人工智能賦能柔性制造,自然導航AGV正當其時

時間:2019-05-17

來源:OFweek機器人網(wǎng)

導語:?企業(yè)的產(chǎn)能是企業(yè)賴以生存和發(fā)展的基石,而保證生產(chǎn)的投入與產(chǎn)出是一家企業(yè)終其整個生命周期都在琢磨的核心技藝。如何用最少的投入獲得最大的產(chǎn)出?追求最好的ROI?提高公司的競爭力?

企業(yè)的產(chǎn)能是企業(yè)賴以生存和發(fā)展的基石,而保證生產(chǎn)的投入與產(chǎn)出是一家企業(yè)終其整個生命周期都在琢磨的核心技藝。如何用最少的投入獲得最大的產(chǎn)出?追求最好的ROI?提高公司的競爭力?

中國2025,德國2030,美國NNMI,歐盟框架協(xié)議,世界各國都在加注工業(yè)4.0(利用信息化技術促進產(chǎn)業(yè)變革)。生存還是毀滅?世界經(jīng)濟全球化的車輪已經(jīng)在全速奔跑,任何如貿(mào)易保護主義的陳舊思想終會被無情地碾碎。在這個工業(yè)技藝飛速發(fā)展,各國企業(yè)百舸爭流的時代,一步慢就是生死。如何在這個大家都在以頭搶地的時代脫穎而出?叢林法則是永恒的真理。

制造業(yè)的生存現(xiàn)如今陷入兩難之地,一邊是用工成本上升,低端工種沒人干,招人難,一邊是消費者觀念正在向最求個性化轉(zhuǎn)變,導致除少數(shù)行業(yè)外,大多數(shù)制造業(yè)企業(yè)都面臨著因產(chǎn)品種類繁多、訂單都是小批量生產(chǎn)導致的生產(chǎn)線經(jīng)常變動,投入成本升高。但是如果僅僅為了解決第一個問題盲目地進行工業(yè)自動化改造會造成設備很快就被淘汰或不適應客戶對產(chǎn)品的需求變化而導致投入設備資源浪費的結果,得不償失。如何兼顧這兩點而謀發(fā)展,是橫壓在制造業(yè)發(fā)展道路上的大難題。

對于這個難題,馬云給出了他的答案

2017年8月17日,馬云在世界浙商高峰論壇上說,制造業(yè)將遭到巨大沖擊,不亞于傳統(tǒng)零售業(yè)面臨的互聯(lián)網(wǎng)沖擊。

他開出的新制造藥方是“C2B”、“個性化定制”、“柔性化定制”。

2018年8月24日,馬云在智博會上表示,未來30年誰也離不開智能制造。

道理是這個道理,但是如何落實到我們的生產(chǎn)環(huán)節(jié)?

其實,產(chǎn)品的柔性化定制對于我們生產(chǎn)企業(yè)來說就是柔性化制造,或者說柔性生產(chǎn)(FlexibleProduction),這算是老調(diào)重彈了。但正是由于現(xiàn)如今在各國為工業(yè)4.0持續(xù)且大力度的投入下,傳感器與人工智能技術獲得突破性進展使得智能制造蓬勃發(fā)展,自然而然地賦能柔性生產(chǎn)。

那人工智能如何賦能柔性生產(chǎn)呢?我們舉個例子。

我們可以把產(chǎn)品的生產(chǎn)看作是生產(chǎn)原料經(jīng)過在各個工位的流動之后被逐步制作成我們想要的成品,在過去,要實現(xiàn)這種流動我們主要是靠傳送帶+人+叉車等方式進行流動,但這種方式具有很大的局限性,而且成本高、效率低、容易犯錯,所以有人發(fā)明了AGV。

什么是AGV?

AGV是一種自動化搬運小車,即自動導引運輸車(AutomatedGuidedVehicle)的簡稱,主要由驅(qū)動裝置和自動引導系統(tǒng)組成。其中,驅(qū)動部份以伺服電機為主,這方面技術已經(jīng)相當成熟,而引導系統(tǒng)方面經(jīng)歷著從有軌到無軌導航,再向基于環(huán)境的自然導航發(fā)展,目前國內(nèi)廠正在嘗試新的技術來幫助AGV擺脫對環(huán)境的依賴。

傳統(tǒng)AGV的局限

早期的AGV產(chǎn)品自動化程度比較低,依賴于導軌的方式來運行,后來又發(fā)展成電磁導航的方式,將導軌換成磁條、磁釘和RFID等方式,這種方式也稱為第一代AGV導航技術。磁條的部署比傳統(tǒng)導軌方便許多,AGV利用車上傳感器識別磁條來確定自身位置,定位精確且成本低。不過這種導航功能有限,且在變更產(chǎn)線的時候,需重新布設磁條,缺乏靈活性。

