重要說明；

本文系中國叉車網(wǎng)（www.mama114.cn)和中國AGV網(wǎng)（www.chinaagv.com)小編費洪荒之力，編譯自國際機器人聯(lián)合會（www.ifr.org）--“A Mobile Revolution How mobility is reshaping robotics”報告。

文章從“當今移動機器人之技術(shù)”、“硬件和軟件的發(fā)展所帶來的新功能”、“工作中的自主移動機器人”、“移動機器人對工作和生活的影響”、“安全和保障”、“商業(yè)領(lǐng)域的考慮”、“機器人技術(shù)中移動性的未來”做詳盡闡述。 作為一家國際性行業(yè)權(quán)威機構(gòu)，內(nèi)容對于中國從業(yè)者來說，可以探尋移動機器人的發(fā)展方向和未來。難免有瑕疵，僅供參考！

中叉網(wǎng)和AGV網(wǎng)響應IFR呼吁，讓我們張臂擁抱移動革命的到來!

正文：

一、當今移動機器人之技術(shù)

地球人都知道，機器人自主和自動移動性是一套改變游戲規(guī)則之技術(shù)，它正在促成新的行業(yè)商業(yè)模式，提高工作效率和可持續(xù)性，并使眾多行業(yè)的工作更加安全和更價值。其硬件和軟件的快速發(fā)展，正導致移動機器人在諸多行業(yè)領(lǐng)域呈蓬勃發(fā)展態(tài)勢。

自主移動機器人（AMR）之所以得以快速發(fā)展，因其擁有自主導航和執(zhí)行其他功能的能力。它可能包括一個移動基地，一個帶有機械臂的移動平臺和一個帶有定制用戶界面的完整移動應用。

毫無疑問，AMR正在改變各種重要領(lǐng)域的工作方式。本文重點討論AMR在制造、物流、醫(yī)療、零售和公共環(huán)境中的案例。

（1） AMR幫助高混合/低產(chǎn)量環(huán)境中的制造商迅速調(diào)整生產(chǎn)以滿足需求。其促成旨在支持靈活生產(chǎn)的新商業(yè)模式。同時還提供數(shù)據(jù)，可用于改善單個過程的性能，并建立一個實時的生產(chǎn)概況。

（2）AMR在物流領(lǐng)域有一個廣闊和蓬勃發(fā)展的市場，其被用于在整個倉庫中運輸貨物。硬件和軟件的發(fā)展使AMR能夠識別和正確處理非標準的形狀。在"最后一公里"運送到收件人家門口方面，出現(xiàn)了許許多多的新創(chuàng)公司。

（3）AMR在醫(yī)療保健中被用于運輸醫(yī)院和護理設(shè)施中的床單、材料和藥物；清潔和消毒用品；以及配送藥物。醫(yī)護人員的助理機器人，也得到了很大的發(fā)展。

（4）AMR被用于零售業(yè)的訂單執(zhí)行、盤點和客戶服務。在機器人揀選履行訂單方面也有發(fā)展。

（5）AMR在公共環(huán)境中的應用越來越廣泛，如機場、酒店和購物中心。應用包括：信息機器人；送貨--如酒店客房服務；清潔和消毒；以及安全領(lǐng)域。

AMR經(jīng)常充當"膠水"，將整個過程中原本互不相干的部分聯(lián)系起來，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可用于獲得整個過程的實時性能概況。這樣做的好處是減少工廠的浪費，提高工廠和倉庫的效率，以及提高生產(chǎn)和保健的質(zhì)量和安全。AMR在制造和物流領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了新的商業(yè)模式，幫助公司在小批量、高混合生產(chǎn)的環(huán)境中保持競爭力。

AMR改善了工作條件，可以去承擔危險的、不符合人體工程學的和乏味的重復勞動。并在許多方面使我們的日常生活變得更好，從改善醫(yī)療保健到改善產(chǎn)品供應。

