5G為移動機器人帶來的機遇與變革

5G為移動機器人產(chǎn)業(yè)帶來的機遇與變革，或?qū)㈩嵏参覀兊南胂蟆?/p>

文｜黃滿婷無論是智能制造、數(shù)字化工廠、新基建、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，5G技術(shù)都是其中不可或缺的一部分。它不僅讓網(wǎng)絡(luò)無邊界，更讓數(shù)據(jù)無邊界，5G+AGV將在智能新時代迎來更廣闊的市場。 5G+移動機器人風起時 據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，預計到2024年，中國2000強制造企業(yè)中有25%的企業(yè)將使用5G技術(shù)來提高機器人應(yīng)用能力。在AGV行業(yè)，我們已經(jīng)能看到不少廠商已經(jīng)在積極布局5G AGV應(yīng)用項目，其中新松、昆船、今天國際等在2019年就已經(jīng)開始布局5G業(yè)務(wù)，此外極智嘉、快倉、靈動科技、國自、杭叉智能、嘉騰、斯坦德、海康機器人、迦智科技等數(shù)十家移動機器人企業(yè)都已經(jīng)先后入局，可以預見的是5G+移動機器人將開啟全新應(yīng)用模式，并推動智能化轉(zhuǎn)型的進程，同時有望重塑移動機器人市場的新格局。

5G+AGV的應(yīng)用趨勢首要集中在兩方面，一是利用5G大帶寬、低時延優(yōu)勢對現(xiàn)有的AGV調(diào)度系統(tǒng)在調(diào)度數(shù)量、數(shù)據(jù)處理進行革新；二則是對AGV導航算法的優(yōu)化，將部分借助邊緣計算的算法優(yōu)化分析上傳至算力更強大的云端處理。首先我們先來談一下5G在調(diào)度系統(tǒng)上的應(yīng)用。為能滿足生產(chǎn)環(huán)境下機器人互聯(lián)和遠程交互應(yīng)用需求，許多終端企業(yè)開始采用5G獨立組網(wǎng)調(diào)度，利用5G網(wǎng)絡(luò)將機器人無縫連接，進一步打通設(shè)計、采購、倉儲、物流等環(huán)節(jié)，使生產(chǎn)更加扁平化、定制化、智能化，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、敏捷互聯(lián)、應(yīng)用云化、智慧決策，應(yīng)用在工業(yè)控制、物流追蹤、工業(yè)AR、柔性制造等機器人應(yīng)用場景。

具體到AGV的調(diào)度上，采用5G+云化技術(shù)實現(xiàn)異地設(shè)備間的通訊，同時利用5G大連接、低時延的特性，將單AP設(shè)備連接數(shù)從幾十臺增加到5G環(huán)境下的上千臺，AP間切換的時間從可百毫秒銳減到毫秒級。 在移動機器人設(shè)備上，為配合終端廠商的需求，移動機器人廠商中一些企業(yè)已經(jīng)研發(fā)出5G系列AGV設(shè)備產(chǎn)品，并在自己的物流園內(nèi)完成產(chǎn)品測試。無論是叉車AGV廠商杭叉智能、倉儲機器人快倉、集成商今天國際還是老牌國企昆船智能、新松都已經(jīng)入局AGV+5G調(diào)度系統(tǒng)與設(shè)備的研發(fā)。據(jù)悉，昆船6月已經(jīng)在物流園區(qū)部署5G室內(nèi)外一張網(wǎng)的端到端解決方案，包括5G核心網(wǎng)、承載網(wǎng)、無線接入網(wǎng)和5G智能終端以及5G全系列設(shè)備。 不過，目前市場上的移動機器人控制器，暫不支持直接使用5G技術(shù)，都需要采用通訊轉(zhuǎn)換的方式進行，需要集成或者連接其他廠商提供的5G模組，例如華為的CPE，標準的5G終端模塊、適配器等等。如昆船公司的5G版標準叉車AGV，采用5G CPE和基于華為MH5000模組的5G工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)，以此來滿足5G智慧物流先進裝備全業(yè)務(wù)應(yīng)用部署的需要。今天國際在2019年完成的科技園5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋進行的也是“5G CPE+AGV”測試。

