机器人解放的一小步

京东618活动如火如荼,莫名其妙地跟双11一样,成为一个节日。

或许在不久的将来,有可能会成为国家节假日,让大家可以好好剁手,更好促进内需。

此前京东的全流程无人仓发布,举世瞩目,第一次在物流行业实现最后一公里的无人化。在文章末尾,可以重新观看一下这个无人仓的官方介绍视频。

本人有幸在项目开始之初就粗浅地参与其中的机器人入库、分拣、码垛项目,见识了亦庄京东总部饭堂的高大上。

京东无人仓各项先进技术和信息化的应用前无古人,作为一名文科生无法一一了解,在这里只能皮毛介绍一下MUJIN领先世界的机器人无需示教控制系统,实现了物流自动化最后一公里。

物流仓库流程不外乎:新货品注册→供应商卸货→机器人扫码入库→用户下单→系统配仓→货仓到机器人→机器人分拣→扫码→机器人码垛上料→包装→出库。其中红色部分MUJIN这套系统就可以完成。

MUJIN无需示教控制系统

本文讲的机器人,不是大家在市面上见到的人形服务机器人,而是在制造工厂里面的机械手、工业机器人。

MUJIN是从东京大学孵化器走出的技术上最硬核的科技创业公司。它的主要方向是机器人控制,包括机器视觉、机械臂控制、规划等。团队成员都是来自于各种高大的巴拉巴拉大学。曾接触过他们的一位毕业于华师附中的番禺土著,果然高材生就是会让人有仇视的冲动。

MUJIN团队

机器人分为硬件和软件两大部分。硬件就是我们眼睛所看到机器人本体,随着工业化的高速发展,要完成一台机器人硬件从某种意义上来说已经成为一项简单的装配工作,而成本也相对低廉。

那么,为什么机器人还那么贵,答案与软件相关。整个工业机器人系统的成本往往是 3 倍到 20 倍于机器人硬件的成本。机器人硬件价值仅占机器人市场的三分之一不到。等于你花了1000万元买了几台机器人,却需要另外2000多万才能让机器人真正上线运行。

现在我们所看到大多数机器人应用,主要是依靠线体集成商在完成。机器人在投入生产线使用前,需大量工程师耗费数月对机器人进行示教、编程及测试,最终得出适应现下需求的一套固定动作,生产线发生改变意味着一切需要从头开始。调试阶段的效率低下,投入成本巨大,导致回收期长。

机器人控制系统,向来都是机器人制造厂家的事情。ABB,库卡,发那科等机器人制造厂家都有他们独家的控制系统,各不相同。

为了使用和维护的便利性,每个汽车厂都会避免采用多品牌机器人。就像丰田采用川崎机器人,大众采用库卡机器人,日产采用发那科一样。

MUJIN研发出一个通用编程平台,他们的系统可以兼容各个品牌的机器人。用最简单的话来讲,就是相当于不同的手机制造厂家可以使用同样的一个安卓系统。这个系统可以使得机器人工程师可以不用一个个学习不同机器人厂家的机器语言,而只需要熟悉MUJIN编程语言就可以操控不同品牌的机器人。

目前MUJIN的控制系统已经可以兼容日本的几大机器人品牌,包括法那科、川崎、安川、三菱、不二越及电装,支持超过1000款工业机器人,由此极大幅度地减少了机器人调试周期,同时让机器人之间的协作成为可能。

MUJIN的厉害之处还远远不止此,它的首创无需示教机器人控制系统才是其独步天下的独门秘笈。这是一个前无古人的机器人操控平台,在起点和终点之间,机器人的路径轨迹都是按照内化的算法自行规划。

先来说说现在的机器人应用。我们在参观各个工厂,都会惊叹工厂大量采用机器人自动化制造工艺。但是,只要我们认真看,这些机器人的运行轨迹,每一个动作都是一模一样的,真的就像是单调的机器人一样。

刚刚也说了,机器人从硬件安装完毕到最终能够投入使用,这期间要花费的调试时间和调试工作是难以想象,机器人从开始动作到动作结束的每一个细节都是需要人为手工模拟好,这个过程就叫做示教过程。

MUJIN的这个无需示教的机器人控制系统,顾名思义就是可以减少这中间花费大量精力的示教工作,可以使得机器人快速投入使用。京东上海亚洲一号无人仓采用便是MUJIN的这一套技术。

MUJIN控制系统采用了一个研究机器人必备的OpenRAVE技术,用于计算机器人运动学逆解(IKFast),这是世界上最流行的机器人运动规划库,它的创始人是 Rosen Diankov 博士,而他就是MUJIN的CTO。

MUJIN Controller作为这套技术系统的载体面世,控制器通过以太网等接口与机器人制造商的API接口连接,实现对机器人的实时控制。

MUJIN在机器人运动规划方面使用的是一种叫Rapidly Exploring Random Tree的RRT算法。在一个3D空间中,产生所有能从点 a 到点 b 的轨迹,然后再从中选取机器人能够实现且最短的路径。在实际的演示Demo中,机器人会采用难以想象高难度轨迹。

目前,MUJIN已经拿到了国际大厂的订单,包括京东、三菱、安川、电装、佳能、本田、日立等十余家客户。在实际应用中,MUJIN能够显著降低客户系统集成和改造的成本,同时提升效率。

MUJIN的工作正在极大地解放机器人的生产力,让机器人释放力量,机器人智能化应用迈开了一个不小的脚步。

京东上海亚洲一号基地无人仓

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