机器人在5G新基建的助力下快速(sù)推进
2018年年底的中(zhōng)央经济工作(zuò)会议提(tí)出,“加快5G商用(yòng)步伐,加强人工(gōng)智能、工(gōng)业互联网、物联网等新型(xíng)基础设施建设”,新基建的概念由(yóu)此产生,并被(bèi)列(liè)入2019年政府工作报告(gào)。2019年两(liǎng)会期间和(hé)同年7月的政治局会(huì)议(yì)中再次强调以(yǐ)5G人工智能、机器(qì)人和工业(yè)互联网等为代表的(de)新基建在逆周期调节中将承担更为重要的角色(sè),要进一步加快推进信息网络等新型基础设施(shī)的建设(shè)。
进入2020年,新基建作(zuò)为对(duì)冲(chōng)疫情影响和推动实现全面建成小康社会目标的(de)重要抓手,近期在多次会议(yì)中被频繁提及。从1月3日(rì)的国(guó)常会、到2月14日的中央全面深化改(gǎi)革委(wěi)员会(huì)会议、2月21日的政治局会议、2月23日的(de)疫情防(fáng)控和经济(jì)社会发展工作部署会议和3月4日的政治局常委会议,频率之高(gāo)可见其重要程度(dù)。
5G是新基建之首(shǒu),5G商用化下的机器人令人(rén)期待,据悉5G不仅能使其设计出可与其它机器人或人类员工实时(shí)沟通的机器(qì)人,而且(qiě)其(qí)中一些机(jī)器人能透过直接观察或(huò)计(jì)算(suàn)机程序学习新任务。许多专家认为(wéi),5G还将有(yǒu)助于降低机器(qì)人在工作场(chǎng)所和家中的(de)成(chéng)本,并使其更便宜。
为什么机器(qì)人需要5G?
对于机器人开发人员(yuán)来说,网(wǎng)络延迟(chí)是首先要面临最大(dà)的挑战:如果接收和处理输(shū)入命令的时间太长,导(dǎo)致计算和执行某(mǒu)个动作之间(jiān)间隔太(tài)大,那么机器人(rén)技术的(de)发展就会受到严重的制约。
到目前为(wéi)止,传输操作机器人(rén)所需的大量(liàng)数据的唯一方(fāng)法是让它们保持有线连接的状态。但现在多亏了(le)5G网络技术,无线(xiàn)数据传输(shū)已经变成了可能。
更令人兴奋的是,低延迟(chí)、高可(kě)靠度、高带宽移动(dòng)网(wǎng)络(luò)将允许我(wǒ)们在这一领域引入云计算和人工智能技术。通过5G连接到(dào)云端的机(jī)器人,可以使用机器学(xué)习技术来(lái)找到其(qí)在环境中和执行任务和导航的最佳方式(shì),同时(shí)无需事先进行专门编程技术,节省大量的人力和(hé)物力。
5G机器人能做什么?
