5G為移動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的機(jī)遇與變革，或?qū)㈩嵏参覀兊南胂蟆?br />
文｜黃滿(mǎn)婷
無(wú)論是智能制造、數(shù)字化工廠、新基建、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，5G技術(shù)都是其中不可或缺的一部分。它不僅讓網(wǎng)絡(luò)無(wú)邊界，更讓數(shù)據(jù)無(wú)邊界，5G+AGV將在智能新時(shí)代迎來(lái)更廣闊的市場(chǎng)。
5G+移動(dòng)機(jī)器人風(fēng)起時(shí)
據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2024年，中國(guó)2000強(qiáng)制造企業(yè)中有25%的企業(yè)將使用5G技術(shù)來(lái)提高機(jī)器人應(yīng)用能力。在AGV行業(yè)，我們已經(jīng)能看到不少?gòu)S商已經(jīng)在積極布局5G AGV應(yīng)用項(xiàng)目，其中新松、昆船、今天國(guó)際等在2019年就已經(jīng)開(kāi)始布局5G業(yè)務(wù)，此外極智嘉、快倉(cāng)、靈動(dòng)科技、國(guó)自、杭叉智能、嘉騰、斯坦德、?？禉C(jī)器人、迦智科技等數(shù)十家移動(dòng)機(jī)器人企業(yè)都已經(jīng)先后入局，可以預(yù)見(jiàn)的是5G+移動(dòng)機(jī)器人將開(kāi)啟全新應(yīng)用模式，并推動(dòng)智能化轉(zhuǎn)型的進(jìn)程，同時(shí)有望重塑移動(dòng)機(jī)器人市場(chǎng)的新格局。
5G+AGV的應(yīng)用趨勢(shì)首要集中在兩方面，一是利用5G大帶寬、低時(shí)延優(yōu)勢(shì)對(duì)現(xiàn)有的AGV調(diào)度系統(tǒng)在調(diào)度數(shù)量、數(shù)據(jù)處理進(jìn)行革新；二則是對(duì)AGV導(dǎo)航算法的優(yōu)化，將部分借助邊緣計(jì)算的算法優(yōu)化分析上傳至算力更強(qiáng)大的云端處理。
首先我們先來(lái)談一下5G在調(diào)度系統(tǒng)上的應(yīng)用。為能滿(mǎn)足生產(chǎn)環(huán)境下機(jī)器人互聯(lián)和遠(yuǎn)程交互應(yīng)用需求，許多終端企業(yè)開(kāi)始采用5G獨(dú)立組網(wǎng)調(diào)度，利用5G網(wǎng)絡(luò)將機(jī)器人無(wú)縫連接，進(jìn)一步打通設(shè)計(jì)、采購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)、物流等環(huán)節(jié)，使生產(chǎn)更加扁平化、定制化、智能化，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、敏捷互聯(lián)、應(yīng)用云化、智慧決策，應(yīng)用在工業(yè)控制、物流追蹤、工業(yè)AR、柔性制造等機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景。
具體到AGV的調(diào)度上，采用5G+云化技術(shù)實(shí)現(xiàn)異地設(shè)備間的通訊，同時(shí)利用5G大連接、低時(shí)延的特性，將單AP設(shè)備連接數(shù)從幾十臺(tái)增加到5G環(huán)境下的上千臺(tái)，AP間切換的時(shí)間從可百毫秒銳減到毫秒級(jí)。
在移動(dòng)機(jī)器人設(shè)備上，為配合終端廠商的需求，移動(dòng)機(jī)器人廠商中一些企業(yè)已經(jīng)研發(fā)出5G系列AGV設(shè)備產(chǎn)品，并在自己的物流園內(nèi)完成產(chǎn)品測(cè)試。無(wú)論是叉車(chē)AGV廠商杭叉智能、倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人快倉(cāng)、集成商今天國(guó)際還是老牌國(guó)企昆船智能、新松都已經(jīng)入局AGV+5G調(diào)度系統(tǒng)與設(shè)備的研發(fā)。據(jù)悉，昆船6月已經(jīng)在物流園區(qū)部署5G室內(nèi)外一張網(wǎng)的端到端解決方案，包括5G核心網(wǎng)、承載網(wǎng)、無(wú)線接入網(wǎng)和5G智能終端以及5G全系列設(shè)備。