硬件和軟件的發(fā)展使自主性、導航、視覺和傳感、車隊管理、互操作性、邊緣/云計算模型和運動方面取得快速進展。更輕的材料、機器人機體、抓手和輪子正在使機器人更輕、更靈活--降低成本并提高功能。

AMR的發(fā)展正在快速進行中。原因之一是這些技術(shù)的進步適用于許多不同的行業(yè)領(lǐng)域。因此，一個行業(yè)的應用解決方案可以迅速適應到另一個行業(yè)。開發(fā)人員正在將目光轉(zhuǎn)向幫助建立和管理流程的輔助系統(tǒng)，包括將移動機器人及其編程能力整合到自動化系統(tǒng)中。這降低了實施和運行機器人的總體成本，無疑會刺激機器人的采用。最后，新的租賃模式使公司在自動化的財務規(guī)劃方面具有更大的靈活性。

引言

許多年來，機器人一直集中在工業(yè)環(huán)境中，在圍欄中工作，與人員保持距離。在過去的幾年里，這種情況正發(fā)生了迅速變化，因為新技術(shù)使機器人能夠與人類一起工作，并在工作和公共場所與人們互動，這對公司、雇員和公共生活中的個人都大有裨益。

商業(yè)盤點機器人，圖片來源：PAL-Robotics

移動性是這一轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵推動因素。移動機器人正在促成新的商業(yè)模式，并改變一系列工業(yè)部門的工作性質(zhì)。AMR的增長尤為強勁，它可以在工業(yè)和服務部門自主導航和執(zhí)行其他功能。

來自國際機器人聯(lián)合會（IFR）的一份資料文件

例如，在2014年至2019年期間，物流機器人（幾乎都是AMR）的單體臺量銷售增加了6倍，IFR預測，在2020年到2023年，AMR單體臺量銷售平均每年增長31%。AMR在公共環(huán)境中的使用也在迅速增加--例如，IFR預測，在2020年到2023年，移動引導、信息和遠程控制機器人的單位銷售量年復合增長率達40%。

用于專業(yè)用途的服務機器人--主要的應用領(lǐng)域，圖片來源：IFR

AMR使企業(yè)能夠提高產(chǎn)品和服務的質(zhì)量，有效地應對快速變化的客戶需求，保持競爭力，并為員工提供一個更安全、更激勵的工作環(huán)境。

在本文中，國際機器人聯(lián)合會概述了諸如AMR在那些機器人產(chǎn)生最重大影響的行業(yè)中的主要使用情況。制造業(yè)、物流業(yè)、醫(yī)療保健業(yè)、零售業(yè)和公共環(huán)境。為人們會評估和實施AMR的正確方法提供指導，就適用的安全標準做了一個相當詳盡的概述。

最后，關(guān)于服務機器人的不同應用領(lǐng)域（包括本文提到的領(lǐng)域）的更詳細分析，典型產(chǎn)品和供應商的選擇，以及市場的詳細統(tǒng)計分析。

讓我們張臂擁抱移動革命的到來!

雖然研究人員自20世紀40年代以來一直在研究自主移動之技術(shù)，但AMR只是在過去十年中才得以在商業(yè)上應用。這主要是由于更強大、更便宜的計算能力的出現(xiàn)，導致了傳感器、視覺和分析技術(shù)的迅速發(fā)展，使機器人能夠?qū)崟r感知并對其環(huán)境做出適當?shù)姆磻?/p>

移動機器人采用各種運動方法。它們可能是地面的、水面的或空中的。地面機器人可以使用軌道、車輪或腿。移動機器人中增長最快的部分是自主移動機器人（AMR）。AMR可能只包括一個自主移動平臺或基地，它可以裝載貨物進行運輸。它也可能有一些附件，如能實現(xiàn)額外功能的貨叉。或者它可以是一個完整的移動系統(tǒng)，包括一個移動基地、用戶界面和定制功能。帶或不帶附件的移動基地在制造業(yè)、物流業(yè)和醫(yī)療保健業(yè)中占主導地位，用于在工廠、倉庫和醫(yī)院周圍運輸物料和包裹。它們或者取代自動導引車（AGVs），或者作為AGVs的補充使用，AGVs依靠導引路徑和其他外部標記進行導航，不能繪制自己的路線。AMR則可以繪制其環(huán)境地圖（或在預先提供的地圖上進行更新），并在其中定位，能感知并應對障礙物--例如減速或停車--并且可以計劃通往目的地的替代路線。大多數(shù)AMR用于室內(nèi)環(huán)境諸如內(nèi)部物流，是輪式的。工廠里的檢查機器人可能是有腿的。