緊接著,導航技術發(fā)展到了第二代,即慣性導航,也稱為二維碼導航。慣性導航主要利用陀螺儀、加速度計和計算機視覺的技術,陀螺儀具有精確的指向,能夠為移動小車提供正確導向,而加速度計能夠計算行駛距離,再通過計算機視覺識別二維碼來確定位置,然后小車可以記錄路徑和按規(guī)劃好的路線行走。相比于上一代導航,慣性導航靈活性高,二維碼鋪設相對簡單,而缺點是容易磨損,且精確不高。

新型AGV賦能柔性制造

現(xiàn)在AGV第三代導航技術已經(jīng)出現(xiàn),主要采用激光SLAM或視覺SLAM的方式,也稱為基于環(huán)境的自然導航。第三代導航利用激光雷達或攝像頭對周邊環(huán)境進行掃描,再通過軟件算法構建即時地圖來實現(xiàn)自主性導航。這種方式具有較高的靈活性,不依賴于外部輔助設施,環(huán)境改變時只需重新構建一些地圖即可,能應對不斷變化的生產(chǎn)需求,具有柔性化制造的能力。

從磁條導航、二維碼導航到激光SLAM,AGV正在一步步擺周邊環(huán)境的限制,二維碼導航依然需要外部的輔助,而激光SLAM不需要借助外部設施來定位,能即時構建地圖來導航,這種方式給制造商帶來極大的便利。在工業(yè)4.0的智能制造模式下,產(chǎn)線的柔性化十分重要,因此具有自主導航的AGV將是最貼近市場需求的產(chǎn)品。

在智能制造的場景里,工廠生產(chǎn)線需要滿足小批量、多批次的柔性化生產(chǎn)需求。因此,只有高效、靈活、低能耗的智能AGV才能達到要求。那么,自然導航AGV的必然的趨勢。

在自然導航的方案里有兩種主要的技術,激光SLAM和視覺SLAM導航技術,兩者的原理基本相同。激光SLAM利用2D或3D激光雷達掃描周邊環(huán)境,然后再通過軟件構建即時地圖,而視覺SLAM是利用攝像頭拍攝的圖像來構建地圖。

激光SLAM的優(yōu)點在于技術成熟、精度高、可靠性高,且易于規(guī)劃路徑,但對于高度變化不敏感,斜坡和凸起的物體會識別為墻壁。而視覺SLAM可以清晰識別出周邊環(huán)境的對象,例如工人、小車、墻壁等,攝像頭成本低,不過容易受光線影響,算法難度大,需要強大的硬件運算平臺。

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激光SLAM和視覺SLAM兩種導航技術方式各有優(yōu)劣,兩者結合將是最佳的方式。例如國內(nèi)斯坦德機器人在其Oasis系列AGV的導航方式上采用了激光SLAM+VSLAM的方式,基于自身算法生成高分辨率的地圖,使其產(chǎn)品獲得自主移動、路徑規(guī)劃、場景理解的能力,避免了誤差累計問題,且定位精度能達到±10mm的水平,達到了業(yè)內(nèi)領先水平,完全能滿足大部分工業(yè)級的應用場景。

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除此之外,斯坦德還自主研發(fā)機器人調(diào)度系統(tǒng)FMS、柔性倉儲管理FWMS及生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)MES三大核心技術模塊,通過對軟件調(diào)度管理系統(tǒng)的開發(fā),拓展該公司AGV產(chǎn)品的使用場景,也為客戶變換業(yè)務模式、進行柔性化生產(chǎn)擴大發(fā)揮的空間。

目前,斯坦德機器人利用其超前的技術優(yōu)勢,深耕工業(yè)生產(chǎn)場景的垂直細分領域,為客戶提供既是標準化的產(chǎn)品,又是柔性定制化的解決方案及服務,令客戶即保證了產(chǎn)出的效益,又不用擔心設備淘汰虧損問題。正是由于其技術的專業(yè)性與服務的可延展性,現(xiàn)服務范圍已涵蓋3C、新能源、醫(yī)療、汽車汽配、航空航天、五金、化工、服裝等行業(yè),合作伙伴有英特爾、華為、中興、富士康、歌爾聲學等500強。

工業(yè)4.0+柔性化定制生產(chǎn)是大勢所趨,因為這是解決人口老齡化所帶來的社會產(chǎn)能不足、資源配置優(yōu)化及文明進步使得獨立個體尋求差異化表征的可行方法。至于我們企業(yè),是選擇搶占先機還是隨波逐流?是提早布局還是繼續(xù)觀望?

當大潮退去,是誰在裸泳?

 

 

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