文/新戰(zhàn)略機(jī)器人全媒體 彭晴
人物介紹
艾長勝，濟(jì)南大學(xué)機(jī)械電子工程系，工學(xué)博士，教授，研究生導(dǎo)師；美國Prairie View A&M大學(xué)客座教授；兼任濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院工學(xué)院院長；濟(jì)大博陽搬運(yùn)機(jī)器人研究所所長。主要從事測試計量技術(shù)及儀器、嵌入式計算機(jī)測控系統(tǒng)研發(fā)、機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的教學(xué)與科研工作。主持完成省部級課題及企業(yè)委托科研項(xiàng)目20余項(xiàng)，發(fā)表文100余篇，專利成果30余項(xiàng)。
8月1日，由中國移動機(jī)器人產(chǎn)業(yè)（AGV）產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟牽頭組織制定的五項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)正式開始實(shí)施，聯(lián)盟專家、標(biāo)委會委員艾長勝教授在此次標(biāo)準(zhǔn)制定過程中從學(xué)術(shù)屆的角度給出了中肯建議。在聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)推向市場之際，新戰(zhàn)略機(jī)器人全媒體特別采訪了艾長勝教授，傾聽了他對行業(yè)的看法以及標(biāo)準(zhǔn)制定的意義。
兼顧多樣需求——團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制定的難點(diǎn)
在談及標(biāo)準(zhǔn)制定時，艾長勝表示“由于AGV產(chǎn)品的多樣性需求，面向不同的行業(yè)場景需要定制化設(shè)計，同時行業(yè)發(fā)展并不均衡，有AGV的幾大骨干企業(yè)，也有初創(chuàng)型企業(yè)，再加上AGV技術(shù)的復(fù)合型（機(jī)型、載重-驅(qū)動-導(dǎo)航-移載）、時變性（需求及技術(shù)發(fā)展快）等特點(diǎn)，要想同時兼顧多方面的需求，制定出符合行業(yè)實(shí)際情況又能規(guī)范和指導(dǎo)行業(yè)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)是有一定難度的。”
盡管團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的制定并不容易，但是艾長勝認(rèn)為標(biāo)準(zhǔn)的成功出臺對于行業(yè)來說意義匪淺，“標(biāo)準(zhǔn)對行業(yè)發(fā)展具有規(guī)范、指導(dǎo)、引領(lǐng)作用，對主機(jī)廠和供應(yīng)商來講，有利于行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，接口標(biāo)準(zhǔn)化、功能模塊化、分工專業(yè)化，有利于規(guī)模化生產(chǎn)，降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)水平。對用戶來講，有利于產(chǎn)品選型、使用、維護(hù)。從技術(shù)開發(fā)的角度看，系統(tǒng)完備的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，便于行業(yè)技術(shù)人員交流、合作、提高。”艾長勝表示，統(tǒng)一的術(shù)語、通用技術(shù)條件、設(shè)計通則、安全規(guī)范及檢測規(guī)范五項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)出臺，為行業(yè)企業(yè)提供了全面的技術(shù)支撐，而聯(lián)盟在宣貫標(biāo)準(zhǔn)、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)、認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中，將發(fā)揮重要作用。
多傳感器融合+人工智能——AGV技術(shù)發(fā)展趨勢
艾長勝認(rèn)為，標(biāo)準(zhǔn)的出臺將會促進(jìn)行業(yè)更加良性的發(fā)展，而作為高校教授，站在學(xué)術(shù)角度，艾長勝對當(dāng)前AGV技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和未來趨勢也做了一些解讀。
他認(rèn)為，當(dāng)前國內(nèi)AGV骨干企業(yè)已從技術(shù)引進(jìn)消化吸收階段進(jìn)入自主研發(fā)創(chuàng)新發(fā)展階段，一些新興企業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)也形成一定的優(yōu)勢特色。“從傳統(tǒng)主流的磁帶導(dǎo)航、磁釘導(dǎo)航方式，拓展到激光有反定位導(dǎo)航、SLAM自然導(dǎo)航、高精度GNSS導(dǎo)航，定位導(dǎo)航技術(shù)方法在一定程度上決定了AGV技術(shù)的應(yīng)用水平。”
