5G为移动机器人带来的机遇与变革

5G为移动机器人产业带来的机遇与变革，或将颠覆我们的想象。

文｜黄满婷无论是智能制造、数字化工厂、新基建、工业互联网，5G技术都是其中不可或缺的一部分。它不仅让网络无边界，更让数据无边界，5G+AGV将在智能新时代迎来更广阔的市场。 5G+移动机器人风起时 据相关数据显示，预计到2024年，中国2000强制造企业中有25%的企业将使用5G技术来提高机器人应用能力。在AGV行业，我们已经能看到不少厂商已经在积极布局5G AGV应用项目，其中新松、昆船、今天国际等在2019年就已经开始布局5G业务，此外极智嘉、快仓、灵动科技、国自、杭叉智能、嘉腾、斯坦德、海康机器人、迦智科技等数十家移动机器人企业都已经先后入局，可以预见的是5G+移动机器人将开启全新应用模式，并推动智能化转型的进程，同时有望重塑移动机器人市场的新格局。

5G+AGV的应用趋势首要集中在两方面，一是利用5G大带宽、低时延优势对现有的AGV调度系统在调度数量、数据处理进行革新；二则是对AGV导航算法的优化，将部分借助边缘计算的算法优化分析上传至算力更强大的云端处理。首先我们先来谈一下5G在调度系统上的应用。为能满足生产环境下机器人互联和远程交互应用需求，许多终端企业开始采用5G独立组网调度，利用5G网络将机器人无缝连接，进一步打通设计、采购、仓储、物流等环节，使生产更加扁平化、定制化、智能化，实现数据共享、敏捷互联、应用云化、智慧决策，应用在工业控制、物流追踪、工业AR、柔性制造等机器人应用场景。

具体到AGV的调度上，采用5G+云化技术实现异地设备间的通讯，同时利用5G大连接、低时延的特性，将单AP设备连接数从几十台增加到5G环境下的上千台，AP间切换的时间从可百毫秒锐减到毫秒级。 在移动机器人设备上，为配合终端厂商的需求，移动机器人厂商中一些企业已经研发出5G系列AGV设备产品，并在自己的物流园内完成产品测试。无论是叉车AGV厂商杭叉智能、仓储机器人快仓、集成商今天国际还是老牌国企昆船智能、新松都已经入局AGV+5G调度系统与设备的研发。据悉，昆船6月已经在物流园区部署5G室内外一张网的端到端解决方案，包括5G核心网、承载网、无线接入网和5G智能终端以及5G全系列设备。 不过，目前市场上的移动机器人控制器，暂不支持直接使用5G技术，都需要采用通讯转换的方式进行，需要集成或者连接其他厂商提供的5G模组，例如华为的CPE，标准的5G终端模块、适配器等等。如昆船公司的5G版标准叉车AGV，采用5G CPE和基于华为MH5000模组的5G工业智能网关，以此来满足5G智慧物流先进装备全业务应用部署的需要。今天国际在2019年完成的科技园5G网络覆盖进行的也是“5G CPE+AGV”测试。

其次，是AGV上算法的优化。算法的优化主要体现在两个方面。一方面是导航模块的升级。在激光雷达上，华为已经着手利用 5G 开发激光雷达和毫米波雷达。华为智能汽车解决方案BU总裁王军表示,用更高级的5G技术来制造毫米波雷达，进而大幅提升毫米波雷达的性能，甚至让其达到32线激光雷达的性能，而价格又远低于激光雷达。视觉导航与5G的结合同样值得期待。此外，VSLAM 深度相机图像实时上传到云端，需要近百Mbps 的上行大带宽。具体在运行过程中，视觉导航一般要求至少每 100ms 周期必须刷新上传一次视觉帧以及下发位置信息，以防碰撞。上传和下发的时延要控制在 20ms 以内。以便给云端的图像处理和位置计算留出宽裕的时间。5G技术能够更好的将 AGV 本地摄像头数据上传，在云上进行计算处理，从而消除在每个 AGV 本地部署激光雷达、工控机 GPU、购买算法 license 的大量硬件、软件成本。据悉，视觉导航AMR企业灵动科技已与华为、中移动等协作，推出了全球首台5G版V-AMR。 另一方面是运维系统的数据收集，5G使边缘计算和服务计算之间的联通成为可能，从而改变机器人算法架构，使得服务器的计算能力会让机器人进行无缝升级和自动化，用户可以通过手机，电脑，平板，安装APP的形式，实时监控远程移动机器人。如今天国际便尝试了利用5G网络提供的高带宽、低时延特性，将VR技术应用于移动机器人的远程运维。一些AGV本体的供应商也正研发对接5G的设备方案，柏壹科技表示，在充电技术上，无线充电设备结合5G可以及时反应能源系统的工作情况，做到无人化运维。 融合尚在初期阶段不过目前移动机器人与5G的融合整体仍然处于试水阶段，一方面移动机器人融合5G的落地其实也面临着诸多制约因素，需要不断迭代升级才能从民用走向要求更高的制造业。 单从技术层面来说，目前，5G网络的信号覆盖区域有限。只有基于5G的重要特性，也就是高流量密度和高峰值速率，才能满足5G和移动机器人结合落地。为满足这些技术要求，5G采用了超密集组网的架构，这就必然要求基站的部署密度必须提升。另外，由于5G信号的穿透性不足，在室内还需要布设大量的室分基站。其次，本地组网异常繁琐。移动机器人在实际使用时，管理服务器必须要能够准确的访问到各个移动机器人，这就要求在进行5G组网时，服务器必须与移动机器人建立起直接的连接，需要运营商在后台分配各个终端地址的时候，进行各个小型网络的划分。但是在实际操作时，却面临着很多实际的问题，例如工作流程的划分，SIM卡地址绑定，边缘计算服务器的搭建等等，都造成了5G本地组网的不便。另一方面是考虑到投入成本，大多数用户端对AGV+5G的需求还不强烈，现有的工业WIFI能够满足他们对通信网络的要求。不论是采用何种组网形式，目前的5G技术相对于原有通讯技术，成本都要大幅提升，一方面是一次性投入的设备成本，另一方面就是大量的使用成本，5G的流量费用目前仍居高不下，使用时需要大量的费用花销，此外，目前可以看到的5G建设趋势是，基础设施铺得开，终端设备还比较少。 当前，AGV+5G的融合还只是初步阶段，大多数企业乘5G浪潮只是作为一个战略上的谋篇布局，真正落实的层面尚有非常大的潜在想象空间。然而技术的进步往往为一个产业带来的是我们目前难以想象的发展，三四年前的4G时代，有多少人能想到现在手机支付与短视频产业的崛起。或许随着技术的不断迭代，5G将为移动机器人产业带来的机遇与变革，将颠覆我们的想象。为了促进AGV产业与5G的融合，乘上时代浪潮，中国移动机器人（AGV-AMR）产业联盟特别选址上海，将在2020年11月4日的第三届中国国际移动机器人（AGV-AMR）产业发展峰会暨物流集成商大会上首次重磅发布《5G+工业应用机器人物流解决方案蓝皮书》，敬请期待！