不過(guò)，目前市場(chǎng)上的移動(dòng)機(jī)器人控制器，暫不支持直接使用5G技術(shù)，都需要采用通訊轉(zhuǎn)換的方式進(jìn)行，需要集成或者連接其他廠商提供的5G模組，例如華為的CPE，標(biāo)準(zhǔn)的5G終端模塊、適配器等等。如昆船公司的5G版標(biāo)準(zhǔn)叉車(chē)AGV，采用5G CPE和基于華為MH5000模組的5G工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)，以此來(lái)滿(mǎn)足5G智慧物流先進(jìn)裝備全業(yè)務(wù)應(yīng)用部署的需要。今天國(guó)際在2019年完成的科技園5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋進(jìn)行的也是“5G CPE+AGV”測(cè)試。
其次，是AGV上算法的優(yōu)化。算法的優(yōu)化主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面是導(dǎo)航模塊的升級(jí)。在激光雷達(dá)上，華為已經(jīng)著手利用 5G 開(kāi)發(fā)激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)。華為智能汽車(chē)解決方案BU總裁王軍表示,用更高級(jí)的5G技術(shù)來(lái)制造毫米波雷達(dá)，進(jìn)而大幅提升毫米波雷達(dá)的性能，甚至讓其達(dá)到32線激光雷達(dá)的性能，而價(jià)格又遠(yuǎn)低于激光雷達(dá)。
視覺(jué)導(dǎo)航與5G的結(jié)合同樣值得期待。此外，VSLAM 深度相機(jī)圖像實(shí)時(shí)上傳到云端，需要近百M(fèi)bps 的上行大帶寬。具體在運(yùn)行過(guò)程中，視覺(jué)導(dǎo)航一般要求至少每 100ms 周期必須刷新上傳一次視覺(jué)幀以及下發(fā)位置信息，以防碰撞。上傳和下發(fā)的時(shí)延要控制在 20ms 以?xún)?nèi)。以便給云端的圖像處理和位置計(jì)算留出寬裕的時(shí)間。5G技術(shù)能夠更好的將 AGV 本地?cái)z像頭數(shù)據(jù)上傳，在云上進(jìn)行計(jì)算處理，從而消除在每個(gè) AGV 本地部署激光雷達(dá)、工控機(jī) \GPU、購(gòu)買(mǎi)算法 license 的大量硬件、軟件成本。據(jù)悉，視覺(jué)導(dǎo)航AMR企業(yè)靈動(dòng)科技已與華為、中移動(dòng)等協(xié)作，推出了全球首臺(tái)5G版V-AMR。
另一方面是運(yùn)維系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集，5G使邊緣計(jì)算和服務(wù)計(jì)算之間的聯(lián)通成為可能，從而改變機(jī)器人算法架構(gòu)，使得服務(wù)器的計(jì)算能力會(huì)讓機(jī)器人進(jìn)行無(wú)縫升級(jí)和自動(dòng)化，用戶(hù)可以通過(guò)手機(jī)，電腦，平板，安裝APP的形式，實(shí)時(shí)監(jiān)控遠(yuǎn)程移動(dòng)機(jī)器人。如今天國(guó)際便嘗試了利用5G網(wǎng)絡(luò)提供的高帶寬、低時(shí)延特性，將VR技術(shù)應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人的遠(yuǎn)程運(yùn)維。 一些AGV本體的供應(yīng)商也正研發(fā)對(duì)接5G的設(shè)備方案，柏壹科技表示，在充電技術(shù)上，無(wú)線充電設(shè)備結(jié)合5G可以及時(shí)反應(yīng)能源系統(tǒng)的工作情況，做到無(wú)人化運(yùn)維。
融合尚在初期階段
