移動機(jī)器人為什么需要專用控制器
工業(yè)機(jī)器人具有工作效率高、穩(wěn)定可靠、重復(fù)精度好、能在高危環(huán)境下作業(yè)等優(yōu)勢，在傳統(tǒng)制造業(yè)，特別是勞動密集型產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級中可發(fā)揮重要作用。目前，國際工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域四大家族分別是ABB、KUKA、FANUC和安川電機(jī)。一般來說，工業(yè)機(jī)器人由3大部分6個子系統(tǒng)組成。但縱觀工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，他們產(chǎn)品中均未見到有服務(wù)于其控制部分（系統(tǒng)）的專用設(shè)備，然而在與機(jī)械臂相類似的移動機(jī)器人賽道，尤其是工業(yè)應(yīng)用移動機(jī)器人中，卻獨辟蹊徑，發(fā)展出了單獨的專用控制器產(chǎn)品。究其原因，其一，移動機(jī)器人相比工業(yè)機(jī)械臂的各種要求都偏低，包括制造門檻、精度、廠家的整合能力等。進(jìn)入門檻低造成大量不同標(biāo)準(zhǔn)的移動機(jī)器人涌入市場，使得移動機(jī)器人的定位更接近于非標(biāo)設(shè)備，在將非標(biāo)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化的道路上，控制器就成為了核心零部件。其二，移動機(jī)器人控制器對下游集成商的能力要求和工業(yè)機(jī)械臂的對下游集成商的能力要求是一致的，如機(jī)械設(shè)計、電氣設(shè)計以及方案整合的能力，集成商可以在機(jī)械臂上增加不同的末端夾具形成自動化工站（如焊接、打磨、噴涂等），也可以通過移動機(jī)器人控制器設(shè)計底盤并搭載不同的上層機(jī)構(gòu)（如頂升、輥筒、料箱等），兩者的邏輯一致，對集成商能力要求也一致，因此移動機(jī)器人控制器的客戶并不是移動機(jī)器人本體廠家，而是大量的工業(yè)自動化的集成商。其三，終端工廠的場景具有分散且非標(biāo)的特性，行業(yè)不同、終端客戶需求不同、終端工廠環(huán)境不同等都佐證了場景的復(fù)雜，移動機(jī)器人在不同的場景下需要由集成商進(jìn)行場景化的應(yīng)用，而直接購買控制器造車成為了集成商快速打造自主品牌的最短路徑。基于以上三點不難發(fā)現(xiàn)，移動機(jī)器人控制器和機(jī)械臂本體的發(fā)展模式和使用邏輯更為一致，即：移動機(jī)器人：控制器→集成商→造車實施（加裝載具）機(jī) 械 臂：本 體→集成商→集成實施（加裝夾具）因此，在移動機(jī)器人領(lǐng)域中衍生出控制器的分層則成為了必然，同時控制器廠家也為廣大的集成商提供了更多差異化的選擇和價值。目前大多數(shù)移動機(jī)器人本體廠家更傾向于做標(biāo)準(zhǔn)化而量大的產(chǎn)品，而控制器的出現(xiàn)，使得在非標(biāo)產(chǎn)品中出現(xiàn)了部分“標(biāo)準(zhǔn)件”，可以讓集成商在標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品的基礎(chǔ)上再去做創(chuàng)新；此外，移動機(jī)器人控制器極大降低了集成商的學(xué)習(xí)及實施成本，學(xué)會了一套控制器，則可以制造頂升、輥筒、叉式、料箱等多種形態(tài)的機(jī)器人，這也是多機(jī)器人的統(tǒng)一控制及調(diào)度的基礎(chǔ)。
移動機(jī)器人（AGV/AMR）控制器發(fā)展歷程
