自主移动型机器人：能“走”多远？

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20世纪40年代，神经生理学家、控制论和机器人专家威廉·格雷·华特研制出第一代自主移动型机器人。

60年代约翰斯·霍普金斯大学研制出了用声呐探测周围环境被称作“野兽”的机器人。大约在同一时期斯坦福大学研制出了第一个能够推理自己行为的机器人。

当前自主移动型机器人一般由控制器、传感器、执行器和电力系统4部分组成。控制器由微处理器、嵌入式小型计算机组成。传感器则根据机器人的应用场景进行布置，主要有激光雷达、毫米波雷达以及摄像头组成。执行器主要有2种方式：一种是由车轮组成，另一种是由履带式构成。电力系统则是主要的动力来源。

自主移动型机器人的商业应用可追溯到20世纪90年代初。自主移动型机器人是工业机械臂之父约瑟夫·恩格尔伯格操刀设计的首款商用的自主移动型医用机器人。其功能主要包括帮助护士和工作人员搬运包括无菌用品、报告、化验样本以及邮件、餐盘等在内的物品。此后由于技术的进步与制造成本的降低，它开始在工业场景中频繁地出现。如今自主移动型机器人在工业、农业、商业环境中获得了应用。为了适应自主移动型机器人的需要，很多公司正在重新设计仓储方案。

自主移动型机器人的应用得益于激光雷达、毫米波雷达等感知技术的发展，让它们具备了路径规划和导航能力。Fetch Robotics公司首席执行官怀斯在2019年全球自主移动型机器人大会上表示：“大多数自主移动型机器人都是相似的，但它们工作方式的差异影响了它们在不同环境中的安全性和实用性。”她认为自主移动型机器人下一步需要发展传感器、里程测量、定位、地图、导航、避障和物体监测等关键技术，以凸显它们在行动、路径规划和决策方面的能力，使其适应更复杂的环境。

人工智能的发展将会使遥感、避障和物体识别的能力得到进一步的优化，并提高其安全性。从长远角度来看，人工智能、工业物联网、5G和云计算都可以与自主移动型机器人互联。这一趋势使自主移动型机器人的发展呈现出2种趋势。

其一，自主移动型机器人的兼容性在扩大。自主移动型机器人加入了智能接口，使得自主移动型机器人可以通过人工智能接口执行机器学习、深度学习等智能命令，进一步提升运行的准确度、速度、稳定性和安全性。智能接口使其具有了快速兼容其他新技术的能力。

其二，自主移动型机器人的感知能力在提高。例如，视觉增强能力。如今多数自主移动型机器人都配备了一系列复杂的传感器来检测周围的环境情况。这使得自主移动型机器人的行动更灵活，能够调整路线并适应不断变化的环境布局，而无需向自动导引车一样干预或重新安装制导基础设施。虽然，全方位实时感知在当前仍然存在技术困难，但这种趋势已经清晰可见。

自主移动型机器人在我国的大规模推广还面临决策选择的困境：

一方面，在全球化时代技术制高点要占领，另一方面，机器对人的替代导致的选择压力。毕竟我国的劳动密集型产业占比依然很大，而且多以中小企业为主，它们是吸纳就业的主要力量。但是到2030年，劳动力预计减少到9.6亿，到2050年将下降到8亿，这意味着我国接下来的时间将会面临工业智能化和劳动力逐步减少的局面。在人口总量衰减之前这段时间该如何决策？

我国的机器人制造产业当前与国外还有一定的差距，因此作为我国政府主导的“中国制造2025”的战略目标之一，机器人产业又是重点发展领域。中国有大约100多个不同领域的制造行业都在使用机器人技术，其中大多数刚刚开始实现自动化，因此还有巨大的提升空间。为了快速弥补技术和市场需求的鸿沟，政府可以通过增加R&D经费投入以及减免税收等方式促进机器人产业的发展，从而缩小技术差距与市场需求鸿沟。

目前，自主移动型机器人在我国应用最广泛的行业之一是物流业，应用于该行业的无论是自动引导型机器人还是自主移动型机器人的数量都在大幅增长，预计到2022年，销售额将超过30亿美元。与此同时，尽管在汽车行业，机器人使用规模非常大，但与其他行业相比，其对机器人的需求相对较低。自2016年以来，电子行业购买的机器人数量已经超过了汽车行业。

自主移动型机器人在过去30年里取得了巨大的进步，正在向更多的传统领域渗透。当下，各大公司都加大了相关的研发投入，推进自主移动型机器人升级的感知系统的研究有望在短期内取得突破，可以预见整个自主移动型机器人行业将呈现出快速发展的趋势。由于在相关领域的技术储备和人才储备，我国与国际先进水平差距不是很大，加上巨大市场与潜在的商业利益，我国完全可以实现换道超车。

来源| 学习日报

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