關(guān)鍵要點(diǎn)

?從倉(cāng)儲(chǔ)、制造到醫(yī)療健康和高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境，自主移動(dòng)機(jī)器人(AMR)正在重塑產(chǎn)業(yè)格局。

?先進(jìn)的傳感器和AI技術(shù)使AMR能夠檢測(cè)障礙物、動(dòng)態(tài)規(guī)劃路線，實(shí)時(shí)適應(yīng)不斷變化的情況。

?勞動(dòng)力短缺仍然是推動(dòng)各行業(yè)加速采用AMR的最主要因素。

工業(yè)機(jī)器人正經(jīng)歷第四次創(chuàng)新與變革浪潮，商品的生產(chǎn)、運(yùn)輸和管理方式正在被重寫。第一次浪潮帶來了固定式機(jī)器人，強(qiáng)調(diào)高精度和可重復(fù)性。第二次浪潮引入了移動(dòng)能力：最初依賴程序控制，隨后逐漸實(shí)現(xiàn)更高程度的自主化。第三次浪潮將多軸機(jī)器人與自主移動(dòng)機(jī)器人相結(jié)合，催生出移動(dòng)操作機(jī)器人。當(dāng)前興起的第四次浪潮，則聚焦于具備人形特征與能力的全自主機(jī)器人。每一次浪潮都意味著質(zhì)的飛躍，不僅擴(kuò)展了機(jī)器的功能邊界，也預(yù)示著機(jī)器人技術(shù)將在更深層面影響人類社會(huì)。

固定式自動(dòng)化時(shí)代

20世紀(jì)中期問世的固定式機(jī)械臂，通過自動(dòng)執(zhí)行焊接、裝配等重復(fù)且高精度的任務(wù)，重塑了工業(yè)生產(chǎn)線。它們受可編程邏輯控制器(PLC)的控制，通常被置于安全籠內(nèi)運(yùn)行，在速度、一致性和效率方面表現(xiàn)出色。盡管結(jié)構(gòu)僵化、動(dòng)作受限于預(yù)設(shè)程序，且?guī)缀鯚o法感知外部環(huán)境（僅關(guān)注有限作業(yè)空間），但機(jī)械臂為現(xiàn)代自動(dòng)化經(jīng)濟(jì)奠定了基礎(chǔ)。

掙脫束縛：邁向移動(dòng)化

機(jī)器人技術(shù)的第二次浪潮以自主移動(dòng)能力的引入為標(biāo)志。20世紀(jì)70年代至80年代，導(dǎo)引車(GV)沿著磁條、電線或條帶所標(biāo)記的固定路徑運(yùn)行，靈活性有限。任何路徑調(diào)整都需要額外投入，運(yùn)行線路較為僵化。因此，GV容易受到干擾，擴(kuò)展能力也受到制約。隨后出現(xiàn)的自動(dòng)導(dǎo)引車(AGV)摒棄了軌道和磁條，開始使用傳感器。AGV仍然按照預(yù)設(shè)路線運(yùn)行，但靈活性與可編程能力明顯提升。

自主移動(dòng)技術(shù)的興起

自主移動(dòng)機(jī)器人(AMR)掀開了工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的新篇章，彌合了靜態(tài)效率與動(dòng)態(tài)適應(yīng)能力之間的鴻溝，無需人工干預(yù)即可執(zhí)行任務(wù)。

得益于傳感器、AI和計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步，AMR摒棄了固定路線，轉(zhuǎn)而依賴實(shí)時(shí)感知和自適應(yīng)導(dǎo)航。與AGV相比，AMR的安裝成本更低，靈活性更高。憑借可靠的低延遲以太網(wǎng)/GMSL?連接、景深測(cè)量/LIDAR（光檢測(cè)和測(cè)距）以及SLAM（同步定位與地圖繪制）等技術(shù)，此類機(jī)器人能夠在復(fù)雜動(dòng)態(tài)環(huán)境中自主導(dǎo)航。如今，ADI公司正與自動(dòng)化系統(tǒng)領(lǐng)域的全球領(lǐng)軍企業(yè)Teradyne Robotics合作，推動(dòng)自主操作技術(shù)的發(fā)展。

“自主機(jī)器人不僅會(huì)移動(dòng)，還能“思考”！

與AGV不同，AMR具備情境感知能力。借助更豐富的傳感器配置和更先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，AMR展現(xiàn)出更強(qiáng)的適應(yīng)性，行為更接近人類。這種能力使AMR能夠檢測(cè)障礙物、動(dòng)態(tài)規(guī)劃路線，并根據(jù)操作需要確定任務(wù)優(yōu)先級(jí)，從而提升效率、靈活性、性能和可靠性。

AMR正在改變各行各業(yè)。比如，它們能夠在無人工監(jiān)管的情況下優(yōu)化倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)，如補(bǔ)貨和訂單履行；實(shí)現(xiàn)工廠車間的準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)；在醫(yī)院中安全運(yùn)送物資，協(xié)助開展傳染病患者護(hù)理工作。在化學(xué)品泄漏、野火等高風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景中，它們能夠進(jìn)入人類無法到達(dá)的區(qū)域，采集關(guān)健數(shù)據(jù)，確保作業(yè)連續(xù)性。

