机械、简单的电子信号，实现重复性的单一固定动作。这也是现在应用最为广泛的机器人品类之一。
1966年前后，具备感知能力的移动机器人出现，它可以利用传感器测量环境信息，完成单一动作。近些年，移动机器人在工业、电商等领域大规模应用。市面上已落地L2级别机器场景中有场内物流、无人化智能仓储等。这类场景的特点是，当环境发生小幅变化时，机器人可以通过相应的传感器信号或预制算法完成既定、单一的动作。
从2013年之后，L3级柔性智能机器人得到了发展。杨一鸣认为，2022年，会是移动协作机器人元年，L3级柔性智能机器人面世，同样具备感知能力，可以利用各种传感器测量环境信息，通过预设程序，进行识别、理解，并反馈预设动作。
与传统的机器人相比，L3级机器人既是对已有机器人的演进——代替人类做简单、重复的工作，又是向更强的智能升级，从服务于“人类不能做、不愿做”向服务于“人类不会做”转变，如流水线、CNC（数据机床）上下料等都是使用场景。未来更高的L4~L5级别，机器人的重点会进一步趋向于服务“人类不会做”。机器人也将从单纯的“机器”演进为“智能机器人”，更智能、更具有人的属性。
机器人将更柔性更智能
按照这样的演进方向，未来的机器人会是什么样的？杨一鸣认为未来的机器人会更加柔性、更加智能。
以往大部分工业机器人的新应用都需要代码，相同类型场景的部署结束后往往无法直接复用在其他同类产品中。L3智能等级机器人则可快速实现二次开发，降低边际成本。杨一鸣说，墨影科技通过创新设计，实现了小时级二次开发。用户通过墨影伏羲示教器和拖拽式工程模块，实现零代码秒级部署。在不需要敲代码的基础上，只需要在示教器上通过模块拖拽，完成复杂场景的部署与调整，工厂普通工人通过简单培训也可以实现操作，L3机器人的简单部署从根本上解决了柔性制造对边际成本的要求。
未来，机器人还有一个趋势是超多机、超柔性。以数控机床（CNC）为例，在规模化CNC场景中，厂房内有近万台CNC设备，它们由数百乃至千人的普通工人操作。如果希望实现机器人代替普通工人，就必须实现超多机、超柔性协同，数百台、千余台机器人需要和人一样，可以分工协作，实现不同工序与操作。
“就协作举例而言，假设您希望机器人帮您实现穿衣，两台墨影移动协作机器人协同作业，其中一台机器人负责把大衣展开，另一台机器人通过云端调度系统，以自适应的方式把衣角从地面上提起来给您穿衣，协作能力堪比人类。”杨一鸣说，“以1台机器人照看10台设备计算，1万台机床的场景内，1000台墨影机器人就像上千位普工一样，在工厂内实现协同工作。”
从制造业的需求看，因为生产的产品越来越复杂，未来机器人势必需要和人一样，可以实现自主移动与复杂操作，简单说就是像人一样，既可以移动，也可以操作。因此机器人本体在移动协作的要求下，关节数与自由度将有巨大增长，这也同时意味着机器人大脑数据通量和算法复杂度会面临巨大的挑战。
机器人的智能水平也会更高。以往的机器人，买来只能随着使用年限折旧，而L3智能等级机器人，随着OTA（空中下载）技术的使用，在面向未来的超复杂OS系统技术架构之下，通过OTA 技术可实现自身不断进化与成长。用在CNC场景的移动协作机器人能够借助OTA技术，购买者可导入新场景模块，实现其他场景应用，如冰淇淋制作、咖啡泡制等，一个机器人可以有“十八般武艺”，同时也使得机器人可以自我学习、自我成长。
柔性智能机器人有更好性价比
《“十四五”机器人产业发展规划》“专栏3”明确了重点发展的高质量工业机器人方向，包括面向汽车、航空航天、轨道交通等领域的高精度、高可靠性的焊接机器人，面向半导体行业的自动搬运、智能移动与存储等真空（洁净）机器人，具备防爆功能的民爆物品生产机器人，AGV、无人叉车，分拣、包装等物流机器人，面向3C、汽车零部件等领域的大负载、轻型、柔性、双臂、移动等协作机器人，可在转运、打磨、装配等工作区域内任意位置移动、实现空间任意位置和姿态可达、具有灵活抓取和操作能力的移动操作机器人。
杨一鸣告诉《中国电子报》记者，作为L3智能等级机器人“移动协作机器人”的创始企业，墨影科技聚焦3C/汽车电子的CNC代加工上下料环节。之所以聚焦这个市场，一方面是市场需求大。公开数据显示，目前CNC行业操作工人的缺口高达60多万人，以平均月薪7000元计算，一个普工的年用工综合成本在15万元左右，虽然成本不低，但是年轻人并不愿意从事这类工作，岗位流动性很大。另一方面，这个场景需要创新，需要高端、智能的设备。
粗略估计，2020年国产数控机床销售数量在5万台以上，加上海外品牌，总量接近10万台。按墨影移动协作机器人1台对接10台的比例来看，机器人年需求量就高达万台以上。但这个市场上智能、高端的机器人生产企业不超过两位数。
杨一鸣说，未来一定是拼软件的时代。目前墨影研发出一套模块化、可拓展智能机器人操作系统，这个系统可以最大程度提升机器人的智能化水平，机器人的操作从以往的通过编程步骤输入操作指令，变成仅下达任务，由机器人一次性完成其中所有步骤，更灵活高效。该系统最初应用在移动协作机器人上，最终构想是在各行业各类型的机器人上均可应用。
“就像手机和安卓、iOS操作系统的关系一样，这个操作系统可以用在各大厂商生产的机器人中。”杨一鸣说，“这套系统目前是用在墨影自己的产品上，但是到了未来某一个节点，可能会对外开放。”
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