艾長勝表示，從無人駕駛技術(shù)角度來看，AGV是一種非道路低速無人駕駛車輛，包括感知、決策與執(zhí)行三部分，需要解決車在哪里（定位）、到哪去（路徑規(guī)劃）、怎么去（運(yùn)動控制）的問題，而定位是AGV導(dǎo)航控制的基礎(chǔ)，定位方式上可分為三類。第一類，基站定位，利用全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS、超寬帶UWB獲得移動站的位置和方位；第二類，航跡推算，依靠慣性導(dǎo)航INS定位，根據(jù)上一時刻的位姿推斷當(dāng)前的位姿；第三類是環(huán)境特征匹配，基于Lidar、Camera的定位，用觀測到的特征與地圖進(jìn)行匹配，得到當(dāng)前的位姿。
“事實(shí)上，每種定位方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，通過多源傳感器融合取長補(bǔ)短是發(fā)展之路。基于RTK的高精度衛(wèi)星導(dǎo)航定位GNSS 與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)INS深度組合，可實(shí)時提供厘米級精度定位，室內(nèi)外融合定位算法可滿足復(fù)雜環(huán)境下AGV作業(yè)要求，多元融合定位可以與高精地圖配合得到精確定位，還可以通過邊緣計算、5G通訊和云服務(wù)動態(tài)更新管理環(huán)境地圖，提高AGV的環(huán)境適應(yīng)性和穩(wěn)定可靠性。”
未來除了多傳感器融合趨勢，艾長勝還認(rèn)為人工智能AI技術(shù)將為AGV動態(tài)調(diào)度管理、實(shí)時路徑規(guī)劃、軌跡跟蹤駕駛帶來新的創(chuàng)新方法。而AGV底盤的動力、轉(zhuǎn)向、制動及輔助功能單元的線控化（CAN、LIN、FlexRay等），將便于模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，可簡化布線提高系統(tǒng)的可靠性和易維護(hù)性。
產(chǎn)學(xué)研合作——有助于初創(chuàng)企業(yè)市場化落地
技術(shù)發(fā)展之外，艾長勝還提到了他對目前AGV應(yīng)用領(lǐng)域拓展的看法，“當(dāng)前AGV的應(yīng)用以室內(nèi)應(yīng)用為主，室外場景、大型重載等應(yīng)用領(lǐng)域需要拓展，搬運(yùn)、裝配、巡檢、服務(wù)作業(yè)等細(xì)分市場還需要深度開發(fā)，工業(yè)機(jī)器人+移動機(jī)器人AGV的復(fù)合型機(jī)器人，農(nóng)業(yè)、牧業(yè)AGV機(jī)器人的藍(lán)海市場有待開發(fā)。”
而針對農(nóng)業(yè)、牧業(yè)AGV應(yīng)用藍(lán)海，艾長勝所在的濟(jì)南大學(xué)測控技術(shù)研究所團(tuán)隊在山東省農(nóng)機(jī)局的資助下，開發(fā)了履帶式和輪式兩種農(nóng)用植保AGV，采用GPS全局路徑規(guī)劃與壟行激光導(dǎo)引相結(jié)合，用于果園打藥施肥，實(shí)現(xiàn)人藥隔離自主作業(yè)。據(jù)艾長勝介紹，濟(jì)南大學(xué)測控技術(shù)研究所團(tuán)隊在相關(guān)開展AGV技術(shù)方向研究已近十年，在機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用開發(fā)及機(jī)器人研究方面形成了專業(yè)特色和一定的技術(shù)優(yōu)勢，且成果豐碩。
“針對機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)、AGV定位導(dǎo)航技術(shù)、路徑規(guī)劃、運(yùn)動控制、基于CPS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的調(diào)度管理等方面我們開展了大量的研究工作。目前已經(jīng)為企業(yè)開發(fā)了“基于CAN總線的磁導(dǎo)慣導(dǎo)一體化AGV開發(fā)平臺”、“焊機(jī)自動搬運(yùn)AGV及倉庫管理系統(tǒng)”、“基于多軸運(yùn)動控制器的全向移動搬運(yùn)機(jī)器人平臺”、“雙激光全景建圖定位重載AGV控制系統(tǒng)” 、戶外環(huán)境“高精度GNSS差分定位導(dǎo)航系統(tǒng)”、室內(nèi)外環(huán)境下“組合導(dǎo)航雙橋雙轉(zhuǎn)向重載AGV控制”、基于MQTT構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng) OpenTCS調(diào)度管理系統(tǒng)等。”
事實(shí)上，高校的科技成果一直都是AGV行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重要推進(jìn)力之一，近幾年行業(yè)也出現(xiàn)了不少高校孵化的AGV創(chuàng)業(yè)公司，而高校出身的創(chuàng)企如何找到適合自身的市場化之路，艾長勝也談了談他的看法。
“我認(rèn)為，科技成果轉(zhuǎn)化，要經(jīng)過市場定位、研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)等環(huán)節(jié)，需要有人、財、物的基礎(chǔ)，學(xué)院派AGV創(chuàng)企在人才技術(shù)方面具有一定的優(yōu)勢，是產(chǎn)品的核心競爭力，在產(chǎn)業(yè)化市場化過程中，需要通過合作創(chuàng)造落地條件，例如濟(jì)南大學(xué)的校企合作項(xiàng)目主要有3種形式，合作開發(fā)、委托開發(fā)、以及技術(shù)轉(zhuǎn)讓，產(chǎn)學(xué)研合作，可以優(yōu)勢互補(bǔ)，不失為初創(chuàng)企業(yè)探索的一種方式。”