1972年，科爾摩根AGV發(fā)布了第一代ACC系列車輛控制器，標(biāo)志著控制器行業(yè)正式開啟篇章。在此階段，行業(yè)更多以單片機(jī)、PLC技術(shù)形式來解決控制器問題，AGV/AMR專用控制器概念相對較弱，多以控制元器件組合為主。同時存在算法能力弱、價格貴、功能少、開發(fā)成本高、穩(wěn)定性低、體積大等缺點，距離標(biāo)準(zhǔn)品商業(yè)化還有不小距離。伴隨行業(yè)需求的發(fā)展，逐漸開始走向?qū)Ｓ每刂破麟A段。2012年，亞馬遜收購KIVA，二維碼導(dǎo)航的機(jī)器人開始規(guī)模化應(yīng)用于電商場景，標(biāo)志性著控制器開始走向?qū)C(jī)時代。此時行業(yè)開始更多出現(xiàn)控制器專機(jī)，在感知、決策、執(zhí)行層面已經(jīng)具備較為完整的處理算法，實際項目和應(yīng)用場景的經(jīng)驗也反哺了控制器在感知、決策、執(zhí)行層面的可信度、效率與易用性的提升。受限于感知層的導(dǎo)航定位方式以二維碼，磁力，反光板等為主，行駛路徑相對固定，所以在決策執(zhí)行算法層面需求相對較弱。同時此階段控制器基本以廠商自用為主，較少以專機(jī)標(biāo)準(zhǔn)品形式出現(xiàn)在市場。從行業(yè)角度還不具備廣泛易用性，無法滿足日益增長的行業(yè)客戶的各類造車需求。2016年左右，以仙工智能、科聰、科鈦、賓通等為代表的企業(yè)，開啟以SLAM導(dǎo)航為主的標(biāo)準(zhǔn)品控制器。正式邁入AMR專用控制器時代，相較于此前，該階段的控制器具有高集成性，多功能，高性能，易用性強(qiáng)的特點。以SLAM為核心的導(dǎo)航方式融合視覺等感知技術(shù)，使得路徑更靈活、功能更柔性。這對感知、決策、執(zhí)行算法在功能實現(xiàn)上有了更高要求。伴隨著移動機(jī)器人應(yīng)用深度及廣度的不斷拓展，為了更好地滿足本體企業(yè)業(yè)務(wù)的需要，一些控制器廠商也在不斷的迭代革新產(chǎn)品，如2021年仙工智能推出的全球首款功能安全認(rèn)證控制器，進(jìn)一步滿足了AGV/AMR企業(yè)在國際化進(jìn)程中對于功能安全的需求。
表：2022年AGV/AMR專用控制器主要應(yīng)用車型比例（按導(dǎo)航方式分）
目前業(yè)內(nèi)有部分AGV/AMR企業(yè)會選擇自己開發(fā)控制器，如新松、昆船、優(yōu)艾智合、斯坦德、國自機(jī)器人、坤厚等企業(yè)都在研發(fā)自己的控制模塊。專業(yè)做AGV/AMR控制器及相關(guān)系統(tǒng)的廠商中，科爾摩根AGV最早將這一技術(shù)帶入中國市場，先后與國內(nèi)眾多AGV/AMR企業(yè)達(dá)成了合作，提供導(dǎo)航控制一體化解決方案。伴隨著中國AGV/AMR行業(yè)的不斷發(fā)展，2015年之后，國內(nèi)也有一些創(chuàng)業(yè)公司瞄準(zhǔn)這一塊市場開始開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品，并陸續(xù)投入使用，仙工智能成為全國首個自主研發(fā)激光SLAM自主導(dǎo)航控制器的廠商。
圖：中國市場主要AGV/AMR控制器廠商(排名不分先后）
隨著工業(yè)應(yīng)用移動機(jī)器人(AGV/AMR)智能化、柔性化與多樣化的發(fā)展趨勢，導(dǎo)航方式會愈加靈活，對算法算力要求會越來越高，因此，行業(yè)未來對于專用控制器的需求將會進(jìn)一步加快！
為了更好地解讀移動機(jī)器人專用控制器市場發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢，2022年年底，由CMR產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟 、新戰(zhàn)略移動機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所主編，上海仙工智能科技有限公司冠名發(fā)布，科爾摩根自動化AB、成都睿芯行科技有限公司、英特爾聯(lián)合參編的《工業(yè)應(yīng)用移動機(jī)器人（AGV/AMR）專用控制器產(chǎn)品發(fā)展藍(lán)皮書(2022版）》正式發(fā)布！該藍(lán)皮書對工業(yè)應(yīng)用移動機(jī)器人（AGV/AMR）專用控制器產(chǎn)品進(jìn)行了深度調(diào)研，介紹移動機(jī)器人控制器的起源、關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢以及最新的應(yīng)用場景等，為移動機(jī)器人控制器研究提供有借鑒價值的參考。
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