在動(dòng)態(tài)變化的環(huán)境中，AMR展現(xiàn)出傳統(tǒng)自動(dòng)化難以比擬的優(yōu)勢(shì)。尤其是在既有場(chǎng)地（棕地環(huán)境）和需頻繁重構(gòu)的運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景中，它們已成為推動(dòng)轉(zhuǎn)型的核心力量。通過與人類安全共存并協(xié)同作業(yè)，AMR為物流、履約中心和科研實(shí)驗(yàn)室等領(lǐng)域開辟了新的可能性。

自動(dòng)化和機(jī)器人市場(chǎng)趨勢(shì)

2030年將交付100萬臺(tái)移動(dòng)機(jī)器人1

預(yù)計(jì)到2030年底，移動(dòng)機(jī)器人的累計(jì)部署量將超過420萬臺(tái)。僅2030年一年，新增部署數(shù)量就將接近100萬臺(tái)（不含Amazon）。1

勞動(dòng)力短缺仍然是推動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人需求增長(zhǎng)的最重主要因素。1

麥肯錫近期對(duì)65位物流與供應(yīng)鏈領(lǐng)域的高管進(jìn)行了調(diào)查。結(jié)果顯示，70%的受訪者計(jì)劃在未來五年內(nèi)投入約1億美元用于自動(dòng)化升級(jí)，重點(diǎn)在于提升運(yùn)營(yíng)速度、增強(qiáng)流程穩(wěn)定性，并減少對(duì)人力的依賴。2

北美只有20%的倉(cāng)庫(kù)采用了某種形式的自動(dòng)化。3

北美倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化市場(chǎng)仍有80%的份額尚待開發(fā)。預(yù)計(jì)未來幾年，該市場(chǎng)的復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)到8.3%。3

挑戰(zhàn)

盡管移動(dòng)機(jī)器人在自主運(yùn)行方面取得了突破性進(jìn)展，但仍面臨諸多重大挑戰(zhàn)。高度多樣化的環(huán)境對(duì)先進(jìn)感知與推理能力提出了更高要求，同時(shí)也需要可靠的傳感器、AI和數(shù)據(jù)處理技術(shù)。然而，電池續(xù)航能力、載荷容量和互操作性的限制，阻礙了移動(dòng)機(jī)器人的廣泛部署。要克服這些挑戰(zhàn)，亟需在相關(guān)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大膽創(chuàng)新，并進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)。

?運(yùn)動(dòng)： BLDC運(yùn)動(dòng)控制、先進(jìn)的導(dǎo)航與定位硬件、軟件及AI，使機(jī)器人能夠保持位置并在復(fù)雜環(huán)境中導(dǎo)航；角度傳感器（編碼器）和慣性測(cè)量單元(IMU)能夠準(zhǔn)確測(cè)量加速度、方向和角速度。

?感知： 飛行時(shí)間(ToF)攝像頭專為精準(zhǔn)測(cè)量景深而打造，音頻傳感器可檢測(cè)人聲、存在性和活動(dòng)情況，提升了人機(jī)交互與協(xié)作的效率。

?電源： 有效的電源和電池管理是實(shí)現(xiàn)持續(xù)運(yùn)行、減少停機(jī)時(shí)間、確保性能可靠的關(guān)鍵。實(shí)時(shí)能量監(jiān)測(cè)能夠確保機(jī)器人有足夠的電力完成任務(wù)并返回充電站；同時(shí)，對(duì)移動(dòng)基座與其上安裝的機(jī)械臂之間的能量流動(dòng)進(jìn)行管理。

ADI與機(jī)器人制造商和工業(yè)終端用戶合作，共同應(yīng)對(duì)自主移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)行挑戰(zhàn)。通過直接接觸終端用戶，ADI可及時(shí)洞察當(dāng)前阻礙與新興需求，從而加快部署進(jìn)程，增強(qiáng)系統(tǒng)可擴(kuò)展性，并有效縮短客戶的產(chǎn)品上市周期。

ADI：利用完整端到端解決方案加速AMR上市進(jìn)程與規(guī)模化部署

機(jī)器人行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)依靠ADI的核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大批量制造、高效擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。ADI不僅提供獨(dú)立的元器件，更基于我們?cè)谟布④浖虯I領(lǐng)域的專長(zhǎng)，打造全面的端到端解決方案與子系統(tǒng)，為關(guān)鍵領(lǐng)域帶來切實(shí)的改進(jìn)。

?可靠檢測(cè)能力：通過將高精度角度和景深測(cè)量技術(shù)與高速、低延遲連接能力相結(jié)合，ADI推出先進(jìn)的3D ToF解決方案，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)得以簡(jiǎn)化，助力工業(yè)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)更高分辨率和更強(qiáng)性能的系統(tǒng)。

