富士康智能工廠采用的協(xié)同機(jī)器人

　　產(chǎn)品成為富士康打造“黑燈工廠”的標(biāo)配，成功融入中車集團(tuán)智能制造系統(tǒng)中……由美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校終身教授申作軍創(chuàng)立，青島海通機(jī)器人系統(tǒng)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“海通”）成立4年來，已成功研發(fā)出國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的無軌跡導(dǎo)航物流機(jī)器人系列產(chǎn)品。

　　海通將他們的機(jī)器人稱作iAGV，比傳統(tǒng)AGV（自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車）多一個(gè)“i”，這個(gè)“i”（intelligent）指的是智能化。“如果說AGV小車設(shè)備是本體，那么智能調(diào)度系統(tǒng)就是它的‘大腦’。無論是AGV本體的導(dǎo)航系統(tǒng)、控制技術(shù)，還是上層的智能調(diào)度系統(tǒng)，都是我們自主研發(fā)，這也是我們的核心競(jìng)爭(zhēng)力。”公司總經(jīng)理陳立鋼說。

　　經(jīng)歷了研發(fā)的漫漫長(zhǎng)夜，作為一家企業(yè)，如今的海通終于看到了扭虧為盈的曙光。

　　成為唯一一家滿足富士康技術(shù)需求的企業(yè)

　　在海通，記者看到了正在工作的協(xié)同機(jī)器人。在舊刀具需要更換前，云端系統(tǒng)將指令發(fā)送給刀具庫和調(diào)度系統(tǒng)，刀具庫備好新刀具，調(diào)度系統(tǒng)通過智能優(yōu)化算法，選擇合適的機(jī)器人，規(guī)劃最優(yōu)路徑，自動(dòng)取刀，前往設(shè)備，在通過機(jī)械手取下舊刀，換上新刀……一連串的動(dòng)作一氣呵成。

協(xié)同機(jī)器人工作場(chǎng)景

　　“這個(gè)協(xié)同機(jī)器人是公司2016年自主研發(fā)成功的一款產(chǎn)品，它的創(chuàng)新性在于，在慣性導(dǎo)航AGV車體上加裝了機(jī)械手，通過柔性更強(qiáng)的慣性導(dǎo)航移動(dòng)技術(shù)和精確度更高的視覺系統(tǒng)，能夠完成物料的識(shí)別、抓取、分揀、運(yùn)輸、替換等多種功能。”青島海通機(jī)器人系統(tǒng)有限公司總經(jīng)理陳立鋼介紹。

　　如今，這個(gè)機(jī)器人已成為富士康打造“黑燈工廠”的標(biāo)配。黑燈工廠，因其無需人工操作，可以關(guān)燈運(yùn)行而得名，是智慧工廠的代名詞。

　　2015年8月，富士康積極推進(jìn)基于“工業(yè)4.0”的黑燈工廠計(jì)劃，需要一款能代替人工實(shí)現(xiàn)刀具自動(dòng)配送和抓取功能的產(chǎn)品，第一輪技術(shù)標(biāo)的評(píng)選，海通成為我國(guó)所有參標(biāo)企業(yè)中唯一一家能夠滿足技術(shù)要求的企業(yè)，協(xié)同機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。截至目前，海通已有200余臺(tái)協(xié)同機(jī)器人和AGV機(jī)器人被用于富士康智能工廠。

　　富士康董事長(zhǎng)郭臺(tái)銘曾公開表示：富士康已經(jīng)有多個(gè)工廠可以實(shí)現(xiàn)關(guān)燈生產(chǎn)，如果說傳統(tǒng)的自動(dòng)化是人和機(jī)器作為控制的界面，現(xiàn)在則是物跟物、機(jī)器跟機(jī)器自己聯(lián)網(wǎng)的界面。而協(xié)同機(jī)器人，就是制造流程中產(chǎn)生互聯(lián)的關(guān)鍵一環(huán)。

　　慣性導(dǎo)航技術(shù)在國(guó)內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域首屈一指

