联想创投被投企业艾吉威:AI技术让搬运机器人更"性感"
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  • 每日新奇
  • 2020-04-11 13:40:17 4

15分钟,这便是智能搬运机器人(以下简称AGV)“记住”仓库布局的时间。“记住”意味着它已经知道了搬运的目的地、时间,以及障碍物的位置,甚至在遇到同伴时懂得礼让。即使面对极端的工作环境,AGV也不会生病、不会疲劳,始终尽职尽责。

AGV在仓储行业的应用已有十多年历史。从逐年增长的销售数据可以看出,市场逐渐认识到了AGV的价值。去年,中国的AGV销量突破2.96万台,预计2019年的销量将超过5万台,同比增长率超过60%。同时,国家政策也在支持这一领域的发展,工信部已明确将AGV纳入工业机器人范畴,并要求到2020年形成较为完善的产业体系。

近年来,得益于传感器、人工智能技术和机器人技术的进步,AGV变得越来越聪明。2013年,联想创投投资的企业苏州艾吉威机器人公司首次为AGV装上了AI“大脑”,使其摆脱了传统反光板导航的限制,实现了自主选择和变换路线,避开障碍物;完成任务后,还能自行充电。

要实现“货到人”的目标,仅仅让AGV灵活搬运货物是不够的,还需要让它深入了解供应链需求,从而实现货物与人的精准匹配。艾吉威希望达到的效果是,通过打通AGV调度系统与工厂原有的信息化系统,在共享同一套数据的基础上,AGV能够根据系统发出的订单需求及库存信息执行搬运任务,实现物料的快速流通,从而接近“线边零库存”的目标。

“革”掉反光板

仓储行业的痛点正是AGV存在的价值所在。随着中国人口红利的消退和制造业自动化趋势的加强,单调、肮脏且危险的工作(即所谓的“3D”工作)开始面临招工难的问题。这种问题在环境特殊的一些工厂尤为明显,高温、粉尘等环境对工人健康构成威胁,这也使得这类工厂对AGV的接受度最高。

尽管需求存在,但在很长一段时间内并未得到很好的满足。2013年之前,国内普遍使用的激光导航AGV需要依赖反光板进行导航。工程师根据生产流程、节奏及厂房空间设计好运行路径,在路径上铺设具有一定间隔的反光板。AGV车身上的激光导航仪向反光板发射激光,接收反射回来的信号,以此获得目的地坐标。

这种产品最初来自欧美,主要用户集中在少数大企业。对于许多中小企业而言,技术是降低成本的手段,但铺设反光板耗时长、维护困难,成本高昂。此外,在恶劣的工作环境中,这种产品体验不佳,反光板容易被弄脏或遮挡,过多的反光板会导致信号混乱,难以在同一封闭空间内同时运行多个设备。

艾吉威的工程师们了解到客户的需求后,决定去除反光板。这种自信源自他们的技术优势:公司创始人毕业于上海交大机器人专业,掌握机器人行业的前沿技术,研发人员占比超过60%。这些工程师发现,反光板AGV依赖的是镜面反射原理,只有接收到三个反光点反射回的激光才能确定AGV的位置和路径,本质上是一种机械定位逻辑,因此灵活性较差。他们认为,如果赋予AGV学习和思考的能力,是否就无需为它们指路?

调整思路后,他们想到了利用激光定位和测距技术。如果应用飞行时间原理,向周围发射大量激光束,AGV就能获得原点到各个点的距离,从而构建出整个空间的轮廓。他们在AGV中安装了CPU作为“大脑”,存储该空间轮廓模型,再根据工程师提供的机器学习算法,得出从A点到B点的多种路径。这种无反光板AGV就像一个具有学习能力的小孩子,具备选择和更改路径以及避障的能力。

然后,工程师只需为轮廓中的每个坐标设置意义,就能教会这个“小孩子”如何工作。艾吉威副总经理周汝壮表示:“我们可以给地图上所有需要它工作的点标注特性,无论它到达哪个点,都能知道该做什么。”例如,设置A点为“举终点”,那么它的特性就是在该点将货叉水平插入,举起到一定高度。每个坐标点连接起来就是一套完整的操作流程。

像所有依赖AI算法的机器一样,这种AGV使用时间越长就越聪明。起初,它根据工程师提供的模型工作,但执行几次任务后,它会更加熟悉自己的工作环境,自动选择最优解。

仓储行业中小客户众多,AGV通常面对的是狭小的空间,仓库内部格局也可能频繁变化。反光板AGV很难行走弯曲、不规则的路径,更换路径会产生额外的成本,这也是此前许多企业不愿使用AGV产品的主要原因。然而,拥有AI算法的AGV能在半秒内识别障碍物,并在三秒内完成绕行。如果路径不再适用,工程师只需在系统CAD图纸中重新设定即可。

系统的意义

当每一台AGV都拥有了“大脑”,它们不再是孤立的机器,而是具备“沟通”和调度能力的整体。

在研发AGV的同时,艾吉威还开发了调度系统“AGVS”。通过仓库内的无线局域网,每台AGV会实时向系统反馈自身的信息,包括位置坐标、是否在执行任务、电量等,系统结合这些信息,根据调度算法分配任务,并指导它们互相避让。