雖然AGV傳統(tǒng)上在工業(yè)環(huán)境中運行，互動僅限于受過訓練的人員，但AMR已經(jīng)在工業(yè)環(huán)境和與公眾接觸的應用中工作，這些應用要么是有主動的（如信息機器人），要么是無法避免的（例如，醫(yī)院的送貨和清潔機器人）。在零售和酒店業(yè)，完整的移動系統(tǒng)是最常見的，例如信息和盤點機器人。

定義

（1）自主移動機器人(AMR)

自主穿越指定操作環(huán)境的移動平臺。這需要擁有避障和避撞的能力，通過傳感器檢測障礙物，并通過計算自由空間的無障礙路徑而不是預定的路徑來調(diào)整路徑規(guī)劃。帶或不帶附件或操縱器完整的移動機器人系統(tǒng)（平臺、用戶界面和定制功能），例如：

信息機器人

安全機器人

醫(yī)療保健機器人

（2）自動導引車（AGV）

自動移動平臺，使用防撞技術(shù)沿著預定的導引路徑（虛擬或物理）自動穿越指定的操作環(huán)境。

（3）移動機器人（ISO 8373）

能夠在自己的控制下行走的機器人。一個移動機器人可以是一個帶或不帶機械手的移動平臺。

（4）服務機器人（ISO 8373）

為人類或設(shè)備執(zhí)行有用任務的機器人，不包括工業(yè)自動化應用（工業(yè)自動化應用包括但不限于制造、檢查、包裝和裝配。生產(chǎn)線上使用的關(guān)節(jié)型機器人屬于工業(yè)機器人，而用于供應食物的類似關(guān)節(jié)型機器人則屬于服務機器人）。

關(guān)于移動機器人應用和供應商的全面概述，可在IFR的世界機器人服務機器人報告中找到。本文的其余部分特別關(guān)注AMR在采用這些機器人的主要行業(yè)中的應用。我們回顧了AMR的基礎(chǔ)技術(shù)以及AMR在不同行業(yè)領(lǐng)域的現(xiàn)有和未來的商業(yè)應用。在簡要介紹考慮采用AMR的公司的考慮因素之前，我們概述了當前移動機器人安全標準的發(fā)展。

機器人技術(shù)中的移動性簡史

自主移動性的第一個里程碑來自由英國生理學家W.Grey Walter在20世紀40年代末開發(fā)的兩個AMRElma和Elsie機器人，用來模擬和研究大腦中的電信號。這些機器人可以檢測并向光源移動，避開路上的障礙物。

第二個里程碑是1956年的達特茅斯會議（達特矛斯夏季人工智能研究計劃（英語：Dartmouth Summer Research Project on Artificial Intelligence）由約翰·麥卡錫等人于1956年8月31日發(fā)起，旨在召集志同道合的人共同討論“人工智能”會議持續(xù)了一個月，基本上以大范圍的集思廣益為主。這催生了后來人所共知的人工智能革命。），他們聚集了當時卓越的人工智能研究人員。主要關(guān)注的是模仿人類智能的機器，其中移動性起著關(guān)鍵作用。在1960年代末和1970年代初，一系列用于研究目的的移動機器人相繼問世。

基于視覺和導航技術(shù)的商業(yè)應用的開發(fā)，是機器智能研究的一部分，科學家為此花費了更多時間。AMR--一種能夠規(guī)劃并執(zhí)行自己的路徑到達目的地的機器人--的最早例子之一是HelpMate，一種自主機器人，由Transitions研究公司在20世紀80年代開發(fā)，該公司由被廣泛稱為"機器人之父"的Joseph Engelberger創(chuàng)立。HelpMate機器人被開發(fā)用于醫(yī)院，用于運輸物料。