用于小型倉(cāng)儲(chǔ)物流的智能分揀機(jī)器人

　　慣性導(dǎo)航作為一種高精度定位技術(shù)，技術(shù)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)難度較大，最早應(yīng)用于軍工領(lǐng)域，例如導(dǎo)彈的精確制導(dǎo)技術(shù)，除了采用GPS或北斗定位，還要依賴慣性導(dǎo)航技術(shù)。目前慣性導(dǎo)航技術(shù)已在軍事領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，尤其是在航空航天領(lǐng)域。

　　但是在工業(yè)領(lǐng)域，要求機(jī)器人定位精度達(dá)到10毫米，這對(duì)慣性導(dǎo)航機(jī)器人來說，是很大的挑戰(zhàn)。公司創(chuàng)始人，中組部“千人計(jì)劃”專家申作軍博士，是美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校終身教授，也是國(guó)際知名工業(yè)工程優(yōu)化及分布式算法的專家。公司自2013年注冊(cè)成立開始，就著手主攻慣性導(dǎo)航技術(shù)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)歷時(shí)一年多，終于成功研發(fā)出慣性導(dǎo)航iAGV，這一產(chǎn)品技術(shù)在國(guó)內(nèi)至今仍是首屈一指。

　　據(jù)陳立鋼介紹，慣性導(dǎo)航以高精度陀螺儀和編碼器相結(jié)合作為導(dǎo)航設(shè)備，以車載電子地圖作為定位和路徑規(guī)劃方式，不受聲、光、電等因素影響，即使是復(fù)雜、惡劣的環(huán)境，同樣可以穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。

　　多種機(jī)器人協(xié)同工作的無人工廠場(chǎng)景

　　在海通的調(diào)試車間，你可以看到沿著二維碼行進(jìn)的慣導(dǎo)視覺混合導(dǎo)航iAGV，比卡丘造型的慣性導(dǎo)航iAGV，還有身形巨大的激光導(dǎo)航iAGV……為滿足客戶的不同需求，海通開發(fā)了磁導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航、激光導(dǎo)航、慣導(dǎo)視覺混合導(dǎo)航全系列產(chǎn)品。

多機(jī)協(xié)同智能調(diào)度

　　據(jù)陳立鋼介紹，磁導(dǎo)航產(chǎn)品通過在地上鋪設(shè)磁條循跡導(dǎo)航，是最初級(jí)的產(chǎn)品，成本較低；激光導(dǎo)航則是通過激光反射貼進(jìn)行導(dǎo)航，精度最高，但這兩種產(chǎn)品因?yàn)樾枰佋O(shè)磁條和反射貼，對(duì)作業(yè)環(huán)境的要求較高。

　　慣導(dǎo)視覺混合導(dǎo)航iAGV，是海通為中車集團(tuán)南京公司最新研發(fā)成功的一款產(chǎn)品，目前剛剛進(jìn)入試用階段。因?yàn)閼?yīng)用現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，客戶在規(guī)劃開始時(shí)就將應(yīng)用模式鎖定在“無軌跡導(dǎo)航”上。

　　倉(cāng)庫的環(huán)境較整潔，可以使用視覺導(dǎo)航識(shí)別二維碼，快速精準(zhǔn)；同時(shí)客戶需要機(jī)器人往返于倉(cāng)庫和車間，車間的環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，二維碼容易污損，這時(shí)就需要慣性導(dǎo)航發(fā)揮作用了。集兩種導(dǎo)航模式于一身，海通為中車集團(tuán)量身打造的這款混合導(dǎo)航iAGV，根據(jù)不同的環(huán)境，可以在慣性導(dǎo)航和視覺導(dǎo)航之間自由切換，同時(shí)滿足了客戶對(duì)精確度和環(huán)境適應(yīng)性的要求。

慣性導(dǎo)航iAGV

　　用iAGV撐起貨架，送往目標(biāo)地點(diǎn)，海通的iAGV目前主要運(yùn)用于制造業(yè)物流和倉(cāng)儲(chǔ)物流。公司客戶既有中車集團(tuán)、京東方、富士康等制造企業(yè)，也包括大潤(rùn)發(fā)這類需要智能倉(cāng)儲(chǔ)的企業(yè)。

