复合机器人的落地“攻坚战”

撰文 | 伍勿武

机械臂可以代替人工在固定位置完成大部分生产自动化环节，移动机器人则实现各环节物流的自动对接和流转，但实际上，这两类机器人能完成的工作仍局限于单一的“移动”和“操作”，并不能真正意义上灵活的代替人力。

在此情况下，可移动操作的复合机器人，成为实现工业生产智能化的关键设备，也成为下半场机器人价值竞争的重要条件。

打破“移动”与“操作”的鸿沟

复合机器人主要由AMR底盘、协作机械臂、视觉以及相应的末端执行器组成，其中内置于底盘和机械臂中的激光雷达、视觉模块等构成了它的“眼睛”，机械臂让它拥有了“手”一般的操作能力，底盘则让它像‘腿’一样进行移动。

实际上，复合机器人通过机械臂+移动底盘的方式，相比之单一的移动底盘、机械臂，极大地增强了机器人作业可达范围，可以应用到更多的场合。具体来看，传统的移动机器人一般只有3个自由度，而搭配不同末端工具的复合机器人可以拥有9个以上的自由度。

目前来看，复合机器人已落地应用的场景有两大类，精密制造业以及巡检运维领域，其中复合机器人在精密制造业中的应用可以分为“动”和“静”两方面的应用。

“动”指的是在精密电子制造的生产环节中，物料是流转的，复合机器人主要使用的是小型、轻载的协作型机械臂，兼具高效率、连续性、精确性、灵活性和安全性，可以与人在车间协同作业，成为集物料缓存、搬运、上下料等功能为一体的智能解决方案，此场景中复合机器人可以取代大部分转运与上下料等枯燥乏味的工作。

“静”指的是在船舶、高铁、航空等高端制造领域中，飞机、高铁、大型船只等产品由于体积庞大，其在生产过程中的位置是固定的，机械臂往往需进行位置固定才可进行喷涂、钻孔、打磨、检测等操作，而安装大量的机械臂会导致高昂的成本，复合机器人成为综合性价比较高的方案之一。

而在巡检运维领域，例如电厂、风电厂中，为了保障能源供给的稳定性，需要对相应的设备进行周期性的运维、检测，同时检测对象多处于恶劣环境中，难放置传感器进行周期性的采集，因而过往一般采用人工巡检的方式。

但人工检测存在着极高的风险，以变电环境下的高压开关柜操作场景为例，电力的强度达到6kV，稍稍发生意外，工人被电弧沾上就是一场重大事故，同时一个发电机组的暂停工作，其造成的损失是千万元级别，所以必须保证稳定运行，采用结合SLAM技术、深度学习等技术手段的复合机器人进行巡检运维成为可行的解决方案。

总而言之，目前的复合机器人主要被应用于机床上下料、物品运送与抓取等“移动操作”类工作。未来，充电机器人、酒店清洁机器人等与人生活密切相关的服务行业也会是复合机器人的增量市场之一。

落地攻坚战打响

然而，复合机器人还面临着诸多的落地难题，包括高成本、难以保障的作业效率、在协作机械臂和移动地盘上的技术壁垒以及高定制化的需求。

在成本上，复合机器人最基本的功能为柔性的移动以及与人协作，这导致复合机器人的导航模块至少需要配备自主导航与定位系统，手臂必须要采用安全性较高的协作机器臂，同时要搭载高精度的末端视觉定位模块。另根据生产条件的不同，要搭配视觉模组以及对应的末端执行夹具，因而复合移动机器人的生产成本较为昂贵。

高工机器人产业研究所(GGII)数据显示，当前复合移动机器人产品价格范围在40-230万元之间，相比于机械臂与移动底盘，复合机器人的单价偏高。成本导致复合机器人目前的应用场景多限制于对成本敏感性较低的精密制造业、运维巡检行业，拓展更多应用行业的步伐被放缓。

在作业效率上，复合机器人的作业形式为移动操作，这代表复合机器人需要进行两次定位，基于移动底盘的位置定位（识别位置）以及基于视觉的机械臂定位（识别抓取物品），这在一定程度上限制着复合机器人作业效率的提升。

在技术壁垒上，需要从协作机械臂与移动底盘的互相影响来看。实际上，拥有一定负载操作能力的机械臂普遍体积大、重量重、成本高、需要额外大体积的控制柜等，这对升降平台的强度和走线、移动底盘的配重和体积有更高的要求，也限制移动底盘的通过性和续航能力，但轻量型的机械臂又难以满足生活中多样化的负载操作需求。

同时，移动底盘并非纯刚性的平台，如何在移动底盘上实现高精度作业也是一个技术难点。

此外，复合机器人还面临着在系统整合上的技术壁垒。据了解，控制系统性能的优劣最直接影响到复合移动机器人的作业效率，而复合移动机器人拥有多个模块，不仅模块的设备类型、传感器的类型不一致，设备之间的通讯协议内容类型也不一样，异常处理逻辑复杂，这使复合移动机器人控制的复杂度极高。

最后一个影响因素是项目的定制化需求。目前而言，复合机器人的实际应用往往是非标的，根据厂家的设备差异，复合机器人需要不同的软件部署环境，但往往每家的系统都难以实现嵌入式集成，这导致问题的分析排查需要跨系统完成，这对部署人员有着较高的的技术要求，同时也限制着复合机器人的规模化复制应用。

规模化落地迎来曙光？

机器人企业们正在奋力前行，推动复合机器人走向越来越多的场景，应用在越来越多的领域。

在入局玩家上，不仅有优艾智合、仙工智能、迦智科技、斯坦德机器人、灵动科技、蓝芯科技等移动机器人企业，艾利特机器人、越疆科技、大族机器人、遨博智能、中科新松、节卡机器人等协作机器人企业也开始发力复合机器人领域。

在融资上，2021年多家复合机器人相关企业均获得大额融资，高工移动机器人不完全统计，2021年，复合机器人相关移动机器人企业融资事件14起，融资金额超11亿元。

根据摩尔定律，技术投入和规模效应对于一款产品的性能提升和成本降低会有巨大推动作用，复合机器人批量落地应用的曙光即将到来。