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移动机器人融合机械臂打造全自动配送

建立人机通行规则,提高通行效率

自2020年初,新冠疫情的催化使得餐饮配送机器人的市场规模迅速爆发,送餐模式由传统的人力送餐转变为人机协作送餐。通过帮助餐厅节省人力、降本增效、增加新的营销卖点等价值体现,送餐机器人在市场上得到了大量认可。但是,我们也能听到一些质疑的声音:在午市或晚市的用餐高峰期,机器人在道路上可能发生阻挡顾客或服务员的现象,造成顾客体验不佳以及人机协同工作无法达到最优效率。可见,高峰期的通过性问题是行业痛点之一。

行人和机器人相遇时如何才能实现通行效率最大化?一百多年前,为了维持行人和车辆的通行秩序、提高道路通行效率,第一个现代意义上的“红绿灯”问世,并在使用过程中逐渐形成了一整套的交通规则。不言而喻,在人和机器人之间建立一套通行规则也会是提高室内配送场景下高峰期人机通行效率的有效方法。

在人来人往的餐厅中,当行人和送餐机器人正面相遇时,机器人若可以将自己的行走意图可视化传达出来,行人就可以合理规划自身的行走方向,进行最优路径选择。机器人也可以主动选择后退来避让行人。在技术层面,通过激光投影和声音、表情、灯光等多模态交互的融合能够实现这样的设想,将机器人行走意图反馈和传达出来,最终实现人和机器人之间的路权分配。

我们还可以看到这样一种现象,当机器人后方来人时,市面上现在的送餐机器人是无法知晓的,也就不会进行避让,在狭窄的过道中人只能被动等待。如果赋予机器人后向感知能力,机器人好像装上后视镜一样能够识别到后方来人并且主动向侧前方移动,给后方的行人让出通道。这样行人可以快速通过,减少通行时间。

激光投影、定位导航、图像识别、视觉感知、多传感器融合、深度学习等技术手段成为人机通行规则中的重要部分。普渡科技近日推出的新品“巧乐送”,克服行业技术瓶颈,通过建立人机通行规则,确保在高峰期时段“巧乐送”和行人均能合理对拥堵做出应对,实现路权分配和协调,快速通行,忙中有序,令配送效率产生质的飞跃。

移动机器人融合机械臂,打造全自动配送

从当前实际的送餐模式中,我们不难看出,送餐机器人帮助餐厅解决的是中间环节的菜品配送问题,而出餐口和餐桌两个服务节点仍然需要服务员出餐和端菜上桌,离真正的全自动配送还有一段距离。出餐口和餐桌这两个端点的自动化操作成为实现真正无人配送的行业瓶颈。

市面上流行的配送机器人都属于移动机器人,用以替代人腿脚的功能,实现自动化行驶,完成配送的中间环节。如果要实现自动地从出餐口取餐以及端菜上桌,机器人则必须还要具备类似人的胳膊和手的功能,来完成抓取和放置餐盘的动作。在机器人领域,机械臂则被视为人的胳膊和手,通常用来完成搬运、抓取、装卸等动作。不难想象,如果以移动机器人融合机械臂构成复合机器人,便能够自动化完成从出餐口取餐到端菜上桌所有流程,不需要人工介入。

我们可以将整个过程可以理解为:机械臂在出餐口抓取对应的菜品,放置在托盘上;当机器人移动至餐桌旁,机械臂再将菜品从托盘上放置到餐桌上。如何让复合机器人精准完成整个自动化送餐过程,要通过以下几个维度进行控制:机械臂识别和抓取对应菜品的准确性;重心变化影响下机器人底盘停靠的精确性;机器人运行过程中的安全性。这在很大程度上依然依赖于图像识别、机器人视觉、定位导航、多传感器融合等技术的集成与应用。

普渡科技研发的全自动配送机器人A1配备了能适应80%餐盘种类的柔性夹爪,取餐精准、放餐平稳,搭载PUDU自研的激光雷达定位算法,实现毫米级停靠精度,支持机械臂实时进行最优避障路径规划。A1将机械臂融入餐饮配送场景,打通出餐口到餐桌的“最后一米”,实现了真正的全自动配送,刷新了智能配送的新高度。

足式机器人在配送领域大展身手

根据移动方式的不同,移动机器人还可分为履带式、足式和轮式,其中轮式机器人的效率最高、结构简单、机动性强、对地面的损坏性小。但轮式机器人有着固有的不足,它只能在平坦、表面坚硬的路面上行驶,对复杂地形的适应能力较差。如遇到软性地面(如沼泽、草地、雪地、沙地等)时,轮式机器人会发生打滑、沉陷的现象,也难以执行跨阶梯、跨楼层的任务。这个不足之处直接导致机器人无法在复杂地形中应用,大多局限在相对平整规则的空间。

在部分特殊装修的餐厅、小区或者户外环境,地形并非是单一的平整地面,目前轮式配送机器人无法全面覆盖。这时候,足式移动机器人的优势便显现出来。足式移动机器人是模仿人或动物的下肢机构形态而制成的,具备较高的机动能力,可适应不同的地形,包括石子路、斜坡、草地等,也能跨越小桥、楼梯等障碍物。其中,四足机器人是一个常见的分支,也是技术难度较高的一个机器人领域。

实现四足机器人对不同地形的高适应性关键在于步态规划和运动控制。选择合理的地面接触点和腿部的轨迹规划,从而防止机器人倾倒;利用合理的算法对机器人的位置和关节力矩进行控制,从而保障机器人的动态稳定性和高鲁棒性,并减少与地面的冲击。而商业化四足配送机器人,还要实现机器人的自主性,即通过集成SLAM技术,完成后续的导航、路径规划和实时避障,从而实现机器人的自主性运动,进而独立完成自动化配送任务。

普渡科技是国内轮式移动机器人领域的佼佼者,旗下的餐饮配送机器人在国内外众多餐厅实现了落地使用。近日,普渡科技开启了在足式机器人领域的新征程,隆重推出了一款四足配送机器人D1。它不仅能在不同地形上灵活行走,还配备了自动平衡校准的配送盒。D1将目光瞄准了复杂地形的餐饮场景以及“最后三公里”的配送场景,成功突破配送机器人行业的地形限制瓶颈,迈出自动配送行业的一大步。

行业标杆企业助推跨越“三座大山”

“机器人产业在21世纪会成为和汽车、电脑并驾齐驱的主干产业。”我国机器人产业在国家战略的支持下,正迎来前所未有的发展契机,我们也正在步入与机器人和谐共荣的缤纷多彩新世界。商用配送机器人领域结出了累累硕果,帮助不计其数的应用端企业实现了效能提升,同时也迎来了如技术可实现性、高昂硬件成本、产品力不足等源源不断的挑战。

但我们不能否认的是,行业始终在进步,无人自动化配送是不可逆转的大趋势。高峰期通过性问题、全流程自动化配送问题和地面通过性问题曾是商用配送机器人行业面临的“三座大山”,阻碍配送机器人实现全场景、全流程、全地形覆盖。但是,山再高,终可越。普渡科技不负众望给出了解决方案,跨越了“三座大山”。正是因为有了众多像普渡科技一样的标杆企业,行业痛点才能被各个击破,整个产业越来越壮大,人类的生产生活效率也终将因机器人技术成果的普及而大幅提升。

审核编辑:汤梓红

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