机器人的由来已久,也发展出了更多的功能,在社会上也做出了贡献。发展到现在已经是移动机器人的时代,让我们来了解一下移动机器人吧。
1953 年的英国,某座仓库出现了一辆不一样的拖拉机。拖拉机是用电磁导引的方式前进,在拉货物的前进过程中也慢慢的拉开了移动机器人的大幕。
1972 年,瑞典科尔摩根 NDC 在沃尔沃 Kalmar 工厂开发和安装了第一套现代化自动化导引车系统。
1976 年,北京起重机机械研究所研制出中国第一台AGV。
1991 年,新松机器人为沈阳金杯汽车厂研制生产6台AGV。
十四、移动机器人
移动机器人是工业机器人的一种,具有移动、自动导航、多传感器控制、网络交互等功能,在实际生产中最主要的用途是搬运,根据移动方式来分,可分为:轮式、步行、履带式、爬行、蠕动、游动式等,主要分为AGV/AMR、叉车、移动协作、腿足式四大类。
市场:据全球信息管理市场调查报告显示“AGV·AMR”市场到2026年CAGR(复合年平均增长率)将达到35%,预计将达到135亿美元。
中国、北美和欧洲许多领先的移动机器人供应商都经历了强劲的营收增长。
14.1 AGV/AMR应用:移动机器人主要应用在工业与物流领域各个行业,汽车和3C电子依然是大头。
技术核心:导航、控制、底盘结构、供电
移动机器人是工业机器人的一种,核心技术主要在导航、控制、底盘结构、供电四大部分,其中控制系统占 18%,定位导航系统 36%,运控驱动系统 16%,三者相加几乎占到70%。
导航原理:导航是根据路径偏移量来控制速度和转向角,保证精确行驶到目标点的位置及航向的过程,涉及三大技术要点:
磁导航阶段
磁导航包括电磁导航、磁条导航、磁钉导航、色带导航等等,原理类似,都是在 AGV 的行驶路径地上或地下埋设金属导线/磁条/磁钉/色带,并加载低频、低压电流,使导线周围产生磁场,AGV上的感应线圈通过对导航磁场强弱的识别和跟踪,实现AGV的导引,优点是成本低,缺点是后期很难更改路线。
SLAM阶段
SLAM(Simultaneous Localization and Mapping 即时定位与地图构建)是机器人在未知环境中从一个未知位置开始移动,在移动过程中根据位置估计和传感器数据进行自身定位,同时建造增量式地图,主要包括激光 Lidar SLAM、视觉 VSLAM、Wifi-SLAM。
自主移动阶段
自主移动阶段也就是现在的无人驾驶,需要多传感器融合复合导航。
玩家:
控制:
移动机器人控制系统包括物流上位调度系统、地面控制系统、车载控制系统组成,三者相互协助工作,从而实现自动化运输。
调度系统可以同时对几百台上千台移动机器人实行中央监管、控制和调度,包括任务调度、路径规划、交通管制、与设备对接、与MES/ERP对接等。
底盘:底盘负责机器人的运动和转向,是机器人的执行机构,主要分为轮式、履带式、腿足等。
轮式机器人底盘则主要应用于工业物流及商业服务机器人身上,具有运动速度快,运动噪音低等优点,适合一般室内外场景的应用,可分为前轮转向后轮差速驱动、两轮驱动+万向轮、四轮驱动等。
履带式机器人底盘主要应用于特种机器人身上,具有牵引力大、不易打滑、越野性能好等优点,可适用于野外、城市环境等,能在各类复杂地面运动,例如沙地、泥地等,但速度相对较低,且运动噪声较大。
腿足式机器人可以运行在任何轮式不能工作的表面上,甚至可以跳过、跨越障碍物,未来完全可以代替人进行巡检等作业。
供电:移动机器人主要由磷酸铁锂、三元电池等组成的车载蓄电池组供电,充电方式分为换电、手动充电、自动充电、无线充电。
14.2 叉车叉车AGV是在叉车上加载各种导引技术,构建地图算法,实现叉车无人化的作业,可实现自动分配任务、自动装载和卸载托盘、自动搬运物料至目标站点。
市场:据中国移动机器人(AGV/AMR)产业联盟数据、新战略移动机器人产业研究所统计,2021年中国叉式移动机器人(含视觉导航)销量达8000台,同比增长60%,市场规模约为24.5亿元,同比增长42.40%。
整车主要分叉车本体、外部加工件、外部电气元器件三大部分。通过在叉车本体上加装外部加工件(前置安装组件+激光支架),从而将电气元气件安装并固定在车身上。整车在运行时,各路传感器和其他配件配合发挥各自的作用,将采集的信号传输给大脑进行控制。
玩家:
14.3 移动协作机械臂代替的是手,AGV 取代的是脚,但都过于单一,所以诞生了AGV+机械臂这种复合型机器人,“手脚齐全”具备抓取、移动、检测识别等多功能模块,市场正在培育中,目前主要集中在半导体领域。
玩家:
14.4 腿足式相比于传统的轮式移动机器人,腿足式机器人可以运行在任何轮式不能工作的表面上,比如在散布碎石、坑洼的复杂地形、上下楼梯等,目前应用正在探索中,以巡检为主。
玩家:
波士顿、小米、杭州宇树、云深处、南京蔚蓝、多够、追觅等。
作者:new bo;微信公众号:new bo
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