机器人：从自动化到自主化

通过集成软硬件简化机器人应用的开发和部署

作者：凌华科技新世代机器人平台事业处产品经理 刘宜政

世界的变化正在快速改变现代仓库的变化。电子商务、零售商、医院和其他第三方物流企业，将自主移动机器人（AMR）视为控制劳动力成本、提高吞吐量、缩短交货时间的关键技术。工厂的老板和经理想要快速、易于部署，并且能够即时更改的AMR。与其前身无人搬运车（AGV）有所不同，AMR可以理解命令并动态检测和避开障碍物，在不同的工作环境中进行导航，因此无需在现有路径上或者由 *** 作员控制其运动。本文描述了使用集成的软硬件技术开发和部署AMR，并包含工厂、智慧城市和医院的实际应用案例。

复杂的仓库需求驱动着 AGV向AMR转变的大趋势

AMR市场正在蓬勃发展。2020年，其市场规模约为3.56亿美元。据MarketWatch预测，到2026年，AMR全球市场规模将增至10.11亿美元，年复合增长率（CAGR）为15.9%。制造和物流企业需要高吞吐量、快速简单的机器人部署以及灵活的生产线。这一发展趋势伴随着新应用的出现，驱动着AGV向AMR的重大转变。为了理解这个转变，让我们先来解释一下这两种技术。

AGV和AMR的主要区别

直到现在，AGV也代表了最新的先进技术——能够将原材料、半成品和成品运输到制造生产线上或者放到仓库存储或者送到物流中心进行检索。AGV使用软件以及基于传感器的导引系统来引导其路径。它们在运送货品时安全可靠，因为他们遵循固定的路线进行移动，具有精确控制的加速和减速以及障碍物检测缓冲器。

然而，AGV缺乏灵活性（见图1），例如，如果生产线布局发生变化，这就意味着导航的轨道基础设施需要重新进行路线规划，这样往往会牵涉到时间和相关成本的问题。当AGV检测到障碍物时，它就会停止，直到有人移除了障碍物。此外，AGV无法进行人机互动，因为车队管理系统是集中式的，非点对点的通信。

图 1. AGV 和 AMR 之间的比较

与AGV相比，AMR更加灵活。如果产线布局发生变化，同步定位与建图（SLAM）可以让机器人探索不熟悉的位置空间以便自动创建地图，且无需 *** 作人员额外的努力或者成本。AMR可以使用一系列的传感器技术来动态检测和躲避障碍物，包括人。这些机器人使用传感器和摄像头检测与实时。通信相结合的技术，实现了与人类的实时协作。

新的方向：从ROS 1到ROS 2的迁移，实现了机群机器人的自主化

机器人 *** 作系统（ROS）是一个用于机器人软件开发的开源框架，它既不是机器人也不是 *** 作系统。ROS是由两位斯坦福大学的博士Eric Berger 和 Keenan Wyrobek与2007年创建的，他们期望即使是掌握很少机器人硬件相关知识的软件开发人员，也能够为机器人编写软件。

如今，ROS Classic（亦称ROS 1）已经拥有丰富且稳定的软件包、工具和教程，涵盖用于开发不同机器人应用程序的硬件。ROS模块包含了传感器的融合、导航、可视化和运动规划。

ROS 1最初只是为了学术用途而开发的，其使用前提是拥有完美的通信能力。但是在现实世界中，通信条件并非想象的那么完美，尤其是在工业环境中。一些变化的因素，如带宽、网络的可用性和通信的范围，以及透过电池供电的移动机器人的收发器的功耗，都大大增加了系统的复杂度。此外，ROS 1仅仅适用于单个机器人。想要工厂更加智能，就需要有多个机器人，且需要这些机器人之间能够相互协作。基于DDS（Data DistribuTIon Service）的通信架构，ROS 2通过机群自治的方式让车队管理系统去中心化，让AMR实现了对等的实时的通信。