三、工作中的自主移動(dòng)機(jī)器人

制造業(yè)

制造商使用AMR在整個(gè)工廠內(nèi)運(yùn)輸零件，并為機(jī)器提供原料。AMR由一個(gè)移動(dòng)基地組成，可以裝載集裝箱或操作設(shè)備，包括機(jī)器人手臂。一些AMR的結(jié)構(gòu)還可以拖動(dòng)一個(gè)集裝箱。迄今為止，在幾乎所有的移動(dòng)式應(yīng)用中，在任何時(shí)候都只有底座或操縱器中的一個(gè)在移動(dòng)。

從技術(shù)上和確保安全的角度來(lái)看，協(xié)調(diào)底座和操縱器的運(yùn)動(dòng)是很復(fù)雜的，但我們可以期待看到更多的應(yīng)用，其中兩者都在同時(shí)運(yùn)動(dòng)。例如，配備了三維視覺(jué)系統(tǒng)的機(jī)械臂可以在底座移動(dòng)時(shí)對(duì)其運(yùn)輸?shù)牟考M(jìn)行質(zhì)量檢查。

AMR更加靈活，而且比叉車更安全。然而，AMR和叉車之間的區(qū)別開(kāi)始變得模糊了。AMR可以配備貨叉，現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始承載通常由叉車運(yùn)輸?shù)闹匚?。例如，汽車制造商正在測(cè)試使用AMR將車身從一個(gè)生產(chǎn)站運(yùn)送到另一個(gè)生產(chǎn)站，以取代傳送帶，節(jié)省空間，同時(shí)也使汽車制造商在重新配置生產(chǎn)線方面有更大的靈活性。

然而，AMR為制造商提供的顯著好處不僅僅是簡(jiǎn)單的取貨和搬運(yùn)。它們可以被用來(lái)提高整個(gè)制造過(guò)程的效率。例如，AMR可以與企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）或制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）以及生產(chǎn)單元中的機(jī)器人或其他機(jī)器相連接。AMR通過(guò)ERP或MES系統(tǒng)得到新訂單的通知，然后可以通知生產(chǎn)單元中的機(jī)器人，它正在運(yùn)送新批次的零件，自動(dòng)觸發(fā)它們啟動(dòng)。配備視覺(jué)系統(tǒng)的AMR可以在生產(chǎn)過(guò)程的每個(gè)階段檢查零件。這意味著不符合標(biāo)準(zhǔn)的零件不會(huì)被進(jìn)一步加工，只是在最后的檢查中被拒絕組裝。

AMR移動(dòng)汽車車體，圖片來(lái)源：baer-automation

AMR也是模塊化生產(chǎn)模式（有時(shí)也稱為"矩陣生產(chǎn)"）的重要推動(dòng)者。一般來(lái)說(shuō)，制造商越來(lái)越希望將在正確的時(shí)間和地點(diǎn)取貨和運(yùn)貨的任務(wù)--一般稱為"內(nèi)部物流"--從實(shí)際的制造過(guò)程中分離出來(lái)，以提高成本效率，并使生產(chǎn)計(jì)劃有更大的靈活性。模塊化生產(chǎn)進(jìn)一步推進(jìn)了這一概念，不僅將物流和生產(chǎn)分開(kāi)，而且還將端到端的制造過(guò)程分割開(kāi)來(lái)，使一種產(chǎn)品的生產(chǎn)不再是線性的，而是被分割成模塊化的"站"。

隨著制造商面臨越來(lái)越大的壓力，需要生產(chǎn)更多的產(chǎn)品變體，而需求又不盡相同，線性生產(chǎn)系統(tǒng)固有的不靈活性變得更加昂貴。例如，一個(gè)汽車制造商可能已經(jīng)為兩種新的汽車型號(hào)建立了兩條完全不同的生產(chǎn)線，但后來(lái)發(fā)現(xiàn)對(duì)A型的需求比對(duì)B型的需求要高得多。線性生產(chǎn)線的另一個(gè)缺點(diǎn)是，如果流程的上游出現(xiàn)了瓶頸，下游的流程就會(huì)被延遲，這是非常昂貴的。模塊化生產(chǎn)旨在通過(guò)非線性和高適應(yīng)性的生產(chǎn)過(guò)程來(lái)克服這些問(wèn)題。

