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除了垃圾分拣,AI协作机器人在这些领域也大有可为!

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导读:更好的自动化将产生强大的涟漪效应,这将改变我们所知的制造业、商业甚至农业。工厂将搬迁,不太愿意在廉价劳动力市场中运作,机器人管理相关的工厂工作可能激增。协作机器人技术的新投资更是有望带来大规模的生产力提升。如何走向智能化垃圾分类回收阶段将是我们未来需要突破的重点,自动化、智能化的垃圾分拣机器人必将脱颖而出。而同样作为“协作机器人”的电子商务协作机器人、农业协作机器人以及餐饮协作机器人等也将在各自的领域发光发热,造福人类社会。

何谓协作机器人

协作机器人(collaborative robot)简称cobot,是指与人类有近距离互动的机器人,最早就是由“工业机器人教父”Rodney Brooks提出的。与工厂中传统的大型机器人不同,协作机器人相对体积更小、运动更灵活,并且更安全、更智能,因此能够与人类近距离协同工作。

协作机器人市场的细分领域里如今已是玩家济济,除了据称占据着60%协作机器人市场份额的Teradyne协作机器人部门优傲四大家族(FANUC、安川、ABB、KUKA)也已全数入局,博世、欧姆龙、新松、大族激光等国内外公司也都在积极开拓市场。

几家大型机器人制造商推出的协作机器人产品

几家大型机器人制造商推出协作机器人产品

劳动力市场的变化,催生了协作机器人的需求。主要集中在农业、制造业和建筑业等行业。根据统计,美国大约270万工人将在未来十年内退休,而这个数字占据了22%的劳动力。如果这个趋势继续下去,将存在200万的劳动力岗位缺口。此外,昂贵的劳动力也在影响本地化制造的规模。自2006以来,中国的平均工资增长了一倍以上,从而不再被认为是低成本外包的目的地。为此,机器人技术正在掀起新一轮的再就业浪潮(就像川普的口号说的:让制造业回到美国)。而协作机器人是劳动力出现短缺的一大解决方案,也将是未来行业的发展方向。

值得指出的是,这不仅仅是科技巨头的创新战区,更小的工厂也在加入协作机器人的浪潮。2018年1月的财报中,Teradyne的首席财务官Gregory Beecher注意到其协作机器人业务的高速增长,大约50%的客户是中小型企业(SMB)。

协作机器人市场正处于跑马圈地的时刻,更大的制造商可能有更充足的装备为协作机器人的运动提供硬件(尽管他们的大部分模型仍然是工业品种)。

缺乏市场意识可能成为未来的挑战。优傲的总裁指出:“我们的目标市场,(现在)大概只有10%的人知道协作机器人,也就是说有90%的潜力市场尚未开发。”

垃圾分拣机器人

废物处理技术,包括物料回收设施(MRF),将会由于AI、新型传感器、机器人构成。首先,可以肯定的是,人工分拣将会被完全取代,而这很有可能只需要不多于5-6年的时间。之后,协作机器人在AI和新型传感器的助力下,将能够把废物分成更多的组分,而且还能有效抵降低组分中杂质的含量。最后,分离过程将会变得更为快速,更具投入产出效益,并且还能够轻松地在输入废物流发生变化时做出调整。

(1)Machinex分拣机器人

Machinex公司开发的大型垃圾分类机器人SamurAI,每分钟能够将3000个物体进行分类。这种设备利用磁铁来吸引金属物体,利用漩涡流来分离非金属物,以及红外光来检测不同等级的塑料。

但是,即使采用了机器人和光学技术,设备回收的准备性也会受到高污染率的影响。所以大部分时候还是需要人工介入。

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SamurAI机器人在进行垃圾分拣

为了实现“无人化”,Machinex公司开始尝试更先进的技术。比如利用人工智能与机器人相结合来回收垃圾。使用摄像头和传感器,搭载机器学习算法,不断增强图像识别的准确度。

如果是人工来进行垃圾分拣,每分钟能够分拣30~40个物体。Machinex公司的机器人目标是达到人类速度的2倍甚至3倍。更何况机器人不知疲倦,能够24小时不间断工作。

