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工業應用移動機器人70年發展史

發布時間: 2022-06-16 05:06:49 來源:新戰略

核心提示: 中國已成為移動機器人產業中心!

全球工業應用移動機器人(AGV/AMR)發展歷史大概從1953年到如今,歷經近70年的發展,主要可以分為起步-分化-發展-蓬勃四個階段,每個地區都有自己的應用特點。中國也從1991年開始,歷經31年發展成為全球最大銷量市場。


1、起步,歐美地區快速推進

第一輛AGV誕生于1953年,它是由一輛簡易的AGC產品牽引式拖拉機改造而成的,帶有車兜,在一間雜貨倉庫中沿著布置在空中的導線運輸貨物。隨后AGV相關研究開始起步。

1960年歐洲就安裝了各種形式、不同水平的AGVS 220套,使用了AGV1300多臺。到了70年代中期,由于微處理器及計算機技術的普及,伺服驅動技術的成熟促進了復雜控制器的改進,并設計出更為靈活的AGV。

1972年,科爾摩根NDC主導了在沃爾沃Kalmar工廠的第一套現代化的自動化導引車系統的開發和安裝。

1973年,瑞典VOLVO公司在KALMAR轎車廠的裝配線上大量采用了AGV進行計算機控制裝配作業,擴大了AGV的使用范圍。70年代末,歐洲約裝備了520個AGV系統,共有4800臺小車,1985年發展到10000臺左右。其應用領域分布為:汽車工業(57%),柔性制造系統FMS(8%)和柔性裝配系統FAS(44%)。



20世紀80年代末,美國的AGV生產廠商從1983年的23家劇增至1985年的74家。1984年,美國通用汽車公司完成了它的第一個柔性裝配系統(FAS),從此該公司就成為當時AGV的最大用戶。

1986年已達1407臺(包括牽引式小車、叉車和單兀裝卸小車),1987年又新增加1662臺。美國各公司在歐洲技術的基礎上將AGV發展到更為先進的水平,他們采用更先進的計算機控制系統,運輸量更大,移載時間更短,小車和控制器的可靠性更高。

經過三十余年的發展,歐美地區的AGV技術及應用漸趨成熟,AGV開始出現產業化發展趨勢。


2、分化,日本與歐美的兩條路線演變

AGV在歐美市場應用逐漸擴大的同時,日本也開始注意到這種自動化搬運設備。日本在1963年首次引進AGV,其第一家AGV工廠于1966年由一家運輸設備供應廠商與美國的Webb公司合資建成。1976年后,日本對AGV的發展給予了高度重視,每年增加數十套AGV系統,有神鋼電機、平田電機、住友重機等27個主要生產廠商生產幾十種不同類型的AGV。

但在技術路線上,日本與歐美走向了不同的方向。



歐美國家追求AGV的自動化,以歐美為代表的AGV完全不需要人工干預路徑構造,能夠運用在幾乎所有的搬運場合。這種AGV功能完善、技術先進;同時為了能夠采用模塊化計劃,低沉計劃成本,提高批量生產的尺度,歐美的AGV放棄了對于于輪廓造型的追求,采用大部件組裝的形式進行生產;系列產品的覆蓋面廣:種種驅動模式,種種導引方式,種種移載機構應有盡有,系列產品的載重量可從50kg到60000kg(60噸)。由于技能和功能的限定,此類AGV的銷售價錢還是居高不下。

日本則追求簡樸純粹型AGV技能,或者只能稱其為AGC(AutomatedGuidedCart),該技能追求的是簡略無效,盡力讓用戶在最短的時間內收回投資成本。這類AGV在日本和臺灣企業利用十分普遍,從數量上看,日本生產的多數AGV屬于此類產品(AGC)。該類產品完全聯合簡略的生產利用場合(單一的路徑,固定的流程),AGC只是用來進行搬運,并不刻意強調AGC的自動裝卸功能,在導引方面,多數只采用簡樸純粹的磁帶導引方式。由于日本的基礎工業發達,AGC生產企業能夠為其配置上幾乎簡略得不能再簡略的功能器件,使AGC的成本幾乎降到了極限。這種AGC在日本80年代就得到了普遍利用,2002到2003年達到利用的頂峰。

