移動機器人(AGV/AMR)行業(yè)：繁榮發(fā)展，融合創(chuàng)新

文/張雷

中國移動機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主席

新松機器人自動化股份有限公司副總裁兼移動機器人BG總裁

“繁榮發(fā)展”是2021年國內(nèi)移動機器人（AGV/AMR）產(chǎn)業(yè)留給人們的深刻印象。特別是在受到疫情影響和外部環(huán)境持續(xù)振蕩的情況下，移動機器人產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了原材料價格上漲、芯片短缺、工程交付困難等一系列考驗，仍呈現(xiàn)出砌紅堆綠、百花齊放的繁榮景象，著實令人感到十分欣喜。

目前，在智能制造領(lǐng)域，移動機器人已成為許多工廠的標(biāo)配，成為不可或缺的關(guān)鍵一環(huán)。一方面，移動機器人很好地滿足了傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型過程中的生產(chǎn)、運輸、倉儲、服務(wù)等環(huán)節(jié)的智能化需求；另一方面，與人工智能（AI）及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展相疊加，創(chuàng)造出許多高質(zhì)量、具有商業(yè)價值的新場景。這些又進而推動了移動機器人產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。

一、2021年移動機器人（AGV/AMR）行業(yè)發(fā)展回顧

1.市場需求爆發(fā)，銷售額突破百億元

根據(jù)新戰(zhàn)略移動機器人產(chǎn)業(yè)研究所的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2021 年中國市場共銷售工業(yè)應(yīng)用移動機器人（AGV/AMR)72000臺，較2020年增長75.61%；市場銷售額成功突破百億元大關(guān)，達到126億元，同比增長64%。預(yù)計未來十到二十年，國內(nèi)移動機器人產(chǎn)業(yè)將繼續(xù)高速增長，有望挺進千億元市場規(guī)模。

2021年雖然繼續(xù)受到疫情的影響，但國內(nèi)移動機器人市場仍然保持較高的發(fā)展速度。在移動機器人應(yīng)用的各個行業(yè)領(lǐng)域中，汽車裝配、3C電子、第三方物流、半導(dǎo)體、航空航天及港口碼頭、快消食品等傳統(tǒng)行業(yè)需求繼續(xù)擴大；得益于碳排放政策影響，在新能源電池、光伏等領(lǐng)域出現(xiàn)爆發(fā)式增長，移動機器人已成為這些行業(yè)投產(chǎn)、擴產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)解決方案。各種與生產(chǎn)工藝深度結(jié)合的新產(chǎn)品批量涌現(xiàn)，提高了生產(chǎn)的自動化、智能化水平，為企業(yè)減員增效起到了關(guān)鍵作用。

值得關(guān)注的是，盡管汽車行業(yè)仍是應(yīng)用移動機器人最為廣泛的行業(yè)，但由于受行業(yè)景氣度的影響，汽車行業(yè)所占移動機器人應(yīng)用市場份額的比重有所下降。與此形成對照的是，供應(yīng)鏈及第三方物流、新零售已成為倉儲分揀機器人最為主要的應(yīng)用領(lǐng)域，銷量增長明顯。相較于2020年，移動機器人在3C電子/家電行業(yè)的應(yīng)用占比有所提升，在國內(nèi)外快遞電商領(lǐng)域的業(yè)務(wù)量也在擴大，這與這些行業(yè)在疫情長期影響下快速布局和完善供應(yīng)鏈體系有著直接關(guān)系。

2.資本的持續(xù)投入，改變著移動機器人產(chǎn)業(yè)格局

作為現(xiàn)代智能制造的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域之一，移動機器人行業(yè)一直因其巨大的市場發(fā)展空間和重要的戰(zhàn)略意義，而深受資本市場的青睞。2021年，資本對于該領(lǐng)域的投入十分引人注目。

據(jù)中國移動機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和新戰(zhàn)略移動機器人產(chǎn)業(yè)研究所數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2021年中國工業(yè)應(yīng)用移動機器人領(lǐng)域共發(fā)生29起融資事件，總計金額超過40億元人民幣。總體看來，資本對移動機器人賽道的投入正在加大，更青睞細(xì)分品類的頭部企業(yè)，間接加速了相關(guān)企業(yè)的產(chǎn)品快速落地及市場持續(xù)拓展，同時也將行業(yè)發(fā)展推向了新的高潮。

在資本的助力之下，創(chuàng)新企業(yè)不斷涌現(xiàn)，原有的競爭格局被迅速打破。而在帶來創(chuàng)新突破的同時，資本的沖擊也給整個行業(yè)帶來強烈的震蕩，許多企業(yè)都不得不面對更加激烈，甚至是非理性的價格競爭，這導(dǎo)致行業(yè)利潤率普遍下降?？梢哉f，資本的介入正在深刻改變著移動機器人行業(yè)，而如何正確引導(dǎo)資本發(fā)揮積極作用，將是行業(yè)需要深度思考的問題。

3.推進技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，支撐行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展

