三、工作中的自主移动机器人

制造业

制造商使用AMR在整个工厂内运输零件，并为机器提供原料。AMR由一个移动基地组成，可以装载集装箱或操作设备，包括机器人手臂。一些AMR的结构还可以拖动一个集装箱。迄今为止，在几乎所有的移动式应用中，在任何时候都只有底座或操纵器中的一个在移动。

从技术上和确保安全的角度来看，协调底座和操纵器的运动是很复杂的，但我们可以期待看到更多的应用，其中两者都在同时运动。例如，配备了三维视觉系统的机械臂可以在底座移动时对其运输的部件进行质量检查。

AMR更加灵活，而且比叉车更安全。然而，AMR和叉车之间的区别开始变得模糊了。AMR可以配备货叉，现在已经开始承载通常由叉车运输的重物。例如，汽车制造商正在测试使用AMR将车身从一个生产站运送到另一个生产站，以取代传送带，节省空间，同时也使汽车制造商在重新配置生产线方面有更大的灵活性。

然而，AMR为制造商提供的显著好处不仅仅是简单的取货和搬运。它们可以被用来提高整个制造过程的效率。例如，AMR可以与企业资源规划（ERP）或制造执行系统（MES）以及生产单元中的机器人或其他机器相连接。AMR通过ERP或MES系统得到新订单的通知，然后可以通知生产单元中的机器人，它正在运送新批次的零件，自动触发它们启动。配备视觉系统的AMR可以在生产过程的每个阶段检查零件。这意味着不符合标准的零件不会被进一步加工，只是在最后的检查中被拒绝组装。

AMR移动汽车车体。图片来源：baer-automation

AMR也是模块化生产模式（有时也称为"矩阵生产"）的重要推动者。一般来说，制造商越来越希望将在正确的时间和地点取货和运货的任务--一般称为"内部物流"--从实际的制造过程中分离出来，以提高成本效率，并使生产计划有更大的灵活性。模块化生产进一步推进了这一概念，不仅将物流和生产分开，而且还将端到端的制造过程分割开来，使一种产品的生产不再是线性的，而是被分割成模块化的"站"。

随着制造商面临越来越大的压力，需要生产更多的产品变体，而需求又不尽相同，线性生产系统固有的不灵活性变得更加昂贵。例如，一个汽车制造商可能已经为两种新的汽车型号建立了两条完全不同的生产线，但后来发现对A型的需求比对B型的需求要高得多。线性生产线的另一个缺点是，如果流程的上游出现了瓶颈，下游的流程就会被延迟，这是非常昂贵的。模块化生产旨在通过非线性和高适应性的生产过程来克服这些问题。

在模块化生产模式中，操作员、机器人和其他加工设备在单个生产单元中执行特定任务，如铆接、焊接或组装。AMR将完成任务所需的所有部件从仓库带到单元，然后将完成的部件或子组件带到下一个单元进行进一步加工。AMR通过车队管理系统（反过来连接到MES或ERP系统）被指示到哪个单元，并可以通知单元中的机器人为手头的任务下载特定产品变量的程序。这不仅提高了生产的灵活性，而且还通过减少通常需要在生产车间储存零件的空间，直到在线性过程的相关阶段需要时才会优化成本。

生产单元可以是专门用于某项任务的，也可以是灵活的--例如，单元中的机器人有不同的工具可供选择，并为AMR或生产管理系统所传达的任务选择合适的工具。

一些制造商正在采用一种混合方法，即在一条直线生产线上执行所有产品变体的共同任务，而定制和重新配置成本较高的任务则在模块化单元中进行，由AMR在单元和生产线之间运输零件。在未来，AMR将越来越多地成为制造业中完整的机器人解决方案的支柱。与其购买一台机器（例如工具）和一个机器人，制造商将能够选择一个工具解决方案，包括一个配备正确工具的机器人手臂的移动基地，可以通过引导机器人手臂来学习。对于拥有传统生产设备的制造商来说，这种情况在短期或中期内可能在经济上是不可行的。

案例研究：制造业部件和物料运输

欧姆龙的移动机器人，图片来源：欧姆龙

丹麦制造商VOLA实施了一个移动机器人车队，将一箱箱的产品从一个地方运到另一个地方，取代了对传送带的需求。一个由9台欧姆龙的AMR组成的车队通过车队管理系统进行协调，将空的手提箱带给工人，工人扫描这些手提箱，看他们需要生产什么。然后，将组装好的零件装入周转箱，由机器人运送到仓库。使用AMR意味着VOLA可以在必要时轻松地重新配置工厂布局。在此阅读完整的案例研究。

库卡公司的AMR在梅赛德斯-奔驰工厂的应用

在位于德国阿克萨雷的梅赛德斯-奔驰图尔克工厂，库卡公司的AMR在装配线上运输卡车驾驶室部件。AMR是全方位的移动平台，连接各个装配工段并取代输送机。它们在整个工厂内运输卡车驾驶室和驾驶室内饰，节省了传统输送机的空间。AMRs在集成到生产线的充电站自动充电，确保AMRs可以持续运行。点击这里查看完整的案例研究。

在戴姆勒第56号工厂，传统的装配线被选定生产区域的无人驾驶运输系统所取代，例如在装饰线的开始。只需重新定义无人驾驶运输系统的轨道，就有可能从装配操作转变为循环操作，即车辆保持在原位，不沿生产线连续移动。这对于安装滑动玻璃屋顶这样的任务是有意义的。通过使用无人驾驶运输系统，可以在不影响总体生产布局的情况下扩大单个装配单元。人工智能初创公司Energy Robotics与波士顿动力公司和德国默克公司合作，为该公司的热力废气处理设施开发一个检测机器人。该工厂包含一些必须经常监测的维修密集型部件。能源机器人公司设计了一个应用程序，使波士顿动力公司的Spot机器人能够执行监测冷却水位和检查冷凝水是否积聚的任务。它还可以检测有缺陷的电线，并使用热成像检查泵组件的温度。

戴姆勒第56号工厂

一家德国汽车OEM厂商通过史陶比尔的高负载AMR自动运输箱子，提高了其内部物流的效率，该AMR可以一次性移动20吨。这一应用取代了手动的单箱托盘运输。最先进的导航软件允许在工厂车间进行无缝集成，而无需对现有的基础设施进行任何修改。AMR与客户的ERP系统相连，实现了数据驱动的决策。

史陶比尔高有效载荷AMR，图片来源：史陶比尔

然而，从长远来看，随着制造商从头开始建立生产线，我们可以预期这种模式和其他完整的机器人解决方案的变种将变得更加广泛。它们也被用于检查生产车间，以确保安全和及早发现机器的磨损。检查机器人的市场正在蓬勃发展，2019年的单位销售量比2018年12增长了32%。大多数移动检查机器人是轮式的，但也有一些腿式机器人在工厂工作，因为必须要经过谈判。

Merck 公司工厂的检测机器人

随着移动机器人技术的发展，我们可以期待看到更多与生产员工一起工作的检测机器人。包括深度学习和无监督学习在内的算法的发展将扩大检测机器人的能力。例如，目前，机器人必须被"教导"什么是量具的正确读数，通过显示量具表盘在正确位置的标记图像。随着时间的推移，机器人将能够通过观察机器的正确位置而独立学习。机器人还将获得对其环境的语义理解，这将使它们能够对遇到的情况作出适当的反应--例如，机器人将能够识别地板上的水坑是需要立即注意的漏油。视觉系统和传感器的进步意味着机器人可以检查裂缝、空洞和正确的排列。