不過(guò)目前移動(dòng)機(jī)器人與5G的融合整體仍然處于試水階段，一方面移動(dòng)機(jī)器人融合5G的落地其實(shí)也面臨著諸多制約因素，需要不斷迭代升級(jí)才能從民用走向要求更高的制造業(yè)。
單從技術(shù)層面來(lái)說(shuō)，目前，5G網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)覆蓋區(qū)域有限。只有基于5G的重要特性，也就是高流量密度和高峰值速率，才能滿(mǎn)足5G和移動(dòng)機(jī)器人結(jié)合落地。為滿(mǎn)足這些技術(shù)要求，5G采用了超密集組網(wǎng)的架構(gòu)，這就必然要求基站的部署密度必須提升。另外，由于5G信號(hào)的穿透性不足，在室內(nèi)還需要布設(shè)大量的室分基站。
其次，本地組網(wǎng)異常繁瑣。移動(dòng)機(jī)器人在實(shí)際使用時(shí)，管理服務(wù)器必須要能夠準(zhǔn)確的訪問(wèn)到各個(gè)移動(dòng)機(jī)器人，這就要求在進(jìn)行5G組網(wǎng)時(shí)，服務(wù)器必須與移動(dòng)機(jī)器人建立起直接的連接，需要運(yùn)營(yíng)商在后臺(tái)分配各個(gè)終端地址的時(shí)候，進(jìn)行各個(gè)小型網(wǎng)絡(luò)的劃分。但是在實(shí)際操作時(shí)，卻面臨著很多實(shí)際的問(wèn)題，例如工作流程的劃分，SIM卡地址綁定，邊緣計(jì)算服務(wù)器的搭建等等，都造成了5G本地組網(wǎng)的不便。
另一方面是考慮到投入成本，大多數(shù)用戶(hù)端對(duì)AGV+5G的需求還不強(qiáng)烈，現(xiàn)有的工業(yè)WIFI能夠滿(mǎn)足他們對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的要求。不論是采用何種組網(wǎng)形式，目前的5G技術(shù)相對(duì)于原有通訊技術(shù)，成本都要大幅提升，一方面是一次性投入的設(shè)備成本，另一方面就是大量的使用成本，5G的流量費(fèi)用目前仍居高不下，使用時(shí)需要大量的費(fèi)用花銷(xiāo)，此外，目前可以看到的5G建設(shè)趨勢(shì)是，基礎(chǔ)設(shè)施鋪得開(kāi)，終端設(shè)備還比較少。
當(dāng)前，AGV+5G的融合還只是初步階段，大多數(shù)企業(yè)乘5G浪潮只是作為一個(gè)戰(zhàn)略上的謀篇布局，真正落實(shí)的層面尚有非常大的潛在想象空間。然而技術(shù)的進(jìn)步往往為一個(gè)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的是我們目前難以想象的發(fā)展，三四年前的4G時(shí)代，有多少人能想到現(xiàn)在手機(jī)支付與短視頻產(chǎn)業(yè)的崛起?；蛟S隨著技術(shù)的不斷迭代，5G將為移動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的機(jī)遇與變革，將顛覆我們的想象。
文｜黃滿(mǎn)婷
無(wú)論是智能制造、數(shù)字化工廠、新基建、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，5G技術(shù)都是其中不可或缺的一部分。它不僅讓網(wǎng)絡(luò)無(wú)邊界，更讓數(shù)據(jù)無(wú)邊界，5G+AGV將在智能新時(shí)代迎來(lái)更廣闊的市場(chǎng)。
5G+移動(dòng)機(jī)器人風(fēng)起時(shí)
據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2024年，中國(guó)2000強(qiáng)制造企業(yè)中有25%的企業(yè)將使用5G技術(shù)來(lái)提高機(jī)器人應(yīng)用能力。在AGV行業(yè)，我們已經(jīng)能看到不少?gòu)S商已經(jīng)在積極布局5G AGV應(yīng)用項(xiàng)目，其中新松、昆船、今天國(guó)際等在2019年就已經(jīng)開(kāi)始布局5G業(yè)務(wù)，此外極智嘉、快倉(cāng)、靈動(dòng)科技、國(guó)自、杭叉智能、嘉騰、斯坦德、?？禉C(jī)器人、迦智科技等數(shù)十家移動(dòng)機(jī)器人企業(yè)都已經(jīng)先后入局，可以預(yù)見(jiàn)的是5G+移動(dòng)機(jī)器人將開(kāi)啟全新應(yīng)用模式，并推動(dòng)智能化轉(zhuǎn)型的進(jìn)程，同時(shí)有望重塑移動(dòng)機(jī)器人市場(chǎng)的新格局。