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视觉识别系统丨图:MAX-AI

(2)FANUC分拣机器人

FANUC的分拣机器人WasteRobot使用了FANUCLRMate200iD型号机器人作为主体,利用视觉分析系统对物品进行跟踪和分类,这也是市场上比较常见的分拣机器人所使用的方法。

但FANUC为其分拣机器人设计了一套新技术,叫做W.A.R,即废旧物品自动回收技术。

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这套技术允许机器人对物品的化学成分以及形状进行实时扫描和分析,同时也使机器人能够实时指定抓取方式和抓取顺序。

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这就意味着机器人能够从繁杂的物品中,挑选出需要挑拣的物品,利用视觉系统识别出物品的种类,然后将其放置到不同的地方,比如塑料罐放在较近的一侧,易拉罐则抛到较远的一侧。

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单个机器人进行分拣操作效率较低,速度较慢,也有很多物品被遗漏了下来。但在实际流水线工作中,多台机器人同时进行工作,遗漏下来的物品就微乎其微了。

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WasteRobot除了对废旧瓶罐具有分类能力,其实W.A.R技术还能让机器人对上百种材料进行辨别,甚至还能分析出木材的质量,分辨出聚合物和塑料的区别等。既安全准确,又能够进行长时间工作,减少人力资源的浪费。

目前,FANUC的WasteRobot已于政府废品管理进行了合作,离正式进入应用,可能也不是太远了。

(3)Rocycle机器人搭载AI技术

美国麻省理工学院(MIT)计算机科学和人工智能实验室(CSAIL)开发了一款名为Rocycle的垃圾回收机器人。这款机器人使用触觉作为检验材料的方法,通过触摸的方式区分纸张、金属和塑料。

在分选过程中,机器人会对物体进行扫描,并通过传感器测量物体尺寸。使用其机械手臂上的两根柔软手指挤压物体以完成抓取。最后,将扫描结果与压力传感器获得的数据相互对比匹配,分辨出物体材质后,Rocycle会将其投入正确的垃圾箱。

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如果仅仅通过触觉技术来感知,准确度能够达到63%。麻省理工学院电子工程和计算机科学教授兼CSAIL主任Daniela Rus表示,通过将触觉数据与来自摄像机的视觉数据相结合,可以提高准确度。

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政策驱动下,垃圾分类的市场空间也正不断扩容,业内预计到2020年垃圾分类市场至少释放200亿元规模。未来在互联网与物联网的支持下,垃圾分类的市场将进一步扩大,资本流入将成为常态,而垃圾分拣协作机器人也将在该行业大放异彩。

电子商务协作机器人

持续的电子商务浪潮,推动了全行业按时交付订单的压力,仓库空间的需求也随之增加,仓库对协作机器人的需求也在不断增长。亚马逊曾于2012年斥资7.75亿美元收购了仓储机器人公司Kiva Systems,随后在今年收购了仓储机器人公司Canvas Technology。

Canvas的核心技术主要应用于仓库内部的无人驾驶物流车辆。它可在拥挤的空间内规避行人和障碍物,该系统利用3D视图及自主研发的软件方案及其他硬件设备,使该产品成为一款用于仓储设施内部的自动驾驶车辆。

在仓储机器人领域也有很多初创公司。比如像Seegrid这样的初创公司专注于码垛和叉车,而Clearpath公司的Otto部门专注于物料运输。Fetch和6 River Systems提供移动机器人。

电子商务1

除了运输,在电子商务还有一个应用,就是挑选和分拣。这类公司有Kindred Systems公司(下图左),以及Righthand Robotics(下图右)。

电子商务2

由于电子商务领域的投资回报率很高,在未来会有越来越多的初创公司继续在这个细分领域开发技术。中国的京东也已经实现无人自动化了。为了迎战最大的电商购物狂欢节618,京东物流启用了亚洲电商物流领域里规模最大的智能物流仓群“亚洲一号”,在全国有23座,包括北京、上海、广州、武汉、成都、沈阳、西安和杭州为中心的八大物流枢纽。