机器人可进行高效、精细的大量(liàng)生产,长期以来一直被(bèi)用于自动(dòng)装配、汽车和其(qí)他产品的制造。机器(qì)人还可(kě)以用(yòng)来(lái)运输货物,或者在实(shí)用层面上用(yòng)以清理工厂地板(bǎn)上的杂物。由自(zì)动机器人执行琐碎和重(chóng)复的任务(wù),就能够让人工抽出更多时间从事更有价(jià)值的工(gōng)作。
尽管自动机器人已经在世界各地(dì)的工(gōng)厂和零售场(chǎng)所投入使用,但(dàn)要使机(jī)器(qì)人能(néng)够智能地与环境进行实时互动,就(jiù)必须(xū)在瞬间传递大(dà)量信(xìn)息。这对制造商来说是极大的挑(tiāo)战,他们被迫必须建(jiàn)立复杂的机器控制系统,这不但减缓了开发周期(qī),也阻碍了新领域的发展。
由5G支(zhī)持(chí)的云机(jī)器人将能够解决这(zhè)些问题,因为可以通过(guò)5G技术(shù)将大量系统信(xìn)息存储(chǔ)于(yú)云端,简化机器人(rén)在工厂车间的操作,提高(gāo)它们的易用性和效率(lǜ)。要拥有高生产力机(jī)器人的(de)关键在于拥有强而稳定的5G连接,只要(yào)数据传输的(de)路径更接近(jìn)连接源,5G就能比无线连接拥有更快(kuài)的传输速度,并大幅提升数据(jù)传输量(liàng)。除(chú)此之(zhī)外,5G的灵活性更强,这使制造商能够在保持(chí)较低(dī)成本调整的(de)同时,适应(yīng)不断变化的制造环境。
除此之外,5G机(jī)器人在疫情中也发挥了重要作用。巡逻机器人、消(xiāo)毒机器(qì)人、送餐机器人(rén)等在疫情防控前线为医护人员分担了大部分压力(lì),减少(shǎo)医患(huàn)直接接触,降低(dī)了风(fēng)险。
5G催生(shēng)了哪些(xiē)机(jī)器人(rén)应用场(chǎng)景?
5G技术(shù)在机器人领域(yù)最重(chóng)要(yào)的用途之一就是医学领域,尤其是当通过(guò)经验丰富的外科医生操作机器人工具进行(háng)远程手(shǒu)术的时(shí)候。
通过(guò)远程技术进(jìn)行(háng)手术,其实(shí)并不完全是一项新的领(lǐng)域(yù),但(dàn)是(shì)5G技术可以让手术实(shí)时进行,而且精(jīng)确度更(gèng)高。有(yǒu)了专门的设备,医学专家(如大脑或(huò)心脏外科医(yī)生)就可以为处于(yú)世界另一端的病(bìng)人进行实时手(shǒu)术。这可(kě)以(yǐ)在时间紧迫、交通(tōng)不(bú)便的情况(kuàng)下挽救更多(duō)人的生命,比(bǐ)如农村地(dì)区的中风(fēng)病(bìng)人。
5G机(jī)器人也可以在工(gōng)厂(chǎng)内找到合适的工作。目(mù)前工业机器(qì)人我们已经司空见(jiàn)惯(尤其是在汽车装配焊接(jiē)车间,机器(qì)人已经成为(wéi)了必备的工(gōng)具(jù)),但5G的出现将使芬兰电信(xìn)巨头诺(nuò)基亚公(gōng)司所(suǒ)描(miáo)绘的“意识工厂”概念成(chéng)为可(kě)能。
这是一种新型的智能(néng)工厂,机(jī)器人配备了传感器(qì),提供有关制造过程各个方面(miàn)的(de)恒定信息流。对于目前的移动网络来说,如此大量(liàng)的数据规模先要及时(shí)处理(lǐ)具有非常大的难度。而5G网(wǎng)络带(dài)来的一个关键优(yōu)势(shì)就是能够将带宽划分为(wéi)很(hěn)多个(gè)不同的“碎片”,这些(xiē)“碎片”则可以分配给不同的特定任务。