二、硬件和軟件的發(fā)展所帶來的新功能

硬件和軟件

硬件和軟件的快速發(fā)展使AMR具有以下功能；

自動性

AMR的自主性主要與導航有關(guān)。AMR可以在工廠和倉庫中導航，而不必遵循固定的指導路徑，當遇到障礙物時就會停止，并在飛行中重新規(guī)劃其路徑。

傳統(tǒng)的工業(yè)機器人根據(jù)預先定義的程序執(zhí)行任務，確保非常高的精度和速度，但對周圍環(huán)境或機器人的內(nèi)部狀態(tài)沒有任何了解或適應。

移動機器人需要能夠在具有高度不確定性的環(huán)境中有效和安全地工作。不確定性。這通常是通過開發(fā)對來自傳感器數(shù)據(jù)的輸入作出適當反應的模型來實現(xiàn)的。例如，如果一個物體距離小于x厘米就停止。機器人的算法需要與不確定的外部環(huán)境打交道的機器人的算法正以非?？斓乃俣劝l(fā)展，允許越來越高的自主性。在一個"基本"（但實際上仍然是高度復雜）的水平上，移動機器人可以從A地導航到B地，如果遇到障礙物則重新規(guī)劃路線。許多研究目前正在進行為機器人提供"語義智能"，即理解它所看到的東西。這反過來又使它能夠做出適當?shù)姆磻?。語義智能主要依賴于概率性的算法，實時計算現(xiàn)有信息的最佳行動方案。例如例如，一個AMR遇到一個運動中的人，可能會看到這個人在一個標有"A "的門附近。

“Toilet"，因此對該人打算去該門的方向的概率評價很高。從而使它能夠適當?shù)刂匦掳才抛约旱穆肪€。

雙臂自主移動機器人，圖片來源：ABB

在機器人與其他機器和軟件溝通的自動化場景中，概率模型可用于確定哪種行動。過程中，概率模型可用于確定根據(jù)實時環(huán)境，以何種順序采取何種行動。例如，機器人最初可能被指示將一個零件帶到一個加工單元。例如，機器人最初可能被指示將一個零件送到一個加工單元，但當它收到該加工單元的生產(chǎn)情況時，將改變?nèi)蝿?。但當它收到該加工單元的生產(chǎn)目前落后于計劃的信息時，就會改變?nèi)蝿?。機器人算法方面的這些進展正在迅速擴大AMR可以執(zhí)行的任務范圍。

在未來5到10年內(nèi)，AMR可以執(zhí)行的任務范圍將繼續(xù)擴大。越來越多的自主權(quán)的概念通常會引起人們對人類--或物體--的安全問題的關(guān)注。在移動機器人的路徑上或與之直接接觸的物體的安全。如果我們不知道機器人會做什么、要做什么--因為它能夠在沒有人類輸入的情況下，臨時決定自己的行動路線--我們怎么知道它是安全的？我們怎么知道它是安全的？這里需要注意的是，一個AMR應用是由多種算法混合而成的。算法，既有確定性的（如果是X，就做Y），也有概率性的（根據(jù)我所掌握的信息，什么最可能是真的？我所擁有的信息，以及什么是最合適的行動來實現(xiàn)我的目標）。并應用一個層次結(jié)構(gòu)來確定哪一個具有優(yōu)先權(quán)。

例如，一個確定的算法說明"如果物體距離小于x厘米，則停止"，應該總是優(yōu)先于任何概率性算法。確定性的算法提供了可靠性。因此，安全可以被"硬連接"到高度自主的移動應用中。這是為了滿足安全標準的要求。這些算法也應該始終在機器人本身的本地運行，確保在網(wǎng)絡(luò)中斷或安全漏洞的情況下，機器人仍然能夠安全運行。