　　不過，替代搬運(yùn)工，這是海通iAGV產(chǎn)品追求的最低層次的功能。陳立鋼認(rèn)為，“一個(gè)理想的無人工廠，應(yīng)該是由AGV組成的智能物流系統(tǒng)作為智能工廠的重要組成部分，融入到智能制造系統(tǒng)當(dāng)中。”

　　當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出任務(wù)指令，通過上層智能調(diào)度系統(tǒng)的算法運(yùn)算，選擇最合適的AGV小車，動(dòng)態(tài)規(guī)劃選擇最優(yōu)路徑，在行進(jìn)過程中，與AGV小車進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊交互信息，動(dòng)態(tài)避讓，合理規(guī)劃各AGV的運(yùn)行避讓，避免產(chǎn)生擁塞……

　　由iAGV組成的柔性裝配系統(tǒng)可以取代傳統(tǒng)生產(chǎn)線，每一個(gè)iAGV都是一個(gè)移動(dòng)工作站，且具備智能調(diào)派、動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃、自動(dòng)擁塞避讓等功能，“通過研究客戶的生產(chǎn)工藝和制造流程，將產(chǎn)品融入數(shù)字化工廠和柔性化制造系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)效率最大化。”陳立鋼說，這才是海通的目標(biāo)。

　　創(chuàng)業(yè)第四年終于實(shí)現(xiàn)的贏利

　　截止到今年5月，海通不到半年的營(yíng)收達(dá)到一千多萬元，陳立鋼說，這一年他們終于迎來了“井噴”。因?yàn)樵诖饲暗娜曛校麄円恢笔峭度氪笥诋a(chǎn)出，2016年，海通的營(yíng)收僅有400多萬，但研發(fā)投入?yún)s高達(dá)千萬元。除了公司股東投入的自有資金，海通在2015年獲得公司首輪2000萬元的融資，然而，這些對(duì)海通而言仍是杯水車薪。

　　“這或許是大多數(shù)科技型中小企業(yè)的困局，研發(fā)的過程，以及研發(fā)成果轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的過程，資金壓力大，造血能力不足，那段時(shí)間是最煎熬的。”陳立鋼坦言。

總經(jīng)理陳立鋼（左一）向客戶介紹公司產(chǎn)品

　　因?yàn)橐獫M足客戶的個(gè)性化需求，海通的每一個(gè)產(chǎn)品，在面世之前都要經(jīng)歷一個(gè)漫長(zhǎng)的溝通、研發(fā)、調(diào)試過程，這個(gè)過程有時(shí)甚至長(zhǎng)達(dá)一年。“我們最怕聽到的一句話就是‘這里改一下’。”陳立鋼笑稱，有時(shí)客戶在最初溝通時(shí)并沒有真正明確自己想達(dá)到的效果，卻在研發(fā)過程中或研發(fā)完成后提出優(yōu)化調(diào)整，甚至改變需求，客戶眼里的每一次“小調(diào)整”，往往都是“牽一發(fā)而動(dòng)全身”。

　　為了規(guī)避這種“從頭再來”的風(fēng)險(xiǎn)，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，海通也在探索一些新模式。比如將產(chǎn)品功能模塊化，客戶可以像搭積木一樣，在基本的產(chǎn)品平臺(tái)上，搭載不同的功能模塊。

　　今年開始，海通在重視研發(fā)的同時(shí)，也將加緊市場(chǎng)開拓的步伐。選擇優(yōu)質(zhì)客戶，建立緊密聯(lián)系，參與到企業(yè)業(yè)務(wù)流程的變革中，從供應(yīng)商變?yōu)槠髽I(yè)的一份子。海通與戰(zhàn)略合作伙伴中車集團(tuán)的關(guān)系就是如此。隨著工業(yè)4.0浪潮的推進(jìn)，智能制造和智慧工廠或?qū)楹Ｍ◣砀唷叭胧小钡臋C(jī)遇。