与此同时,人工智能技术来操作机器人,使用不同的碎片在无需轨道的情况下在有意识工(gōng)厂中自动导(dǎo)航,同时使用云计(jì)算来完成处(chù)理器(qì)其运(yùn)动的大(dà)量数据工作,而(ér)其他机器人(rén)(称为“cobots”)也(yě)可以安全的(de)与人类工人一起完成哪些需要人(rén)类直觉(jiào)才能完成的特别复杂任务。
在世界其(qí)他(tā)地方,配备5G的(de)机器人则(zé)可以通过农业的进步,满足世界上不断增长人口对粮(liáng)食的需(xū)求。5G RuralFirst是一个总部位于英国的项目,涉及(jí)的企业(yè)和组织包括了思科、斯特拉斯克莱德大(dà)学和各种商业伙伴,该项目致力(lì)于在远离大城市(shì)的农村地(dì)区建立农业专用的5G测试平台。
该项目想(xiǎng)法是非常激进(例如为奶牛佩戴健(jiàn)康(kāng)追踪项(xiàng)圈),但也有一些非常实(shí)用的机器(qì)人(rén)应用例子,可以显著(zhe)提高农作物产量(liàng),让农民实现(xiàn)更大的(de)产能(néng)。
据悉,5G RuralFirst旗(qí)下(xià)一个名叫Hands Free Hectare的项目,已(yǐ)经成功的完成了植物的播种、种植和收(shōu)获等过(guò)程,甚至在整(zhěng)个过程中完全(quán)无需人类的(de)双手接触(chù)植物。所有的工作都是(shì)由自动拖拉机(jī)和无人(rén)机完成的,而额外(wài)的数据则(zé)由用来监(jiān)测土壤水平的微(wēi)型(xíng)传感器提供。
机(jī)器人农场设备可以(yǐ)大幅减少种(zhǒng)植农作物所需(xū)的劳动力,使一(yī)位农民就可以管理更(gèng)多的土地,而且由(yóu)于土壤条件(jiàn)、害(hài)虫和(hé)杂草方面的(de)数据不断(duàn)变(biàn)化,因此这一方法会(huì)显得更(gèng)加有(yǒu)效。
企业纷纷切身力行
据外媒报道,业(yè)内人士预言到2027年,5G机器人的出货量预(yù)计将达到57万台,主要部署(shǔ)在关键任务和关键(jiàn)业务环(huán)境中。越来越多的机器人厂商在(zài)布(bù)局5G,包括机(jī)器人(rén)四大家族的他们都在做先行者。
早(zǎo)在2017年3月(yuè),Kuka和华为Wireless X Labs无(wú)线应用场景实验(yàn)室合(hé)作一对机器人手臂在(zài)精确(què)同步和协作中表演舞蹈和击鼓,两个机(jī)械臂之(zhī)间每隔(gé)4ms就需要(yào)进(jìn)行一轮(lún)的信息与指令交(jiāo)互(hù),这需(xū)要(yào)无线网(wǎng)络的(de)端到端的传输时延要求(qiú)满足低(dī)于1ms才能成功完成(chéng)演示。根据在KUKA实验室(shì)的对(duì)接测试结果表明,基(jī)于无线的时(shí)延稳定在1ms以内,可靠性达到(dào)了99.999%。
现今机器人已然进入(rù)实证阶(jiē)段,电装机器人已经开始在旗下的自动化(huà)工厂对配置了5G通讯(xùn)系统的工(gōng)业机器人(rén)进行实证(zhèng)试验。2019年1月21日,实证试验首(shǒu)先在九州工业大学户(hù)畑校区启动,随后于2月(yuè)18日转移至电装九州工厂内进行(háng)。本次(cì)实证试(shì)验在布(bù)设了28GHz频(pín)段(duàn)5G基(jī)站的试验区内(nèi)进行,将高(gāo)精度三次元测量传感器与机器人(rén)对应(yīng)5G端口相连接(jiē),就(jiù)可以通过5G进行(háng)测量数据和控制数据的传送,进而对机(jī)器人进行(háng)高精度控制。
