帮工业车辆配备“眼睛”,未来机器人为佛山智能制造提供又一可能

来源:佛山新闻网 时间:2018-06-13 18:44
  文:佛山新闻网 林海咏
李陆洋
  随着“智能制造2025”国家战略的不断推进,技术生产领域“机器换人”已是大势所趋。来自香港的未来机器人有限公司(下简称“未来机器人”)通过世界领先的视觉(相机)定位导航技术,实现对工业车辆,如叉车、牵引车、港口机械等无人化升级改造,在电商物流、汽车零部件、日化、食品、家电等行业拥有大量成功案例。
  相较于行业竞争对手,未来机器人的产品采用的传感器结构简单、成本低,意味着产品性价比较高;其次,产品投用无需客户改造现有的应用环境,施工周期也大大缩短,对各类复杂应用场景,未来机器人的产品还有强大的自适性。
  2016年,未来机器人执行董事李陆洋在佛山南海桂城创立了未来机器人的全资子公司——视航机器人(佛山)有限公司(下简称“视航”),致力于帮助佛山制造业企业“机器换人”,实现产业升级。
  视觉定位导航技术提升工业无人驾驶车辆性价比
  近年来,无人驾驶一直是科技界很火热的话题。早在2011年,在香港中文大学修读机械与自动化工程博士学位的李陆洋就和他的团队从事自热环境下基于视觉的低速无人驾驶技术的研发。2015年,作为带头人之一的李陆洋,组建了未来机器人,这就是日后视航的母公司。团队在香港创业期间曾参与完成了香港GRF、ITF以及国家863等重大机器人研发项目,为公司的发展积累了大量的数据和经验。
  李陆洋认为,要实现全路段的无人驾驶,还有很长的一段路要走。要让无人驾驶技术得到提升,就要在一些应用场景上率先推广,而这些应用场景必须按照市场刚需来选取。
  在不少企业仓库、港口物流园里,往往可以见到工人驾驶着叉车、牵引车等工业车辆在暴晒、酷热或是严寒的环境下,执行着重复性的繁重的劳动作业。近年来,这些行业的用工难问题日益浮现,企业也有较高的机器无人化需求。据数据统计,全中国有300万台工业车辆,400万名叉车工人,且目前在岗工业车辆司机的年龄普遍偏高,司机招聘成为困扰企业的难题。李陆洋敏锐地意识到,这无疑是一个“机器换人”的广阔市场,工业车辆是最佳的无人驾驶应用场景之一。
  在过往,实现工业车辆无人驾驶功能,主要靠“激光+反射板”技术。其利用激光的三角测距原理来测量周围物体与自身的距离,算法较易实现,但固定反射板的方式不仅对场地施工带来困难,也在一定程度上限制了无人车辆的路线选择。此外,该技术在工业领域成本太高,也限制了技术的发展。
  如何寻找一款性价比更高的环境感知方案,实现工业车辆的无人化应用?李陆洋和他的团队选择以视觉定位导航为切入点,通过在工业车辆上加装“眼睛”,即智能视觉导航模块,配合调度软件系统,让工业车辆实现无人化操作。
  智能视觉导航模块
  智能视觉导航模块借助单目摄像头对周围环境进行光学处理,逐步编绘场景地图。通过图像特征信息分析还原车辆所在位置,识别物体种类、大小和位姿,并根据调度软件系统提供的指令,实现工业车辆的日常作业,如货物分拣、运输、装箱等。这其中,应用了视觉实时定位技术、视觉伺服控制技术、视觉智能避障技术以及视觉SLAM技术,而视觉SLAM技术是在工业车辆无人驾驶领域首次运用。
  什么是SLAM?
  SLAM (simultaneous localization and mapping),也称为CML (Concurrent Mapping and Localization), 即时定位与地图构建,或并发建图与定位。问题可以描述为:将一个机器人放入未知环境中的未知位置,是否有办法让机器人一边逐步描绘出此环境完全的地图,所谓完全的地图(a consistent map)是指不受障碍行进到房间可进入的每个角落。
  SLAM最早由Smith、Self和Cheeseman于1988年提出。 由于其重要的理论与应用价值,被很多学者认为是实现真正全自主移动机器人的关键。
  李陆洋以智能视觉导航模块接入工业车辆,实现了动态环境中的视觉定位和SLAM建图、视觉伺服运动控制、动态环境中的实时避撞等多项关键技术的突破。更为重要的是,相比激光导航工业无人车辆,视觉传感器的成本更低,视觉导航模块大大降低了工业车辆的无人化硬件成本。就以目前对人工叉车进行无人化升级改造为例,两年内就能够收回成本。另外,即便在再复杂的场景下,客户也无需对现场进行任何改变,工业车辆能够凭借灵活性较高的视觉导航模块,实现高效(直线速度2m/s,过弯速度1.5m/s(过弯不停车))、高精度(位置误差<1cm)、高稳定性(失误率<0.1%)的自主导航,适应工业复杂环境的应用。
  在许多工业作业中,往往是复杂的流程场景。有见及此,李陆洋和他的团队研发的调度软件系统搭载了多机器人调度技术,同时对接已整合定位、运动控制、路径规划和多机调度等功能的视觉导航模块,实现对机器人群控制,解决机器人群同时进行流程作业的问题。该项技术最多同时能调度120个机器人,一小时内完成800项任务,使工作效率得以大大提升。
  佛山肥沃产业土壤滋润企业发展
  2016年,南海区人才办来到香港调研,参观了未来机器人。李陆洋回忆,当时人才办领导向他谈到了一个问题:“香港拥有良好的技术和人才,但因落地成本太高,机器人要在香港实现应用转化缺乏相应的土壤。而毗邻香港的南海,不少本土制造企业正走转型升级的道路,对机器人应用有迫切的需求。你们团队有否考虑来南海实现产品落地,开拓市场?”
  也是机缘巧合,当时佛山推出了佛山市创新人才团队项目的评选,李陆洋带领他的团队参评,并顺利入选,得到佛山市、南海区和桂城街道三者发出的超千万投资。南海毗邻港澳、拥有低创业成本以及成熟的应用场景,这些优点无不吸引着李博士。同年,李博士选择在南海桂城三山新城设立视航机器人(佛山)有限公司,负责项目的研发和投用。
  视航机器人( 佛山)有限公司落户三山的丰树国际创智园有限公司落户三山的丰树国际创智园 。
  经过两年的发展,视航目前拥有30多人的团队,从事产品的研发、调试和生产。在佛山,广东景兴健康护理实业股份有限公司以及佛山市南海区华新彩印厂等知名企业都是视航的客户。李陆洋说,随着产品在佛山实现产业化、落地推广,产品的成熟度和销售量也因客户的积累而逐年增长,公司的估值也随之上升。
  李陆洋介绍,公司目前业务主要集中在电动叉车、牵引车的无人化改造,视觉导航模块可应用在叉车、牵引车、港口机械等场景。此外,视航还与国内和国际上知名的叉车生产企业合作,研发了视觉导航托盘式无人叉车,视觉导航平衡重式无人叉车以及视觉导航前移式无人叉车,极好地满足了各个生产场景的需要。
  视觉导航托盘式无人叉车
  视觉导航平衡重式无人叉车
  李陆洋表示,视航目前专注于叉车、牵引车等工业车辆的无人化改造,增强车辆对客户场景的理解。未来,视航会考虑把视觉导航模块加入更多户外应用场景中去。
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(责任编辑:熊翊廷)