让新一代智能机器人彻底国产化,它凭啥能解决“卡脖子”问题?

机械人生 2022-09-21
3115 字丨阅读本文需 7 分钟

2022世界人工智能大会上,非夕科技的展区吸引了不少人围观驻足,展区内是机器人正代替人工进行核酸采样。

体验者站上采样位、张开嘴,机械臂靠人工智能加持的机器视觉、结合高精度的力觉引导,使机器人采样末端能自主适应不同人群的身高,并精准定位到口腔两侧的扁桃体位置,让人无须半蹲,也无须踮脚。

完成视觉定位后,它将咽拭子伸入体验者口腔中,在左右侧各刮拭3下。

非夕科技是一家研发、生产自适应机器人的公司,其创始团队来源于斯坦福大学机器人和人工智能实验室。

“希望在人工智能等技术推动下,采样更规范更标准化,而且能在节省人力的同时不间断工作,发挥出机器人的优势。”非夕科技市场总监高云帆在接受记者采访时表示。

非夕科技的创始团队做对了什么?非夕科技的机器人给行业带来什么样的冲击?

浙大的学霸

非夕科技成立于2016年,注册地位于上海闵行,是一家通用智能机器人服务商,专注于研发、生产集工业级力控、计算机视觉和人工智能技术于一体的自适应机器人产品。公司已推出自适应机器人拂晓Rizon,将工业级力控、计算机视觉和人工智能融于一体,通过像人一样的手眼配合来完成复杂的工作任务。

创始人王世全毕业于浙江大学机械工程学系。2021年,年仅32岁的他被聘任为上海交通大学机械与动力学院的客座教授,同年他带着自己的机器人事业入选了首届“上海科技青年35人引领计划”。

这些年来,王世全可以说拿奖拿到手软:

2021年,2021年,入选首届“上海科技青年35人引领计划”;

2021年,被聘上海交通大学客座教授、博士生联合导师;

2020年,获全球移动互联网大会GMIC2020十佳新生代;

2019年,获上海引进海外高层次创业人才;

2018年,获美国机器人领域杰出人才签证;

2016年,获上海科技创业中心创业首站2016年度十佳国际案例奖。

从第一台工程样机到整体量产,非夕打破了国外机器人企业在中高端机器人市场的长期垄断,使中国新一代智能机器人彻底摆脱对进口精密零部件的依赖,彻底解决在核心技术上的“卡脖子”问题,有望实现中国智能机器人在世界智能制造赛道上的“换道超车”。

而这一切的基础,都源自于非夕工程师们孜孜不倦的研发、分析、打磨。

全新传感器技术、电机伺服技术和硬件系统、力控关节机构到上层的操作系统和AI智能平台,每向前一步都是对研发能力和研发效率的巨大挑战。

整个过程就是以最优的节奏和效率去应对研发中的一个个不确定性问题的解决。

两大技术

“很快很轻,没有不舒服的感觉。”一位体验者在体验后表示。

机器人动态力控可保证刮拭足够的采样面积,且刮拭力度适中,不会让人体产生不适感。

从取试管、贴标签、开盖、自动取拭子,到自动识别人脸及口腔部位、采集口咽拭子样本、将样本放入试管,再到夹爪消毒、医疗废物回收,整个采样过程,均由单台机械臂自主完成。

该核酸采样工作站一次性可储备240根试管和其他采样配件,单次采样时间约为28秒。

这意味着,在一次备料240套采样配件后,工作站在2小时左右的采样过程中无需人力协助,实现了全闭环、全自动化采样,最大限度地节省人力,避免交叉感染。工作站具备消杀功能、装有隔离风帘,确保工作站内外部环境的安全性。

这靠的是自适应机器人的两大底层核心技术——力控技术、层级式智能。

高复杂度、高精度、高响应的力控技术是基础。

要达到类人的力控程度,对于底层的力矩传感器、关节模组的制作封装、整机的设计,以及最核心的力控算法要求非常高。

层级式智能AI则建立在完整感知能力的基础上,包括视觉和力觉。

底层的智能像条件反射般控制着手臂的基础运动,中层的智能编码各种基础运动的不同序列,高层的智能负责认知、理解、规划等复杂的“层级式”智能。

以非夕独立研发部署的自适应机器人新能源汽车充电应用为例。

目前,大部分的新能源汽车充电由人工手动操作,充电桩利用效率低、停车场空间利用率低下、车主时间分配受限等问题随之而来。

其力控技术能够容忍由可移动平台、周围环境带来的位置误差,在插入过程中通过力控晃动实现柔性插接,避免对充电gun、充电口的损伤或损耗,5秒内可完成插接动作。

自适应机器人被移至充电口附近后,通过机器视觉采集充电口所在的具体位置,并采用精度可达像素级细粒度的卷积神经网络算法进行深度学习,辅以由数据驱动保证的环境自适应能力,能高效、准确地二次定位充电口及设备。