2019年3月,由新松机器人自主(zhǔ)研发(fā)、辽宁移动(dòng)提供(gòng)网络支持的5G智能巡(xún)检机器人(rén)研发成功(gōng)。在辽宁移动公司的(de)牵头下,这款机器人被(bèi)应用到沈阳机床和华晨宝马厂区(qū)进行实地的测试,替代人工对厂(chǎng)区的一些环境复杂、恶劣(liè)的区域进行巡检。未来,在5G信号大范围铺设的前提下,5G巡检机器人将(jiāng)能够在(zài)包括(kuò)危化品等特殊厂区以及人流(liú)密集的机场、火车站等(děng)地(dì)应用,智能巡检机器人在(zài)代替巡视人员完成巡视工作的(de)同时,既能(néng)保证巡视人员安全(quán),也(yě)大(dà)大节约了巡视的时(shí)间,变人工巡视为“智慧巡视”。
新基建(jiàn)促(cù)使机器人(rén)行业进入快车道
“新基建”成为焦点,一(yī)方面是数字经济发展的必然结果,城市基础设施建设需要结合云(yún)计算、大数据、AI等(děng)新技术获得创(chuàng)新能力;另外,疫情(qíng)背景下催生的“无接触经(jīng)济”,使(shǐ)得(dé)机器人(rén)产业加(jiā)速进(jìn)入快车道(dào)。
随着(zhe)人(rén)工智能的兴起,机器人(rén)以(yǐ)创新式的(de)落地应用,遍地开花,多次见诸报端。逐(zhú)步在医疗(liáo)、安防、金融(róng)、教育、零售、餐饮等(děng)多个行业(yè)树立起标杆式应用案例。让(ràng)脱(tuō)胎(tāi)于科研实验室的(de)前沿技术进行商(shāng)业(yè)落地(dì)转化(huà),并不断的根据行业(yè)场(chǎng)景的特点(diǎn)不(bú)断优化迭(dié)代,实现从样机到批量(liàng)化的(de)跨越;完成多个应用方向“技术攻关”正(zhèng)在向“行业应用大规模落地”应用大规模落地有序递进。
行业发展之初,受新(xīn)技术的突破及政策影响,机器人企业数量出现井喷式发展(zhǎn),各(gè)类型企业纷(fēn)纷(fēn)转型切入机器人赛道,产生(shēng)一定(dìng)的(de)行业泡沫。“疫(yì)情”像(xiàng)一面镜子,照射(shè)出(chū)虚(xū)实,促使行业由脱(tuō)虚向实转变,形象价值衰减,实用价值彰显,大致形成(chéng)三条主流路径。
第一条是机器人+人,提升服务效(xiào)率。近几年,随着用工资源的(de)紧张和智(zhì)能技术(shù)的成熟,众多服务场景(jǐng)开始优化服务人员(yuán)结构,开始使用服务(wù)机器人提升生产效率,缓解(jiě)用工荒,逐步用机(jī)器红利接棒(bàng)传统的人口红(hóng)利。第二条是(shì)近程+远程,提升协同效率。随着(zhe)市场(chǎng)竞争的加剧和互(hù)联网的发展,越来越多的服务场景通过互联网远程操控机器人,由机器人完成任(rèn)务执行,缩短物理空间距离,人机耦合,从从而大(dà)幅提升协(xié)同效率,优化(huà)资源配给能力。
第三条是AI+人脑,提升(shēng)决策(cè)效率(lǜ)。目前,人工智(zhì)能(néng)渐渐(jiàn)从探索阶(jiē)段(duàn)进(jìn)入到应(yīng)用阶段(duàn),部分行业(yè)龙头企业与数据(jù)公(gōng)司联合攻关,通过海量数据和机器学习,积累海量的行业数据,从不规律中寻找规律,将不确定变为确(què)定,用机器算法替代人工经验,从而提升行(háng)业决策效率。
新基建对机器人行业的影响远不止于此,数字(zì)经济与各垂直行业(yè)的深度整合,随着5G网络(luò)及(jí)智慧(huì)城市(shì)的(de)逐步完善,“智能场景+机器(qì)人行业应用(yòng)”的模式(shì)将在医疗、安防(fáng)、教育、配(pèi)送(sòng)、清洁、零售等(děng)行业快速复制,形成庞大的机(jī)器人行(háng)业应(yīng)用矩阵,推动众多新业态(tài)形成。