三、工作中的自主移動機器人

制造業

制造商使用AMR在整個工廠內運輸零件，并為機器提供原料。AMR由一個移動基地組成，可以裝載集裝箱或操作設備，包括機器人手臂。一些AMR的結構還可以拖動一個集裝箱。迄今為止，在幾乎所有的移動式應用中，在任何時候都只有底座或操縱器中的一個在移動。

從技術上和確保安全的角度來看，協調底座和操縱器的運動是很復雜的，但我們可以期待看到更多的應用，其中兩者都在同時運動。例如，配備了三維視覺系統的機械臂可以在底座移動時對其運輸的部件進行質量檢查。

AMR更加靈活，而且比叉車更安全。然而，AMR和叉車之間的區別開始變得模糊了。AMR可以配備貨叉，現在已經開始承載通常由叉車運輸的重物。例如，汽車制造商正在測試使用AMR將車身從一個生產站運送到另一個生產站，以取代傳送帶，節省空間，同時也使汽車制造商在重新配置生產線方面有更大的靈活性。

然而，AMR為制造商提供的顯著好處不僅僅是簡單的取貨和搬運。它們可以被用來提高整個制造過程的效率。例如，AMR可以與企業資源規劃（ERP）或制造執行系統（MES）以及生產單元中的機器人或其他機器相連接。AMR通過ERP或MES系統得到新訂單的通知，然后可以通知生產單元中的機器人，它正在運送新批次的零件，自動觸發它們啟動。配備視覺系統的AMR可以在生產過程的每個階段檢查零件。這意味著不符合標準的零件不會被進一步加工，只是在最后的檢查中被拒絕組裝。

AMR移動汽車車體。圖片來源：baer-automation

AMR也是模塊化生產模式（有時也稱為"矩陣生產"）的重要推動者。一般來說，制造商越來越希望將在正確的時間和地點取貨和運貨的任務--一般稱為"內部物流"--從實際的制造過程中分離出來，以提高成本效率，并使生產計劃有更大的靈活性。模塊化生產進一步推進了這一概念，不僅將物流和生產分開，而且還將端到端的制造過程分割開來，使一種產品的生產不再是線性的，而是被分割成模塊化的"站"。

隨著制造商面臨越來越大的壓力，需要生產更多的產品變體，而需求又不盡相同，線性生產系統固有的不靈活性變得更加昂貴。例如，一個汽車制造商可能已經為兩種新的汽車型號建立了兩條完全不同的生產線，但后來發現對A型的需求比對B型的需求要高得多。線性生產線的另一個缺點是，如果流程的上游出現了瓶頸，下游的流程就會被延遲，這是非常昂貴的。模塊化生產旨在通過非線性和高適應性的生產過程來克服這些問題。

在模塊化生產模式中，操作員、機器人和其他加工設備在單個生產單元中執行特定任務，如鉚接、焊接或組裝。AMR將完成任務所需的所有部件從倉庫帶到單元，然后將完成的部件或子組件帶到下一個單元進行進一步加工。AMR通過車隊管理系統（反過來連接到MES或ERP系統）被指示到哪個單元，并可以通知單元中的機器人為手頭的任務下載特定產品變量的程序。這不僅提高了生產的靈活性，而且還通過減少通常需要在生產車間儲存零件的空間，直到在線性過程的相關階段需要時才會優化成本。

生產單元可以是專門用于某項任務的，也可以是靈活的--例如，單元中的機器人有不同的工具可供選擇，并為AMR或生產管理系統所傳達的任務選擇合適的工具。

一些制造商正在采用一種混合方法，即在一條直線生產線上執行所有產品變體的共同任務，而定制和重新配置成本較高的任務則在模塊化單元中進行，由AMR在單元和生產線之間運輸零件。在未來，AMR將越來越多地成為制造業中完整的機器人解決方案的支柱。與其購買一臺機器（例如工具）和一個機器人，制造商將能夠選擇一個工具解決方案，包括一個配備正確工具的機器人手臂的移動基地，可以通過引導機器人手臂來學習。對于擁有傳統生產設備的制造商來說，這種情況在短期或中期內可能在經濟上是不可行的。