其次，是AGV上算法的優(yōu)化。算法的優(yōu)化主要體現(xiàn)在兩個方面。一方面是導航模塊的升級。在激光雷達上，華為已經(jīng)著手利用 5G 開發(fā)激光雷達和毫米波雷達。華為智能汽車解決方案BU總裁王軍表示,用更高級的5G技術(shù)來制造毫米波雷達，進而大幅提升毫米波雷達的性能，甚至讓其達到32線激光雷達的性能，而價格又遠低于激光雷達。視覺導航與5G的結(jié)合同樣值得期待。此外，VSLAM 深度相機圖像實時上傳到云端，需要近百Mbps 的上行大帶寬。具體在運行過程中，視覺導航一般要求至少每 100ms 周期必須刷新上傳一次視覺幀以及下發(fā)位置信息，以防碰撞。上傳和下發(fā)的時延要控制在 20ms 以內(nèi)。以便給云端的圖像處理和位置計算留出寬裕的時間。5G技術(shù)能夠更好的將 AGV 本地攝像頭數(shù)據(jù)上傳，在云上進行計算處理，從而消除在每個 AGV 本地部署激光雷達、工控機 GPU、購買算法 license 的大量硬件、軟件成本。據(jù)悉，視覺導航AMR企業(yè)靈動科技已與華為、中移動等協(xié)作，推出了全球首臺5G版V-AMR。 另一方面是運維系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集，5G使邊緣計算和服務(wù)計算之間的聯(lián)通成為可能，從而改變機器人算法架構(gòu)，使得服務(wù)器的計算能力會讓機器人進行無縫升級和自動化，用戶可以通過手機，電腦，平板，安裝APP的形式，實時監(jiān)控遠程移動機器人。如今天國際便嘗試了利用5G網(wǎng)絡(luò)提供的高帶寬、低時延特性，將VR技術(shù)應(yīng)用于移動機器人的遠程運維。一些AGV本體的供應(yīng)商也正研發(fā)對接5G的設(shè)備方案，柏壹科技表示，在充電技術(shù)上，無線充電設(shè)備結(jié)合5G可以及時反應(yīng)能源系統(tǒng)的工作情況，做到無人化運維。 融合尚在初期階段不過目前移動機器人與5G的融合整體仍然處于試水階段，一方面移動機器人融合5G的落地其實也面臨著諸多制約因素，需要不斷迭代升級才能從民用走向要求更高的制造業(yè)。 單從技術(shù)層面來說，目前，5G網(wǎng)絡(luò)的信號覆蓋區(qū)域有限。只有基于5G的重要特性，也就是高流量密度和高峰值速率，才能滿足5G和移動機器人結(jié)合落地。為滿足這些技術(shù)要求，5G采用了超密集組網(wǎng)的架構(gòu)，這就必然要求基站的部署密度必須提升。另外，由于5G信號的穿透性不足，在室內(nèi)還需要布設(shè)大量的室分基站。其次，本地組網(wǎng)異常繁瑣。移動機器人在實際使用時，管理服務(wù)器必須要能夠準確的訪問到各個移動機器人，這就要求在進行5G組網(wǎng)時，服務(wù)器必須與移動機器人建立起直接的連接，需要運營商在后臺分配各個終端地址的時候，進行各個小型網(wǎng)絡(luò)的劃分。但是在實際操作時，卻面臨著很多實際的問題，例如工作流程的劃分，SIM卡地址綁定，邊緣計算服務(wù)器的搭建等等，都造成了5G本地組網(wǎng)的不便。另一方面是考慮到投入成本，大多數(shù)用戶端對AGV+5G的需求還不強烈，現(xiàn)有的工業(yè)WIFI能夠滿足他們對通信網(wǎng)絡(luò)的要求。不論是采用何種組網(wǎng)形式，目前的5G技術(shù)相對于原有通訊技術(shù)，成本都要大幅提升，一方面是一次性投入的設(shè)備成本，另一方面就是大量的使用成本，5G的流量費用目前仍居高不下，使用時需要大量的費用花銷，此外，目前可以看到的5G建設(shè)趨勢是，基礎(chǔ)設(shè)施鋪得開，終端設(shè)備還比較少。 當前，AGV+5G的融合還只是初步階段，大多數(shù)企業(yè)乘5G浪潮只是作為一個戰(zhàn)略上的謀篇布局，真正落實的層面尚有非常大的潛在想象空間。然而技術(shù)的進步往往為一個產(chǎn)業(yè)帶來的是我們目前難以想象的發(fā)展，三四年前的4G時代，有多少人能想到現(xiàn)在手機支付與短視頻產(chǎn)業(yè)的崛起?；蛟S隨著技術(shù)的不斷迭代，5G將為移動機器人產(chǎn)業(yè)帶來的機遇與變革，將顛覆我們的想象。為了促進AGV產(chǎn)業(yè)與5G的融合，乘上時代浪潮，中國移動機器人（AGV-AMR）產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟特別選址上海，將在2020年11月4日的第三屆中國國際移動機器人（AGV-AMR）產(chǎn)業(yè)發(fā)展峰會暨物流集成商大會上首次重磅發(fā)布《5G+工業(yè)應(yīng)用機器人物流解決方案藍皮書》，敬請期待！