汽車生產(chǎn)物流中的拖車型移動機器人

移動機器人在IC裝備行業(yè)中的應(yīng)用

為了保證中國移動機器人產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速、健康發(fā)展，產(chǎn)業(yè)需要建立科學(xué)、統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系（包括數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)和安全防護體系等），以此來協(xié)調(diào)供需關(guān)系，優(yōu)化競爭秩序，改善市場環(huán)境，從而促進行業(yè)長久發(fā)展。

中國移動機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟始終將標(biāo)準(zhǔn)制定放在重要位置，2019年6月在杭州成立標(biāo)準(zhǔn)管理委員會（簡稱“標(biāo)委會”），2020年發(fā)布首批六項團體標(biāo)準(zhǔn)，在2021年底又發(fā)布第二批四項團體標(biāo)準(zhǔn)，這使產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的標(biāo)準(zhǔn)體系進一步得到充實和完善，為行業(yè)的規(guī)范發(fā)展打下了堅實基礎(chǔ)。今后，產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟標(biāo)委會將會繼續(xù)穩(wěn)步發(fā)展其標(biāo)準(zhǔn)化體系，計劃未來幾年中每年組織制定3～5項新標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)委會章程與管理辦法也將逐步完善。

圖1 2015～2021中國工業(yè)應(yīng)用移動機器人(AGV/AMR)市場新增量(臺)與增長率(%)

圖2 2015～2021中國工業(yè)應(yīng)用移動機器人(AGV/AMR)市場規(guī)模(億元)與增長率(%)

由產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)具有及時、公正、包容性強的特點，符合行業(yè)快速發(fā)展的需要；而通過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的參編企業(yè)向客戶、向行業(yè)宣傳標(biāo)準(zhǔn)，有利于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的快速推廣和普及。同時，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的形成也將為未來國家標(biāo)準(zhǔn)的制定提供寶貴經(jīng)驗，有助于加速相關(guān)國標(biāo)體系的形成和完善。

4.缺乏專業(yè)人才與復(fù)合人才培養(yǎng)機制，已成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸

隨著移動機器人產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展及技術(shù)的不斷迭代，對相關(guān)技術(shù)人才的需求也在激增。目前，移動機器人領(lǐng)域的技術(shù)人才非常稀缺，特別在算法設(shè)計、軟件開發(fā)、機械設(shè)計、電氣設(shè)計、項目實施等方面，人才缺口尤其明顯。

近幾年，互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)以其優(yōu)厚的薪資待遇吸引了高校大部分軟件、算法類的畢業(yè)生，而實體制造行業(yè)吸引人才的能力則遠遠落后于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)。目前，移動機器人行業(yè)獲取人才的方式主要是對高校畢業(yè)生中其他專業(yè)的人才進行二次教育和培養(yǎng)，有一些企業(yè)甚至干脆在同行之間挖人，這從長遠來講并非解決之道，反而會給行業(yè)發(fā)展制造混亂。

移動機器人是一門綜合的交叉學(xué)科，涉及到計算機科學(xué)、機械工程、電子工程等多門學(xué)科，集軟硬件于一體，未來應(yīng)該走加強產(chǎn)學(xué)研合作這條路，建立良性的移動機器人人才生態(tài)系統(tǒng)。通過企業(yè)與高校、科研機構(gòu)的緊密聯(lián)合，將會更加有效地發(fā)揮各自優(yōu)勢，更好地解決行業(yè)人才輸送問題。

二、2022年移動機器人市場與技術(shù)發(fā)展趨勢展望

1.技術(shù)與應(yīng)用深度融合，形成緊貼行業(yè)需求的解決方案

縱觀移動機器人的發(fā)展過程，可以看到移動機器人技術(shù)正在與各種應(yīng)用深度融合，從而形成多種多樣的行業(yè)解決方案。通過這種融合，移動機器人能夠快速與人工智能、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)相結(jié)合，形成眾多能夠貼合具體應(yīng)用需求的有影響力的產(chǎn)品。如，適合新能源電池生產(chǎn)的自動掛接機器人、能進行快速分揀的料箱機器人、雙車聯(lián)動重卡裝配線機器人等等。

未來幾年，這種技術(shù)與應(yīng)用深度融合的趨勢將會延續(xù)和發(fā)展。移動機器人行業(yè)將會打造更明確的價值輸出，通過各種創(chuàng)新平臺加速實現(xiàn)技術(shù)與應(yīng)用之間的整合，而這種核心技術(shù)與應(yīng)用場景橫向結(jié)合的方式，也正是移動機器人行業(yè)普及發(fā)展的一個重要特點。

2.自然導(dǎo)航走向3D，需要適應(yīng)變化的環(huán)境

移動機器人能夠高效、智能、靈活地運行，有賴于其導(dǎo)航技術(shù)。目前，2D視覺導(dǎo)航和2D激光導(dǎo)航在移動機器人領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)十分成熟，但3D視覺導(dǎo)航和3D激光導(dǎo)航還處于發(fā)展階段。3D導(dǎo)航技術(shù)由于具有更好的環(huán)境適應(yīng)性，預(yù)計未來會有更大發(fā)展空間。