机器人能对未知物体进行快速抓取,通用性和稳定度高,无需提前建模,对光照因素不敏感。

“此方案能通用于不同品牌、型号的充电gun,并在较差的光照条件下稳定抓取。”高云帆分享道。

另辟蹊径

非夕科技诞生于斯坦佛大学机器人实验室。

创始人王世全从小就对机器人自动化感兴趣,从浙江大学机械工程系毕业后,他博士阶段赴斯坦佛大学继续深造,结识了非夕科技的联合创始人和首席科学家。

他发现制造业中各大工艺流程,搬运、焊接、喷涂等环节的传统工业机器人使用率,显著高于需要“手眼配合”的复杂工作,如复杂装配、表面抛光,以及服务、医疗等环境不确定性较高的应用场景。

可协作机器人为实现安全性,通常牺牲有效负载、速度和精度等性能,在工作效率上可能会大打折扣。

两者机械结构、底层的运动规划和控制算法一脉相承,局限性导致其无法适应长期接触式以及复杂手眼配合型的工作。

2016年,他们决定创立非夕科技。“当时,自适应机器人在世界范围内还是空白。”王世全分享道。

不同于传统工业机器人和协作机器人,非夕科技走的自适应机器人路径,希望机器人能自我感知、自我判断、自我学习、自我调整,完成非结构化环境下的复杂任务和精细动作。

2019年,非夕推出第一代自适应机器人产品“Rizon拂晓”,实现了高精度工业级力控、计算机视觉、人工智能“三位一体”。这也是全球范围内首次提出自适应机器人概念并实现产品化。

目前,公司产品已在精密装配、曲面打磨、力控检测、移动复合操作工站等方面应用。

以力控检测中的动态触摸屏测试为例。非夕的“Rizon 4”可以高度模拟人手,给予触摸屏表面不同压力,进行快速且精细化的指定操作,如点击、按压、拖动、绘制路径等。

3C领域的手机、平板、电脑,及汽车信息娱乐系统、可穿戴设备、医疗设备等,进行触摸屏和触摸显示器的测试、UI设计,压力感应执行器的测试与校准,可以由Rizon 4完成。

该款机器人还被广泛运用在汽车、医疗、一般工业等领域中。

“与传统的人工测试相比,该应用能避免对屏幕造成损伤,同时效率极高,达到可靠、稳定、高一致性的测试效果。”高云帆介绍道。

其客户包括多个汽车品牌主机厂及Tier1供应商、头部品牌手机制造供应商,以及新希望、亚马逊等企业。

降本增效的好方案

2021年,非夕科技向一家新能源汽车零部件企业交付了整线自动化项目,其业务同期增长近十倍。

这家公司订单起量快、产品品类多,对产线有明确的柔性化需求。其传统机器人产线,含有大量的非标设备,以及30%左右的人工工位占比。这类传统产线部署时间长,难以达到足够的柔性能力,产品换型的兼容度有限。

在设计自适应机器人产线时,非夕科技着重考虑了各个工艺环节的解耦独立。

“与单站相比,整线方案的设计能在每一个环节都落实非夕的技术特点,更易于达成产品良率等指标的同步上升。”高云帆解释。

与原本的非标自动化产线,这家新能源汽车零部件客户最终实现了100%的自动化率,节省了20%的成本。

一方面,能以标准化的本体和对应软件系统,解决不同工艺中的自动化难题,单站项目可快速复制;另一方面,探索整线方案,了解各行业、各工艺的生产细节,通过场景的深耕来反推产品及软件的开发,持续优化产品平台。

单站项目、整线解决方案结合,目前,非夕科技已服务数十家客户。

机器人赛道愈发火爆,资本疯狂涌入。

据IT桔子数据,机器人赛道投融资事件,由2020年的200起上升至2021年的288起,今年前9个月达到170起。

这其中就包括了非夕科技。值得一提的是,公司历轮融资均有顶级资本参投。

自2016年拿到真格基金的首笔融资后,非夕又从金沙江创投、顺为资本等资本收获第二笔融资,2020年再次获得美团、新希望集团、云锋基金、招商局资本、高榕资本等超1亿美元融资。

今年上半年,非夕科技完成近亿美金B+轮融资,融后估值超10亿美元。

高云帆在2019年加入非夕,谈及公司近几年来的发展,他笑称,“最直观的改变是公司大了,当时团队仅50多个人,现在人数都快到500了。”

他告诉记者,除深耕工业场景外,公司将持续探索开放性、复杂度要求更高的应用场景,计划涉足农业、医疗、服务、科研等众多领域。

这条不同寻常的路,非夕科技将坚定地走下去。

文章来源: 21世纪商业评论,张通社,上海科技

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