?高效電源與電池管理：ADI的電源產(chǎn)品系列具備小型化與輕量化優(yōu)勢(shì)，適用于空間受限場(chǎng)景，能夠有效緩解熱管理壓力。其先進(jìn)的電池管理系統(tǒng)(BMS)可優(yōu)化電池利用效率，延長(zhǎng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，防止損壞，避免非必要停機(jī)時(shí)間，從而提升生產(chǎn)力。

?工業(yè)通信：有線和無線連接： ADI同時(shí)提供以太網(wǎng)和GMSL（千兆多媒體串行鏈路）兩種連接技術(shù)。后者是一種高速串行接口，可通過單根輕量級(jí)線纜傳輸未壓縮視頻、數(shù)據(jù)和電力，從而簡(jiǎn)化系統(tǒng)架構(gòu)并降低延遲。此外，ADI還提供無線網(wǎng)絡(luò)解決方案，專為惡劣工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)，并針對(duì)低功耗、強(qiáng)韌性和可擴(kuò)展性進(jìn)行了優(yōu)化。

?功能安全與認(rèn)證：ADI增加了嵌入式軟件和AI層，以增強(qiáng)功能表現(xiàn)、加快認(rèn)證進(jìn)程，并幫助保障作業(yè)人員安全。

移動(dòng)操作機(jī)器人

移動(dòng)操作機(jī)器人(MoMa)代表了自動(dòng)化領(lǐng)域的第三次創(chuàng)新浪潮。它將關(guān)節(jié)式機(jī)械臂與自主移動(dòng)機(jī)器人(AMR)相結(jié)合，使移動(dòng)平臺(tái)由簡(jiǎn)單的運(yùn)輸載體升級(jí)為自適應(yīng)、具交互能力的自動(dòng)化系統(tǒng)。MoMa具有六個(gè)自由度，能夠在三維空間中精準(zhǔn)定位和調(diào)整工具姿態(tài)，從而可靠地操作位置、高度、方向各異的零部件。這種優(yōu)異的靈活性降低了對(duì)固定工裝和嚴(yán)格公差的依賴，加快了部署速度，并支持在不斷變動(dòng)的產(chǎn)線布局和產(chǎn)品組合條件下實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展自動(dòng)化應(yīng)用。由此，許多過去因成本或技術(shù)限制而難以自動(dòng)化的作業(yè)流程，得以真正落地。

在美國(guó)俄勒岡州比弗頓的ADI芯片制造工廠，移動(dòng)操作機(jī)器人與人類操作員協(xié)同工作。

人形機(jī)器人：已然登場(chǎng)

我們正步入第四次浪潮——自主人形機(jī)器人時(shí)代。這類具備雙足、輪式或多肢結(jié)構(gòu)的機(jī)器，能夠在為人類設(shè)計(jì)的環(huán)境中運(yùn)行，完成需要靈巧操作與決策能力的任務(wù)，宣告自動(dòng)化體系正由專門化走向通用化。

ADI攜手全球領(lǐng)先的人形機(jī)器人開發(fā)企業(yè)，提供先進(jìn)感知能力，并推進(jìn)具身物理人工智能的研發(fā)，助力人形機(jī)器人在汽車、工業(yè)與醫(yī)療健康等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)與人類的自然交互。ADI的零功耗、多圈ADMT4000技術(shù)是新一代人形機(jī)器人的核心支撐技術(shù)之一，可在完全無電狀態(tài)下持續(xù)跟蹤多圈旋轉(zhuǎn)。該技術(shù)特別適合人形機(jī)器人的執(zhí)行器設(shè)計(jì)，避免機(jī)器人上電、斷電或更換電池后需要重新回零。

未來是移動(dòng)化與自主化的時(shí)代

趨勢(shì)已經(jīng)十分清晰：自主化不再是例外，而是新常態(tài)。AMR已從小眾產(chǎn)品發(fā)展為推動(dòng)智能化運(yùn)營(yíng)的核心力量，年銷量超過10萬臺(tái)，成為行業(yè)內(nèi)增長(zhǎng)最快的細(xì)分市場(chǎng)。展望未來，隨著更先進(jìn)的人形機(jī)器人逐步落地，移動(dòng)能力與自主性不再只是高效工業(yè)運(yùn)營(yíng)的基礎(chǔ)，更是下一階段發(fā)展的關(guān)鍵基石。

參考文獻(xiàn)

1 Ash Sharma，“Mobile Robot Forecast Downgraded as Macro-Economic Factors Continue to Bite”，Interact Analysis，2024年12月。

2 McKinsey Global Industrial Robotics Survey，汽車、食品飲料、生命科學(xué)、醫(yī)療健康、制藥、物流和配送、零售和消費(fèi)品行業(yè)的65位資深管理者與高管，2022年8月。

3 Alberto Oca、Chetan Sampat、Manju Thirtha，“Navigating Warehouse Automation Strategy for the Distributor Market”，麥肯錫公司，2024年9月。