“亚洲一号”里的机器人包括分拣运输机器人、自动运输机器人、货物打包机器人。

京东1

京东的智能物流仓库

京东2

正在工作的机器人

京东3

机器人正在抓取商品

京东4

交叉带分拣机系统总长350米,适用于中小件型的包裹分拣

近日,京东官宣自研地狼、天狼、天马、分拣AGV、交叉带分拣机、AGV叉车、机械臂、巡检机器人等近20种机器人,无论是存储拣选、仓内搬运还是分拣码垛,均可以进行方案定制。这也就意味着以硬件为主导的技术成果和能力逐渐成熟。

京东物流方面还表示,其在智能排产、包装耗材的智能推荐、拣货路径优化等方面进行了诸多创新。其中,智能排产功能将仓内自动组单的占比提升至73%,该功能上线以来,京东物流的大促催单率同比下降8.2%,商品经济损失减少约6000万元。

农业协作机器人

在John Deere斥资3.05亿美元收购蓝河技术(Blue River Technology)之后,2017年人们对农业机器人的兴趣开始暴增。

据美国农业部称,已经有大多数农场开始使用不同程度的自动化设备了,包括自动驾驶拖拉机、分拣机器人等等。

Agrobot就是一款农业采摘机器人,主要用来采摘草莓。利用高性能计算,颜色传感器和连接在机器人手臂上的小金属篮,识别出是草莓还是叶子,是成熟还是未成熟草莓。

农业1

Agrobot机器人

农业2

14个机器人手臂循环采摘草莓,速度快,效率高

另一个采摘苹果的农业机器人Abundant Robotics,从从Google Ventures和Yamaha Motor Ventures投资者融资了1000万美元。

Abundant Robotics使用计算机视觉技术来识别成熟的苹果,然后使用真空抽吸系统把苹果从树上吸过来,再让它通过管口运到机子里。摘苹果机器人可以农场工人远程进行操控。

农业3

Abundant Robotics

实际上,农业机器人的技术越来越先进,从种植到收割,再从肉类加工和杂货物流,人们不断的在农业生态的产业链上探索相关技术,可以胜任很多场景。比如还有Harvest Automation公司的运输机器人、Lely公司的奶牛喂食机器人。

餐饮服务机器人

一些餐厅也引入了机器人。不过跟工业制造业不同的地方是,餐厅引入机器人更多时候并不是为了取代人力,而是为了提升效率。

西方国家的一些初创公司开始采用AI和机械臂来自动化烹饪流程。2018年3月,加尼福尼亚南加州连锁餐厅CaliBurger引进了煎汉堡机器人Miso Robotics。

每次烤汉堡的时候,机器人负责在合适的时间翻转肉饼,然后将烤好的肉饼放置到面包上。

比较独特的地方在于机器人配备了摄像机、热能传感器、3D 摄像头等感知设备来控制整个汉堡制作流程。在烤架上,机器人可以利用人工智能技术进行图像识别,辨别出不同的食材。

餐饮1

机器人正在翻转肉饼

机器人餐饮公司Creator去年开设了世界上第一家机器人汉堡餐厅。其机器人由20台计算机、350个传感器和50个操作部件组成。Creator机器人能在短短五分钟内自主完成切面包、添加蔬菜、烹饪牛肉饼、淋上酱汁等步骤。制作汉堡所用的所有材料包括肉、西红柿、生菜、酱料等都是新鲜的,机器制作完成之后由服务员交给顾客。汉堡包售价仅6美金。

餐饮2

机器人汉堡餐厅

在饮品方面,有的餐厅推出了机器人调酒师,比如初创公司Hypergiant与TGI Fridays合作创建的Flanagan机器人,为食客提供个性化的鸡尾酒。但这方面的应用相对较少。

随着需求和技术的不断增长,协作机器人将迎来一个分水岭。目前,已有部分成功案例验证了协作机器人的高投资回报,传统机器人巨头的涉足将使该产业获得快速进展。根据CB Insights的预测,虽然协作机器人只是40亿美元工业机器人市场的一小部分,但估计未来十年能够增长到超过100亿美元。

2019年6月20日 09:00
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