首先我們先來(lái)談一下5G在調(diào)度系統(tǒng)上的應(yīng)用。為能滿(mǎn)足生產(chǎn)環(huán)境下機(jī)器人互聯(lián)和遠(yuǎn)程交互應(yīng)用需求，許多終端企業(yè)開(kāi)始采用5G獨(dú)立組網(wǎng)調(diào)度，利用5G網(wǎng)絡(luò)將機(jī)器人無(wú)縫連接，進(jìn)一步打通設(shè)計(jì)、采購(gòu)、倉(cāng)儲(chǔ)、物流等環(huán)節(jié)，使生產(chǎn)更加扁平化、定制化、智能化，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、敏捷互聯(lián)、應(yīng)用云化、智慧決策，應(yīng)用在工業(yè)控制、物流追蹤、工業(yè)AR、柔性制造等機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景。
在移動(dòng)機(jī)器人設(shè)備上，為配合終端廠商的需求，移動(dòng)機(jī)器人廠商中一些企業(yè)已經(jīng)研發(fā)出5G系列AGV設(shè)備產(chǎn)品，并在自己的物流園內(nèi)完成產(chǎn)品測(cè)試。無(wú)論是叉車(chē)AGV廠商杭叉智能、倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人快倉(cāng)、集成商今天國(guó)際還是老牌國(guó)企昆船智能、新松都已經(jīng)入局AGV+5G調(diào)度系統(tǒng)與設(shè)備的研發(fā)。據(jù)悉，昆船6月已經(jīng)在物流園區(qū)部署5G室內(nèi)外一張網(wǎng)的端到端解決方案，包括5G核心網(wǎng)、承載網(wǎng)、無(wú)線接入網(wǎng)和5G智能終端以及5G全系列設(shè)備。
不過(guò)，目前市場(chǎng)上的移動(dòng)機(jī)器人控制器，暫不支持直接使用5G技術(shù)，都需要采用通訊轉(zhuǎn)換的方式進(jìn)行，需要集成或者連接其他廠商提供的5G模組，例如華為的CPE，標(biāo)準(zhǔn)的5G終端模塊、適配器等等。如昆船公司的5G版標(biāo)準(zhǔn)叉車(chē)AGV，采用5G CPE和基于華為MH5000模組的5G工業(yè)智能網(wǎng)關(guān)，以此來(lái)滿(mǎn)足5G智慧物流先進(jìn)裝備全業(yè)務(wù)應(yīng)用部署的需要。今天國(guó)際在2019年完成的科技園5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋進(jìn)行的也是“5G CPE+AGV”測(cè)試。
視覺(jué)導(dǎo)航與5G的結(jié)合同樣值得期待。此外，VSLAM 深度相機(jī)圖像實(shí)時(shí)上傳到云端，需要近百M(fèi)bps 的上行大帶寬。具體在運(yùn)行過(guò)程中，視覺(jué)導(dǎo)航一般要求至少每 100ms 周期必須刷新上傳一次視覺(jué)幀以及下發(fā)位置信息，以防碰撞。上傳和下發(fā)的時(shí)延要控制在 20ms 以?xún)?nèi)。以便給云端的圖像處理和位置計(jì)算留出寬裕的時(shí)間。5G技術(shù)能夠更好的將 AGV 本地?cái)z像頭數(shù)據(jù)上傳，在云上進(jìn)行計(jì)算處理，從而消除在每個(gè) AGV 本地部署激光雷達(dá)、工控機(jī) \GPU、購(gòu)買(mǎi)算法 license 的大量硬件、軟件成本。據(jù)悉，視覺(jué)導(dǎo)航AMR企業(yè)靈動(dòng)科技已與華為、中移動(dòng)等協(xié)作，推出了全球首臺(tái)5G版V-AMR。
