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服务机器人行业的九大关键技术!

供稿:中国工控网 2016/9/28 16:38:51

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  • 关键词: 服务机器人
  • 摘要:目前服务机器人的市场化程度和工业机器人相比还是处于起步阶段,要实现服务机器人更好地应用,需要在技术和产业两个层面突破。这里我们主要探讨服务机器人行业发展趋势及关键技术。

                                       

  随着中国人口红利的消失,机器人在制造业和工业领域被大批量应用,包括现在非常热的机器换人和自动化升级改造。服务机器人作为和工业机器人相对应的领域,在军事、服务和娱乐各个领域都发挥着越来越重要的作用,也逐渐取代人类的一些工作。

  但目前服务机器人的市场化程度和工业机器人相比还是处于起步阶段,要实现服务机器人更好地应用,需要在技术和产业两个层面突破。

  

  这里我们主要探讨服务机器人行业发展趋势及关键技术。

  第一章服务机器人的发展趋势

  1.服务机器人的定义

  服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人,它能完成跟人类衣食住行相关的服务工作,但不包括从事生产的设备。服务机器人包括三个主要特征:感知、决策和执行。

  在行业内,关于服务机器人也有一个基本定义,就是必须具备感知、决策、执行这三个能力,它就可以称之为服务机器人。

  下面我们来看一些数据,这些数据也是百度上能找到的一些数据。我们可以看到,服务机器人的市场非常庞大,不仅现在在不断增长,未来也有非常好的发展趋势。

  根据IFR数据,2012年全球个人(或家庭)用服务机器人市场容量为73亿元,公共服务机器人市场容量为208亿元。目前看公共服务机器人产业化走在前面,市场容量更大。

  预计2016-2017年个人(或家庭)用服务机器人市场容量增长率为7%,公共服务机器人市场容量年均复合增长率为17%。到2017年,全球服务机器人市场容量将接近500亿元。如果智能家居算是广义的服务机器人,服务机器人市场容量会大很多。

  2.服务机器人的关键技术

  接下来我们看看服务机器人的一些关键技术,我这边可能更关注具体的实践方面。

  这是服务机器人可能会用到的一些关键技术,但并不一定说每个机器人都使用里面的全部技术,可能是部分技术的组合。


  比如人工智能、语音识别和合成技术、语义、导航、运动控制,这些都是我们经常用的技术。所以说对服务机器人来讲,它基本是多种技术的融合和实现。

  我们可以看一下,这些年我们都热过哪些机器人。

                                             

  在服务机器人领域,我想大家如果有关注的话都知道,比如说JIBO、BUDDY,我不确定目前JIBO、BUDDY的众筹是否已经结束,但是还没有上市,上市的时间一直被推迟;

  软银推出来的PEPPER,国内在做的小鱼在家,也算是服务机器人的一个品类;

  亚马逊的ECHO,昨天Google的I/O大会刚发布了一款音箱,叫GoogleHome,其实跟亚马逊ECHO基本上大同小异。我们也做了一款音箱,GoogleHome宣传的具备的功能,好像我们也都实现了;

  叮咚——叮咚是科大讯飞跟京东一起投了一个公司然后做出来的叮咚音箱;

  之前还有一个叫GOOGLEALTAS,就是BostonDynamics公司做的;

  …………

  前段时间有个很火的一个视频,是关于人形机器人的。双足的人形机器人,直立行走,走的姿态非常好,由BostonDynamics研发的,大家看那个视频会觉得很有意思。

  (BostonDynamics是Google创建的Alphabet旗下机器人工程技术开发公司,研发出了众多令人惊艳的机器人设备,而其中最为亮眼的就是阿特拉斯人形机器人。2013年被谷歌收购,但2016年谷歌好像打算把它卖掉……)

  但是如果了解一点机器人技术的人就知道,双足机器人实际上是非常难的研制。去年春晚上很火的深圳公司优必选,它做的在春晚上表演的机器人,在电视看感觉TA好像好大好高,但如果你看过真的其实就只有一本书这么高,因为它没办法做到像BostonDynamics公司做的这么高,做这么高之后要保持它双足的平衡很难。

  以人为例,我们具备有自己的大脑、自己的运动能力,我直立的时候我的大脑是在不断发送指令给身体的各部分肌肉,让我站在这里。但对一个机器人来讲,它要维持身体的平衡是非常难的,所以在BostonDynamics公司做出来以后,在行业内大家对它的评价还是很高的。但是具体做出来以后实用性怎么样,怎么进行商业化推广,它的路还很长。但就技术实验来讲,还是具有非常重大的意义。

  第二章 服务机器人关键技术研发

  下面我会探讨一些在服务机器人应用领域的一些技术,这些技术有些可能已经投入商业应用,有些是哈工大机器人集团包括我们公司正在研发、正在使用的。

  激光导航技术

  第一个是激光导航技术。激光导航技术是基于激光的一个slam导航技术,这个在机器人应用里面比较广泛,但是应用最多的一个方面是扫地机器人。


  大家了解,很多扫地机器人公司,包括国内的科沃斯,它卖的90%(甚至95%)的产品都是不具备导航技术的。简单来讲就是说,到底去哪里扫,扫哪里,机器人都是不知道的,基本上就是盲扫;进了房间之后需要人为给它规划一个路线,它就按照那个路径扫,但具体哪里没有扫,或者扫了哪里,机器人都不知道。

  但是目前在国内深圳有家叫inxni的公司,它推出的一个新的产品“以内X533”,inxni以内扫地机器人的价格大概是2799,这款机器人就用了激光导航的技术——当然科沃斯也有,而且应用得非常好。这个机器人到房间以后,它会迅速完成一个房间的地图扫描,迅速地构建一个地图。构建好地图以后,它在扫地的时候,首先它知道自己的位置,它在哪里,另外它是完全按照扫描出来的地图逐行清扫,不断清扫。