在模塊化生產(chǎn)模式中，操作員、機(jī)器人和其他加工設(shè)備在單個(gè)生產(chǎn)單元中執(zhí)行特定任務(wù)，如鉚接、焊接或組裝。AMR將完成任務(wù)所需的所有部件從倉(cāng)庫(kù)帶到單元，然后將完成的部件或子組件帶到下一個(gè)單元進(jìn)行進(jìn)一步加工。AMR通過(guò)車隊(duì)管理系統(tǒng)（反過(guò)來(lái)連接到MES或ERP系統(tǒng)）被指示到哪個(gè)單元，并可以通知單元中的機(jī)器人為手頭的任務(wù)下載特定產(chǎn)品變量的程序。這不僅提高了生產(chǎn)的靈活性，而且還通過(guò)減少通常需要在生產(chǎn)車間儲(chǔ)存零件的空間，直到在線性過(guò)程的相關(guān)階段需要時(shí)才會(huì)優(yōu)化成本。

生產(chǎn)單元可以是專門用于某項(xiàng)任務(wù)的，也可以是靈活的--例如，單元中的機(jī)器人有不同的工具可供選擇，并為AMR或生產(chǎn)管理系統(tǒng)所傳達(dá)的任務(wù)選擇合適的工具。

一些制造商正在采用一種混合方法，即在一條直線生產(chǎn)線上執(zhí)行所有產(chǎn)品變體的共同任務(wù)，而定制和重新配置成本較高的任務(wù)則在模塊化單元中進(jìn)行，由AMR在單元和生產(chǎn)線之間運(yùn)輸零件。在未來(lái)，AMR將越來(lái)越多地成為制造業(yè)中完整的機(jī)器人解決方案的支柱。與其購(gòu)買一臺(tái)機(jī)器（例如工具）和一個(gè)機(jī)器人，制造商將能夠選擇一個(gè)工具解決方案，包括一個(gè)配備正確工具的機(jī)器人手臂的移動(dòng)基地，可以通過(guò)引導(dǎo)機(jī)器人手臂來(lái)學(xué)習(xí)。對(duì)于擁有傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備的制造商來(lái)說(shuō)，這種情況在短期或中期內(nèi)可能在經(jīng)濟(jì)上是不可行的。

案例研究：制造業(yè)部件和物料運(yùn)輸

歐姆龍的移動(dòng)機(jī)器人，圖片來(lái)源:歐姆龍

丹麥制造商VOLA實(shí)施了一個(gè)移動(dòng)機(jī)器人車隊(duì)，將一箱箱的產(chǎn)品從一個(gè)地方運(yùn)到另一個(gè)地方，取代了對(duì)傳送帶的需求。一個(gè)由9臺(tái)歐姆龍的AMR組成的車隊(duì)通過(guò)車隊(duì)管理系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)，將空的手提箱帶給工人，工人掃描這些手提箱，看他們需要生產(chǎn)什么。然后，將組裝好的零件裝入周轉(zhuǎn)箱，由機(jī)器人運(yùn)送到倉(cāng)庫(kù)。使用AMR意味著VOLA可以在必要時(shí)輕松地重新配置工廠布局。在此閱讀完整的案例研究。

庫(kù)卡公司的AMR在梅賽德斯-奔馳工廠的應(yīng)用

在位于德國(guó)阿克薩雷的梅賽德斯-奔馳圖爾克工廠，庫(kù)卡公司的AMR在裝配線上運(yùn)輸卡車駕駛室部件。AMR是全方位的移動(dòng)平臺(tái)，連接各個(gè)裝配工段并取代輸送機(jī)。它們?cè)谡麄€(gè)工廠內(nèi)運(yùn)輸卡車駕駛室和駕駛室內(nèi)飾，節(jié)省了傳統(tǒng)輸送機(jī)的空間。AMRs在集成到生產(chǎn)線的充電站自動(dòng)充電，確保AMRs可以持續(xù)運(yùn)行。點(diǎn)擊這里查看完整的案例研究。