在3D視覺導(dǎo)航方面，基于特征點的3D導(dǎo)航技術(shù)最早得到應(yīng)用，在光照條件比較好的情況下，已能夠在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)機器人的自動導(dǎo)航運行。通過全局優(yōu)化和回環(huán)處理，改善3D建模的質(zhì)量，提高定位精度，通過人工智能方法提高機器人在不同環(huán)境光照條件下的魯棒性，這將是視覺導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展的方向。

在3D激光導(dǎo)航方面，現(xiàn)已取得非常明顯的進展，并在一部分場景中開始投入實際應(yīng)用。3D激光導(dǎo)航克服了2D導(dǎo)航的缺點，適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的能力顯著增強，是移動機器人近期發(fā)展的主要方向。相對來說，3D激光導(dǎo)航的成本較高，相關(guān)的計算也更加復(fù)雜，但隨著自動駕駛技術(shù)發(fā)展，相關(guān)部件的成本有可能進一步降低，屆時3D激光導(dǎo)航的應(yīng)用將更加普及。

動態(tài)環(huán)境是移動機器人自然導(dǎo)航所面對的主要困難之一。動態(tài)環(huán)境中既包含行人、車輛等高頻運動的物體，也可能包含一些緩慢/低頻移動的物體，如移動的生產(chǎn)線等。要有效克服動態(tài)環(huán)境帶來的困難，未來Lifelong SLAM技術(shù)將走向應(yīng)用。這種技術(shù)是指在移動機器人使用過程中全程啟用對環(huán)境模型的自動修改和更新，這對SLAM技術(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性提出很大挑戰(zhàn)。該技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用將進一步擴展移動機器人的應(yīng)用領(lǐng)域，為在眾多動態(tài)環(huán)境場景中使用移動機器人打下基礎(chǔ)。

3.從物料搬運到作業(yè)單元，末端識別將在應(yīng)用層次深度迭代

移動機器人在誕生之初主要用于物料的搬運輸送，即使執(zhí)行一些其他作業(yè)也是比較簡單的操作（如托盤移載或頂升）。隨著技術(shù)提升，移動機器人越來越多被直接作為末端的精確操縱工具使用，如具有視覺調(diào)整能力的復(fù)合機器人、高位自調(diào)整無人叉車等。在這些應(yīng)用中，移動機器人不再是簡單的搬運設(shè)備，而是成為一種具有感知和調(diào)整能力的作業(yè)單元。這要求移動機器人不僅需要具有末端精確檢測與定位的能力，同時還需要具有對其執(zhí)行機構(gòu)（如車載機械手）的實時調(diào)整能力。

可以預(yù)見的是，機器視覺、人工智能等技術(shù)越來越多地成為末端精準(zhǔn)定位的技術(shù)支撐，移動機器人技術(shù)正在跟AI、視覺等技術(shù)密切結(jié)合，從而給未來發(fā)展帶來更大空間。

4.強大的管理調(diào)度，通過算法指揮硬件發(fā)揮最大效能

在未來的移動機器人應(yīng)用中，成百上千臺機器人規(guī)模化集群作業(yè)將成為發(fā)展必然。這不僅需要調(diào)度系統(tǒng)能夠接入各種類型的機器人，在統(tǒng)一的環(huán)境下完成作業(yè)調(diào)度，還需要更加智能的多機器人調(diào)度算法，使眾多機器人能夠準(zhǔn)確、高效地協(xié)同工作；同時，移動機器人管理系統(tǒng)還將會面臨運行路線和任務(wù)頻繁變更的挑戰(zhàn)，以及要求移動機器人具有避障繞行能力，而所有這一切都將由管理調(diào)度系統(tǒng)來完成。

隨著當(dāng)前智能制造、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及人工智能技術(shù)的推廣，移動機器人調(diào)度系統(tǒng)技術(shù)也將快速發(fā)展，成為未來移動機器人系統(tǒng)管理性能提升的核心保障。

三、結(jié)束語

經(jīng)過多年的努力和發(fā)展，中國移動機器人行業(yè)從零部件到整機、從核心算法到系統(tǒng)解決方案等一系列環(huán)節(jié)都實現(xiàn)重大突破，建立了相對完備的供應(yīng)鏈和研發(fā)體系。中國機器人行業(yè)“缺芯少魂”、大而不強的狀況正在逐步得到改善，正朝著核心零部件和核心軟件自主可控的方向堅實邁進。

放眼望去，移動機器人行業(yè)目前正在有條不紊地前進；而細(xì)心觀察，眾多創(chuàng)新已悄然發(fā)生，整個行業(yè)正在積能蓄力、醞釀著新一輪的變革和爆發(fā)。我們有理由相信，在大家的共同努力下，中國移動機器人行業(yè)一定能夠繼續(xù)蓬勃發(fā)展，并將在未來的全球競爭中實現(xiàn)超越和引領(lǐng)。