  虽然这种机器人还是有两个问题——它虽然知道自己的地图、知道自己的位置,但它不知道哪里干净还是不干净的;第二,它也不管干净不干净都会去扫,干净的也扫了,不干净的也扫了。但是这种效率已经比传统的盲扫机器人效率提高很多了,这就是激光导航技术。

                      

  stargazer导航技术

  stargazer导航技术跟激光导航不一样:

  第一,激光导航只要装一个激光扫描的传感器,出来以后扫描一圈,就构建一个地图。但stargazer有个特点,就是要在天花板上布置一些红外的感应器,布置完红外感应器就可以定位机器人位置;

  第二,激光导航相对来说比较适用于室内的场景、家庭场景,面积不是很大的。在大型的场馆,比如会展中心,它的空间非常大环境比较复杂,如果用激光扫描,扫描实施的难度比较高,另外运算的时间周期也比较长。但stargazer技术可以适用这种大型场馆,比如在大型场馆里面用的迎宾机器人、一些服务机器人,用的就是这种stargazer导航技术。

  我们公司现在自己也在研究stargazer导航技术的算法,我们也把这些算法写到一些嵌入式的平台里面,应用在一些服务机器人身上。

  视觉导航技术

  除了激光以外,视觉导航我们也比较常用。


  但视觉导航目前有一个问题,就是在真正商用的时候,比如放在一些商业化产品上,它的成本比较高。因为视觉导航是图像,对运算的能力要求比较高;因为运算能力要求高,相应的芯片就比较贵;芯片贵了,放到商品化的东西,它相应的就会提高商品的单价。所以目前真正用视觉导航技术的机器人产品还比较少,特别是扫地机器人就更少了,基本上扫地机器人都不会去采用视觉导航的方案。

  室外导航技术-差分GPS/惯性组合导航技术

  刚才讲的激光、stargazer、视觉,基本上都是室内导航技术,那还有一个是室外导航技术。室外导航技术基本上目前都采用GPS的方式来实现,这个技术相对比较成熟,大家听的也比较多。

  机器人跟随技术

  还有一个很关键的就是机器人跟随技术。很多小的机器人也有跟随技术,这个有什么意义呢?

  比如说现在我们做一个家庭陪伴型机器人,或者是现在市面上已有的很多陪伴机器人,它会走,走来走去。但它走的方式是——你手机掏出来,蓝牙连上后用手机控制它走,向前向后,它不是自主行走的。

  如果真正做得好的话,我们会希望这个机器人是我的一个家庭成员,是我的一个朋友,是我家庭的一份子。我希望我走到屋里的时候,它也跟我走到屋里,我到客厅,它也跟我走到客厅。它会跟着人的步伐一起走,这个就是机器人的跟随技术。

                                             

  机器人多机调度技术

  多机调度技术会应用在哪里呢?当我们在一些大型的场馆里,有些时候可能不仅仅需要一个机器人,可能是多号机器人在协同工作,这个时候就需要用到机器人调度技术。需要有一个后台,需要有一个平台,需要这些机器人一同协同工作。


  现在深圳有些餐厅已经开始应用餐饮机器人,送菜的、端盘子的,有用导轨的,也有不用导轨的。在一个餐厅,多台机器人在一起应用的时候,就会需要用到这个多机调度技术。

  视觉识别技术

  (例如机器人在演示摘西红柿、夹东西)

  机器人底盘技术

  有些机器人也不一定需要移动,但如果是需要移动的机器人就会用到底盘。那底盘到底是用履带式的,还是轮子的,还是双足的呢?

  目前从实用性来讲,履带的、轮式的机器人会更满足目前的商用需求。因为双足最大的问题就是不稳,比如像小的、优必选的这种人形机器人,你一推它肯定倒。虽然它可能会爬起来,但是它一定会倒,因为它的平衡能力非常差。很多的人形机器人都有这种问题,所以这个没有办法去投入到真正的实用场合。

  机器人与智能家居

  现在很多机器人也号称跟智能家居连在一起,包括亚马逊的ECHO,或者GoogleHome,强调的概念就是和智能家居连在一起。

  例如,我跟机器人说话,说把我的空调调到25.5度,它就会把空调调到25.5度。我们自己在做的一款智能音箱,也是这样的。我们跟海尔U+平台联通——海尔U+平台就是海尔自己打造的海尔智能家居平台,和这个平台联通以后,所有符合海尔U+协议做进来的海尔智能家具,只要和我们的智能音箱绑定以后,都可以通过智能音箱去控制这些家具和家电。

  但其实这里面有一些悖论,因为目前在智能家居或者在物联网,基本上没有一个统一的标准平台。比如说海尔做的,基本上不愿意跟美的混在一起。像京东、国美等想打造一个标准的平台,希望符合条件的家电或者智能硬件的厂家移接到它的平台上来,但实际上这个工作目前也做得也非常有限,所以目前关于机器人或者智能设备跟智能家居结合的产品,更多地停留在场景,没有很实用的意义。

   小结:

  机器人是典型的多学科交叉的系统工程,技术难点远不止上面提到的这几条。现在可以说是机器人产业的春秋战国时期,能把一两项技术做出核心竞争力的公司就可以在市场打出名号。

  但是作为市场整体来讲,仍然在等待众多的公司在各个不同领域的突破最终能够汇集成一股改变产业走势的能量那样一个契机。也许,我们等待的是一款像苹果一样惊艳的服务机器人整机,也许,我们等待的是像Android一样的互联互通的开发平台。 

               

审核编辑(王静)
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