三、工作中的自主移動機(jī)器人

制造業(yè)

制造商使用AMR在整個工廠內(nèi)運輸零件，并為機(jī)器提供原料。AMR由一個移動基地組成，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)還可以拖動一個集裝箱。迄今為止，在幾乎所有的移動式應(yīng)用中，在任何時候都只有底座或操縱器中的一個在移動。

從技術(shù)上和確保安全的角度來看，協(xié)調(diào)底座和操縱器的運動是很復(fù)雜的，但我們可以期待看到更多的應(yīng)用，其中兩者都在同時運動。例如，配備了三維視覺系統(tǒng)的機(jī)械臂可以在底座移動時對其運輸?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)別開始變得模糊了。AMR可以配備貨叉，現(xiàn)在已經(jīng)開始承載通常由叉車運輸?shù)闹匚?。例如，汽車制造商正在測試使用AMR將車身從一個生產(chǎn)站運送到另一個生產(chǎn)站，以取代傳送帶，節(jié)省空間，同時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單的取貨和搬運。它們可以被用來提高整個制造過程的效率。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，它正在運送新批次的零件，自動觸發(fā)它們啟動。配備視覺系統(tǒng)的AMR可以在生產(chǎn)過程的每個階段檢查零件。這意味著不符合標(biāo)準(zhǔn)的零件不會被進(jìn)一步加工，只是在最后的檢查中被拒絕組裝。

AMR移動汽車車體，圖片來源：baer-automation

AMR也是模塊化生產(chǎn)模式（有時也稱為"矩陣生產(chǎn)"）的重要推動者。一般來說，制造商越來越希望將在正確的時間和地點取貨和運貨的任務(wù)--一般稱為"內(nèi)部物流"--從實際的制造過程中分離出來，以提高成本效率，并使生產(chǎn)計劃有更大的靈活性。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，而且還將端到端的制造過程分割開來，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，一個汽車制造商可能已經(jīng)為兩種新的汽車型號建立了兩條完全不同的生產(chǎn)線，但后來發(fā)現(xiàn)對A型的需求比對B型的需求要高得多。線性生產(chǎn)線的另一個缺點是，如果流程的上游出現(xiàn)了瓶頸，下游的流程就會被延遲，這是非常昂貴的。模塊化生產(chǎn)旨在通過非線性和高適應(yīng)性的生產(chǎn)過程來克服這些問題。

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庫帶到單元，然后將完成的部件或子組件帶到下一個單元進(jìn)行進(jìn)一步加工。AMR通過車隊管理系統(tǒng)（反過來連接到MES或ERP系統(tǒng)）被指示到哪個單元，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，而且還通過減少通常需要在生產(chǎn)車間儲存零件的空間，直到在線性過程的相關(guān)階段需要時才會優(yōu)化成本。

生產(chǎn)單元可以是專門用于某項任務(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)線之間運輸零件。在未來，AMR將越來越多地成為制造業(yè)中完整的機(jī)器人解決方案的支柱。與其購買一臺機(jī)器（例如工具）和一個機(jī)器人，制造商將能夠選擇一個工具解決方案，包括一個配備正確工具的機(jī)器人手臂的移動基地，可以通過引導(dǎo)機(jī)器人手臂來學(xué)習(xí)。對于擁有傳統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備的制造商來說，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)部件和物料運輸

歐姆龍的移動機(jī)器人，圖片來源:歐姆龍

丹麥制造商VOLA實施了一個移動機(jī)器人車隊，將一箱箱的產(chǎn)品從一個地方運到另一個地方，取代了對傳送帶的需求。一個由9臺歐姆龍的AMR組成的車隊通過車隊管理系統(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)器人運送到倉庫。使用AMR意味著VOLA可以在必要時輕松地重新配置工廠布局。在此閱讀完整的案例研究。

庫卡公司的AMR在梅賽德斯-奔馳工廠的應(yīng)用

在位于德國阿克薩雷的梅賽德斯-奔馳圖爾克工廠，庫卡公司的AMR在裝配線上運輸卡車駕駛室部件。AMR是全方位的移動平臺，連接各個裝配工段并取代輸送機(jī)。它們在整個工廠內(nèi)運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)線的充電站自動充電，確保AMRs可以持續(xù)運行。點擊這里查看完整的案例研究。

在戴姆勒第56號工廠，傳統(tǒng)的裝配線被選定生產(chǎn)區(qū)域的無人駕駛運輸系統(tǒng)所取代，例如在裝飾線的開始。只需重新定義無人駕駛運輸系統(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。這對于安裝滑動玻璃屋頂這樣的任務(wù)是有意義的。通過使用無人駕駛運輸系統(tǒng)，可以在不影響總體生產(chǎn)布局的情況下擴(kuò)大單個裝配單元。人工智能初創(chuàng)公司Energy Robotics與波士頓動力公司和德國默克公司合作，為該公司的熱力廢氣處理設(shè)施開發(fā)一個檢測機(jī)器人。該工廠包含一些必須經(jīng)常監(jiān)測的維修密集型部件。能源機(jī)器人公司設(shè)計了一個應(yīng)用程序，使波士頓動力公司的Spot機(jī)器人能夠執(zhí)行監(jiān)測冷卻水位和檢查冷凝水是否積聚的任務(wù)。它還可以檢測有缺陷的電線，并使用熱成像檢查泵組件的溫度。

戴姆勒第56號工廠

一家德國汽車OEM廠商通過史陶比爾的高負(fù)載AMR自動運輸箱子，提高了其內(nèi)部物流的效率，該AMR可以一次性移動20噸。這一應(yīng)用取代了手動的單箱托盤運輸。最先進(jìn)的導(dǎo)航軟件允許在工廠車間進(jìn)行無縫集成，而無需對現(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，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策。

史陶比爾高有效載荷的AMR，圖片來源：史陶比爾

然而，從長遠(yuǎn)來看，隨著制造商從頭開始建立生產(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)器人的市場正在蓬勃發(fā)展，2019年的單位銷售量比2018年12增長了32%。大多數(shù)移動檢查機(jī)器人是輪式的，但也有一些腿式機(jī)器人在工廠工作，因為必須要經(jīng)過談判。

Merck 公司工廠的檢測機(jī)器人

隨著移動機(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機(jī)器人。包括深度學(xué)習(xí)和無監(jiān)督學(xué)習(xí)在內(nèi)的算法的發(fā)展將擴(kuò)大檢測機(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)，通過顯示量具表盤在正確位置的標(biāo)記圖像。隨著時間的推移，機(jī)器人將能夠通過觀察機(jī)器的正確位置而獨立學(xué)習(xí)。機(jī)器人還將獲得對其環(huán)境的語義理解，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)器人將能夠識別地板上的水坑是需要立即注意的漏油。視覺系統(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。