案例研究：制造業部件和物料運輸

歐姆龍的移動機器人，圖片來源：歐姆龍

丹麥制造商VOLA實施了一個移動機器人車隊，將一箱箱的產品從一個地方運到另一個地方，取代了對傳送帶的需求。一個由9臺歐姆龍的AMR組成的車隊通過車隊管理系統進行協調，將空的手提箱帶給工人，工人掃描這些手提箱，看他們需要生產什么。然后，將組裝好的零件裝入周轉箱，由機器人運送到倉庫。使用AMR意味著VOLA可以在必要時輕松地重新配置工廠布局。在此閱讀完整的案例研究。

庫卡公司的AMR在梅賽德斯-奔馳工廠的應用

在位于德國阿克薩雷的梅賽德斯-奔馳圖爾克工廠，庫卡公司的AMR在裝配線上運輸卡車駕駛室部件。AMR是全方位的移動平臺，連接各個裝配工段并取代輸送機。它們在整個工廠內運輸卡車駕駛室和駕駛室內飾，節省了傳統輸送機的空間。AMRs在集成到生產線的充電站自動充電，確保AMRs可以持續運行。點擊這里查看完整的案例研究。

在戴姆勒第56號工廠，傳統的裝配線被選定生產區域的無人駕駛運輸系統所取代，例如在裝飾線的開始。只需重新定義無人駕駛運輸系統的軌道，就有可能從裝配操作轉變為循環操作，即車輛保持在原位，不沿生產線連續移動。這對于安裝滑動玻璃屋頂這樣的任務是有意義的。通過使用無人駕駛運輸系統，可以在不影響總體生產布局的情況下擴大單個裝配單元。人工智能初創公司Energy Robotics與波士頓動力公司和德國默克公司合作，為該公司的熱力廢氣處理設施開發一個檢測機器人。該工廠包含一些必須經常監測的維修密集型部件。能源機器人公司設計了一個應用程序，使波士頓動力公司的Spot機器人能夠執行監測冷卻水位和檢查冷凝水是否積聚的任務。它還可以檢測有缺陷的電線，并使用熱成像檢查泵組件的溫度。

戴姆勒第56號工廠

一家德國汽車OEM廠商通過史陶比爾的高負載AMR自動運輸箱子，提高了其內部物流的效率，該AMR可以一次性移動20噸。這一應用取代了手動的單箱托盤運輸。最先進的導航軟件允許在工廠車間進行無縫集成，而無需對現有的基礎設施進行任何修改。AMR與客戶的ERP系統相連，實現了數據驅動的決策。

史陶比爾高有效載荷AMR，圖片來源：史陶比爾

然而，從長遠來看，隨著制造商從頭開始建立生產線，我們可以預期這種模式和其他完整的機器人解決方案的變種將變得更加廣泛。它們也被用于檢查生產車間，以確保安全和及早發現機器的磨損。檢查機器人的市場正在蓬勃發展，2019年的單位銷售量比2018年12增長了32%。大多數移動檢查機器人是輪式的，但也有一些腿式機器人在工廠工作，因為必須要經過談判。

Merck 公司工廠的檢測機器人

隨著移動機器人技術的發展，我們可以期待看到更多與生產員工一起工作的檢測機器人。包括深度學習和無監督學習在內的算法的發展將擴大檢測機器人的能力。例如，目前，機器人必須被"教導"什么是量具的正確讀數，通過顯示量具表盤在正確位置的標記圖像。隨著時間的推移，機器人將能夠通過觀察機器的正確位置而獨立學習。機器人還將獲得對其環境的語義理解，這將使它們能夠對遇到的情況作出適當的反應--例如，機器人將能夠識別地板上的水坑是需要立即注意的漏油。視覺系統和傳感器的進步意味著機器人可以檢查裂縫、空洞和正確的排列。