不管是追求全自動化的歐美還是簡易搬運的日本,都只是從各自的實際需求出發,讓成本和效率實現最好平衡。


3、發展,中國移動機器人市場崛起

在歐美和日本AGV技術及應用逐漸成熟之際,國內在AGV領域的探索才剛剛開始。

1976年,北京起重機械研究所研制出第一臺AGV,建成第一套AGV滾珠加工演示系統,隨后又研制出單向運行載重500公斤的AGV,雙向運行載重500kg、1000kg、2000kg的AGV,開發研制了幾套較簡單的AGV應用系統。

1988年,原郵電部北京郵政科學技術研究所研制了郵政樞紐AGV。但整個七八十年代,國內AGV技術的研究都還只停留在實驗室階段,并沒有真正的落地應用。

1991年起,中科院沈陽自動化研究所/新松機器人自動化股份有限公司為沈陽金杯汽車廠研制生產了客車6臺AGV用于汽車裝配線中,完成了AGV從實驗室樣機到生產一線產品的跨越。

1996年,昆船開始與NDC合作,一年之后,昆船建成了自己的國家重點物流實驗室,并利用NDC技術生產了第一套AGV驗證系統(2臺),中國的第一臺激光導引AGV以及第一臺全方位運動AGV。

2000年至2012年,是國內AGV行業的平穩發展階段,傳統制造行業、食品行業、輕工行業等引入AGV的應用,使AGV的應用開始深入到國民經濟的各個領域。國產的AGV及AGVS開始出口國外發達國家和地區。

2015年之后,隨著類KIVA倉儲機器人的發展,中國市場應用逐漸擴展到更多行業,無論是銷量還是應用都走在世界前列,成為最具代表的5年,2021-2025年被稱之為新五年,再次見證發展速度。


4、蓬勃,倉儲機器人及AMR盛行

2012年,亞馬遜收購kiva,這種新式的倉儲分揀AGV開始進入人們視線,在某種程度上倉儲機器人的火爆也帶動了AGV在各行業的應用。尤其是在國內,2014年前后創業公司一波接著一波涌現,市場活力不斷增強。倉儲機器人頭部企業凸顯,尤其是資本的助力,使得倉儲機器人快速發展,企業也出現快速裂變現象。

在技術路線上,2012年之后,AGV開始沿著更加自主化的方向發展,在AGV的基礎上,業內也開始提出新的概念——AMR(Automated Mobile Robot即“自主移動機器人”)。

從AGV到AMR,導航技術的發展是設備從“車”逐漸過渡到“機器人”的主要因素之一,傳統的AGV多采用磁條、電磁及二維碼等導航方式,而AMR更多的采用slam(即時定位與地圖構建)技術,搭載激光雷達或視覺傳感器,實現自主導航。當然,由于應用場景的復雜性其實并不好界定哪一種導航方式是最好的,行業也認為,未來AGV會朝著融合導航的方向發展。


市場方面,歐美日韓、東南亞以及國內目前是移動機器人(AGV/AMR)最主要的應用市場,而歐美企業仍舊是走高端發展路線,也出現了一批優秀的AMR廠商。日本由于其專注AGC的應用歷史,正逐漸喪失在高端AGV領域的競爭力,而國產移動機器人(AGV/AMR)經過近年的蓬勃發展,不僅在國內市場牢牢掌握著主動權,更是不斷拓展海外,在全球市場都有舉足輕重的地位。

作為智能運輸設備的工業應用移動機器人(AGV/AMR)可謂是連接智能生產、智能工廠、智能物流的重要紐帶,是整個物流體系中的重要組成部分,對降低物流成本、轉變制造方式、實現生產制造轉型升級具有重要作用。

同時,國產工業應用移動機器人(AGV/AMR)發展,成為中國市場眾多工業機器人細分市場里的一顆明珠,無論從國產化率、自主技術、產品研發能力以及全球競爭力等各個方面,都領先于國際水平,且每年都以20%以上速度增長。

發展至今,工業應用移動機器人(AGV/AMR)已成為集環境感知,動態決策與規劃于一體的多功能綜合系統,匯集了傳感器技術、信息處理、電子工程、計算機工程、自動化技術,是目前人工智能(AI)學科技術發展最活躍的領域之一。

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