多车避让一直是AGV行业的难题,但AGVS系统已经能够同时指挥上百台机器在一个封闭空间内协同工作。这种能力来源于在系统中为每个AGV标注“体型大小”和“任务性质”,以此决定通行顺序。

周汝壮告诉36氪,AGV遇到同伴时,首先会判断对方体型是否足够让其安全通过:“我们将每个AGV的轮廓放入系统中,大车轮廓大,小车轮廓小,周围一米之外是安全通过的基础。如果两个轮廓接近,有的AGV就会知道:我需要让开。”如果必须有一辆AGV停下,判断依据通常是任务下达的先后顺序和紧急程度:“例如A任务还有十分钟,B任务还有两分钟,那么B任务肯定要先走,因为B任务即将延误。”

如果说这还只是“搬得更好”的逻辑,那么AGV公司的野心远不止于此。可以将AGV视为仓库中的小型抓手,它们通过一整套信息化系统推动仓储行业的智能化变革。

在实地考察工厂之前,周汝壮未曾预料到制造业中的劳动力浪费如此严重,亟需智慧大脑的规划与调度。他在一家3C工厂看到,人工仍在决定货物的入库和转移节奏。工人每天生产前,先凭借经验将所需原料从仓库取出,放在生产线旁的暂存库中(简称线边库)。每当用完,再派人去寻找和取出。这些原材料会一直堆放在此,直到全部用完。

为了实现物料的快速流通,制造业“线边零库存”的口号已喊了很久,但在AGV实现智能化之前,关键的搬运环节仍然十分原始。

为解决这个问题,艾吉威在AGVS之外还自主研发了仓库管理系统(WMS),并推动这两个系统与工厂原有的生产过程管理系统(MES)、企业资源计划(ERP)和射频识别系统(RFID)共享同一套数据,根据生产线需求决定AGV的搬运任务。其原理是,WMS根据其他系统的数据计算出所需原料,将这些信息放入与AGVS对接的中间表(数据库中专门存放中间计算结果的数据表),AGVS经过解码理解这些信息,自主安排搬运时间。

理想的图景是:每天生产开始前,MES系统设定好当天的生产流程,WMS系统计算出不同时间段所需原料,向AGVS发出指令,后者调度AGV离开仓库,经ERP系统许可后运送到线边库。工厂可以设定AGV跟随作业工人,随时根据需求将原料从线边库取来。这套系统通过精准和快速的操作提升效率,在不需要人工干预的情况下,不多也不少,迅速找到所需物料。

在这种情况下,AGV深度融入企业的生产过程中,一旦企业接纳了这个系统,对AGV产品的需求也会增加,真正的潜力也在这里。而且,获得越多的生产数据,拥有“大脑”的AGV会越聪明,功能也会提高。因此,艾吉威正在推广这套系统给尚未购买AGV产品的客户,希望培养他们智能化管理货物的习惯。

技术与场景结合的挑战

艾吉威这样的公司的出现,表明AI和机器人技术正在引领仓储行业进入全新的智能化阶段。而在他们看来,即将到来的5G时代还将为这个行业带来更大的变革。一方面,5G带来的传输和运算速度的提升,将通过改善通信延迟、提高系统调度算力等方式提高产品性能。另一方面,目前每台机器的算法代码仍存储在机身的CPU中,周汝壮希望,未来5G的到来能够将算法移至云端服务器,从而节省一部分硬件成本。

表面上看,这似乎又是技术改造行业的又一个故事,但艾吉威董事长司秀芬博士并不这么认为。她认为物流机器人领域的核心在于技术与应用场景的结合,仅有技术是不够的,关键是基于客户的实际场景定制解决方案。“只有真正了解客户的需求,才能在这个行业做得更深更透,更好地与客户的生产系统对接,提高生产效率。”

除了算法工程师外,艾吉威还培养了一批应用工程师,负责产品在实际场景中的落地。只需看看他们对每个工厂的调查表,就知道实现落地并非易事:一张表格有四个维度,货物的重量和尺寸决定了AGV的车型;与生产线不同环节的对接决定了AGV需要举起的高度;生产节奏决定了单位时间内AGV的运力;最后还要根据AGV的需求对厂房环境进行改造。这意味着不同的行业和场景对AGV的要求会有很大差异。

在智能AGV产品仍处于推广阶段的当下,用户体验无疑是影响行业发展速度的重要因素。特别是在价格导向的仓储行业,每个AGV厂家都有责任让客户相信,这是一种确实能帮助他们降低成本、提高效率的创新。司博士说:“我们深耕多年,感到最重要的是责任感,AGV在国内未能普及,很大程度上是因为一些AGV厂家缺乏责任感。”

阿里巴巴集团前总参谋长、湖畔大学前教育长曾鸣曾提出,改造值得重构的传统产业是一项具有创造性的“苦差事”。对于推动仓储行业智能化的AGV厂家来说,除了技术创新,还需脚踏实地在线下探索,这也许就是“苦差事”的真实含义。

    本文来源:图灵汇
责任编辑: : 每日新奇
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