另一方面是運(yùn)維系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集，5G使邊緣計(jì)算和服務(wù)計(jì)算之間的聯(lián)通成為可能，從而改變機(jī)器人算法架構(gòu)，使得服務(wù)器的計(jì)算能力會(huì)讓機(jī)器人進(jìn)行無(wú)縫升級(jí)和自動(dòng)化，用戶(hù)可以通過(guò)手機(jī)，電腦，平板，安裝APP的形式，實(shí)時(shí)監(jiān)控遠(yuǎn)程移動(dòng)機(jī)器人。如今天國(guó)際便嘗試了利用5G網(wǎng)絡(luò)提供的高帶寬、低時(shí)延特性，將VR技術(shù)應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人的遠(yuǎn)程運(yùn)維。 一些AGV本體的供應(yīng)商也正研發(fā)對(duì)接5G的設(shè)備方案，柏壹科技表示，在充電技術(shù)上，無(wú)線充電設(shè)備結(jié)合5G可以及時(shí)反應(yīng)能源系統(tǒng)的工作情況，做到無(wú)人化運(yùn)維。
融合尚在初期階段
不過(guò)目前移動(dòng)機(jī)器人與5G的融合整體仍然處于試水階段，一方面移動(dòng)機(jī)器人融合5G的落地其實(shí)也面臨著諸多制約因素，需要不斷迭代升級(jí)才能從民用走向要求更高的制造業(yè)。
單從技術(shù)層面來(lái)說(shuō)，目前，5G網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)覆蓋區(qū)域有限。只有基于5G的重要特性，也就是高流量密度和高峰值速率，才能滿(mǎn)足5G和移動(dòng)機(jī)器人結(jié)合落地。為滿(mǎn)足這些技術(shù)要求，5G采用了超密集組網(wǎng)的架構(gòu)，這就必然要求基站的部署密度必須提升。另外，由于5G信號(hào)的穿透性不足，在室內(nèi)還需要布設(shè)大量的室分基站。
其次，本地組網(wǎng)異常繁瑣。移動(dòng)機(jī)器人在實(shí)際使用時(shí)，管理服務(wù)器必須要能夠準(zhǔn)確的訪問(wèn)到各個(gè)移動(dòng)機(jī)器人，這就要求在進(jìn)行5G組網(wǎng)時(shí)，服務(wù)器必須與移動(dòng)機(jī)器人建立起直接的連接，需要運(yùn)營(yíng)商在后臺(tái)分配各個(gè)終端地址的時(shí)候，進(jìn)行各個(gè)小型網(wǎng)絡(luò)的劃分。但是在實(shí)際操作時(shí)，卻面臨著很多實(shí)際的問(wèn)題，例如工作流程的劃分，SIM卡地址綁定，邊緣計(jì)算服務(wù)器的搭建等等，都造成了5G本地組網(wǎng)的不便。
另一方面是考慮到投入成本，大多數(shù)用戶(hù)端對(duì)AGV+5G的需求還不強(qiáng)烈，現(xiàn)有的工業(yè)WIFI能夠滿(mǎn)足他們對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的要求。不論是采用何種組網(wǎng)形式，目前的5G技術(shù)相對(duì)于原有通訊技術(shù)，成本都要大幅提升，一方面是一次性投入的設(shè)備成本，另一方面就是大量的使用成本，5G的流量費(fèi)用目前仍居高不下，使用時(shí)需要大量的費(fèi)用花銷(xiāo)，此外，目前可以看到的5G建設(shè)趨勢(shì)是，基礎(chǔ)設(shè)施鋪得開(kāi)，終端設(shè)備還比較少。
當(dāng)前，AGV+5G的融合還只是初步階段，大多數(shù)企業(yè)乘5G浪潮只是作為一個(gè)戰(zhàn)略上的謀篇布局，真正落實(shí)的層面尚有非常大的潛在想象空間。然而技術(shù)的進(jìn)步往往為一個(gè)產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的是我們目前難以想象的發(fā)展，三四年前的4G時(shí)代，有多少人能想到現(xiàn)在手機(jī)支付與短視頻產(chǎn)業(yè)的崛起?；蛟S隨著技術(shù)的不斷迭代，5G將為移動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)帶來(lái)的機(jī)遇與變革，將顛覆我們的想象。