在戴姆勒第56號(hào)工廠，傳統(tǒng)的裝配線被選定生產(chǎn)區(qū)域的無(wú)人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)所取代，例如在裝飾線的開(kāi)始。只需重新定義無(wú)人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)的軌道，就有可能從裝配操作轉(zhuǎn)變?yōu)檠h(huán)操作，即車輛保持在原位，不沿生產(chǎn)線連續(xù)移動(dòng)。這對(duì)于安裝滑動(dòng)玻璃屋頂這樣的任務(wù)是有意義的。通過(guò)使用無(wú)人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)，可以在不影響總體生產(chǎn)布局的情況下擴(kuò)大單個(gè)裝配單元。人工智能初創(chuàng)公司Energy Robotics與波士頓動(dòng)力公司和德國(guó)默克公司合作，為該公司的熱力廢氣處理設(shè)施開(kāi)發(fā)一個(gè)檢測(cè)機(jī)器人。該工廠包含一些必須經(jīng)常監(jiān)測(cè)的維修密集型部件。能源機(jī)器人公司設(shè)計(jì)了一個(gè)應(yīng)用程序，使波士頓動(dòng)力公司的Spot機(jī)器人能夠執(zhí)行監(jiān)測(cè)冷卻水位和檢查冷凝水是否積聚的任務(wù)。它還可以檢測(cè)有缺陷的電線，并使用熱成像檢查泵組件的溫度。

戴姆勒第56號(hào)工廠

一家德國(guó)汽車OEM廠商通過(guò)史陶比爾的高負(fù)載AMR自動(dòng)運(yùn)輸箱子，提高了其內(nèi)部物流的效率，該AMR可以一次性移動(dòng)20噸。這一應(yīng)用取代了手動(dòng)的單箱托盤運(yùn)輸。最先進(jìn)的導(dǎo)航軟件允許在工廠車間進(jìn)行無(wú)縫集成，而無(wú)需對(duì)現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行任何修改。AMR與客戶的ERP系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策。

史陶比爾高有效載荷的AMR，圖片來(lái)源：史陶比爾

然而，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，隨著制造商從頭開(kāi)始建立生產(chǎn)線，我們可以預(yù)期這種模式和其他完整的機(jī)器人解決方案的變種將變得更加廣泛。它們也被用于檢查生產(chǎn)車間，以確保安全和及早發(fā)現(xiàn)機(jī)器的磨損。檢查機(jī)器人的市場(chǎng)正在蓬勃發(fā)展，2019年的單位銷售量比2018年12增長(zhǎng)了32%。大多數(shù)移動(dòng)檢查機(jī)器人是輪式的，但也有一些腿式機(jī)器人在工廠工作，因?yàn)楸仨氁?jīng)過(guò)談判。

Merck 公司工廠的檢測(cè)機(jī)器人

隨著移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，我們可以期待看到更多與生產(chǎn)員工一起工作的檢測(cè)機(jī)器人。包括深度學(xué)習(xí)和無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)在內(nèi)的算法的發(fā)展將擴(kuò)大檢測(cè)機(jī)器人的能力。例如，目前，機(jī)器人必須被"教導(dǎo)"什么是量具的正確讀數(shù)，通過(guò)顯示量具表盤在正確位置的標(biāo)記圖像。隨著時(shí)間的推移，機(jī)器人將能夠通過(guò)觀察機(jī)器的正確位置而獨(dú)立學(xué)習(xí)。機(jī)器人還將獲得對(duì)其環(huán)境的語(yǔ)義理解，這將使它們能夠?qū)τ龅降那闆r作出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)--例如，機(jī)器人將能夠識(shí)別地板上的水坑是需要立即注意的漏油。視覺(jué)系統(tǒng)和傳感器的進(jìn)步意味著機(jī)器人可以檢查裂縫、空洞和正確的排列。