机器人:油气行业“特种部队”来了

世界人工智能界的“达沃斯论坛”和“汉诺威展”传递了什么

  被誉为机器人界的“达沃斯”的2019世界机器人大会已于8月下旬落下帷幕,同期举办的被誉为机器人界的“汉诺威展”的2019世界机器人博览会上,工业机器人、服务机器人、特种机器人、智慧物流机器人展区,从玩具机器人、类人机器人到工业机械臂和拥有人工智能的外骨骼机器人一应俱全,吹响了向人类生产生活各个领域进军的号角。

  尽管各家的服务机器人组团卖萌,但其实大多”叫好不叫座“,而真正规模落地在市场快速“集结”的工业机器人更有生命力:从传统的“搬运工”“装配工”,到灵巧的“手术大夫”、聪明的“实验操作师”,再到“火眼金睛”的巡检员、灭火战无不胜的“消防队员”,从机器到机器人,人类智慧的结晶人工智能正从搬运、装配等传统应用领域向更加智能化、精细化的先进制造、医疗健康、生活服务等领域快速渗透。

  今年升级打造特种机器人展区,新增医疗机器人展区、智慧物流展区、多足机器人动态展区。工业4.0一直在致力打造机器与人工智能“特种部队”,管道清洗机器人,地下管道潜望镜,在特种作业领域机器人的身影也屡见不鲜。

  从机器到机器人  全球开放合作,特种机器人正在快速集结

  当前新一轮科技革命和产业变革正在重构全球创新版图和经济结构,而机器人已经从幕后站到了镁光灯下。世界各国都很看好机器人产业,纷纷制定相关重大战略,如美国发布《国家机器人计划2.0》、日本公布《机器人白皮书》,我国发布了《机器人产业发展规划(2016—2020年)》。

  本届大会主题是“智能新生态,开放新时代”。体现了中外机器人企业开放合作更加强烈的愿望。欧洲机器人协会主席贝恩德·利珀特认为,机器人产业的发展需要紧密联系社会需求进行创新,让机器人融入社会之中。“在未来机器人创新生态系统中,合作才能获得全景视角。”机器人的未来需要各国政府和企业之间的合作。俄罗斯机器人协会主席爱丽莎也表示,俄罗斯和中国应该继续加深机器人领域的合作。

  中国机器人企业已经在加速国际化进程,并布局机器人生态系统。特别是骨干企业如埃斯顿先后在欧美收购一批公司,并在米兰建立欧洲研发中心;新松、哈工智能等公司也纷纷开启海外并购布局……

  “我们鼓励国内外的企业和机构开展多种形式的交流与合作,构建开放协同的全球产业生态,共同推动全球机器人产业健康可持续发展。”国家工业和信息化部部长苗圩说。

  中外机器人企业的合作意愿催生了智能新生态的诞生和开放新时代的到来,使中国整个机器人产业取得长足进步。老牌合资企业安川首钢此次带来了机器人乐队。由中国和瑞士机器人企业合作诞生的年轻企业中瑞福宁,则带来了全球首款量产上市的仿生机器狗,它能够行走自如,并轻松应对各种障碍。

  仿生机器人一直是世界机器人大会的焦点之一。在中瑞福宁的展台,这台名叫ANYmal外形奇特爬楼梯来送快递的机器狗,身躯为红色,头顶一个黑色金属筐,黑灰相间的四肢,驱动关节灵活机敏,可360度旋转,随时调整腿的高度,“低头”“屈腿”穿过低矮的门框,紧接着转弯,爬上楼梯,来到门前按响了门铃,将头顶的快递送到了门对面的机器人手中。

  据介绍,ANYmal是瑞士苏黎世联邦理工学院研制的四足机器人,采用碳纤维和铝材料结合的结构,机身配有激光雷达和立体定位相机,能够有效地提供定位、路径和地图等数据,同时还具有热力、声音和气味检测的功能。目前已广泛应用在隧道、煤矿等领域作业。

  机器人的未来需要人与机器人之间的合作。清华大学生物医学工程系教授高上凯表示,未来的人工智能将是生物智能系统和人工智能系统的融合,是一种协同智能,“未来,大多数人工智能系统将与人类合作以实现最佳性能”。北京积水潭医院利用5G技术,同时远程操控两台“天玑”骨科手术机器人,成功为不同地区医院的两名患者实施手术,此举在全球尚属首次。

  近年,我国在人工智能领域技术创新不断加快,专利申请数量与美国处于同等数量级,特别是计算机视觉和智能语音等应用层专利数量快速增长,催生出一批创新创业型企业。例如,优必选发布的悟空机器人融合了人工智能技术,可以做到年龄估算、物体识别,对人体姿态监测后,还能对姿态进行3D重建,模仿人类的动作。

  除了医疗,我国已开始烹饪、物流等机器人探索,盒马鲜生推出机器人餐厅2.0版,可实现机器人送餐、收餐,完成智能化避障、菜品检测……

  上天下海进管道  和产业深度交融特种智能机器人无所不能

  展览中除了巡检、灭火机器人,焊接机器人、管道爬行机器人、管廊巡检机器人也正想快速“上岗”。

  本届世界机器人大会,合资机器人企业安川首钢带来了庞大的机器人焊接“团队”。多年来专注特种机器人的定制和研发的北京电控中电富贝斯展台,不仅打造出了管廊巡检机器人,管道爬行机器人,还有核工业航天设备检测机器人,中央空调管道清洗机器人,地下管道潜望镜等特殊领域产品。

  作为特种智能机器人领域的先行者,中电富贝斯经过十几年的市场磨炼及开发设计生产制造经验的积累,培养造就了一大批专业人才和自有研发生产制造设备,并借助欧美市场对产品的高标准要求和引进国外的CNN加工中心,在常规产品线十分稳定成熟的基础上,先后为一些特种行业开发、生产制造了符合特殊要求的优质产品,有效提高了特殊行业产品的性能和工作效率,特别是在产品智能化、精密化、集成化等领域。

  今年是世界机器人诞生60周年,世界机器人大会5周年,特种智能机器人在城市管廊、地下管道、排水供水、化工电力、核工业和航空航天等领域都有更精彩的表现。

  在机器人技术的研究前沿,大量学科相互交融促进并快速发展,围绕人机协作、人工智能和仿生结构等多个重点展开了各种技术创新。“机器人技术的范畴和维度正在发生重大变革。机器人技术正快速拓展至人类生活的各个方面,并积极应对各种全新挑战。”国际机器人研究基金会主席奥萨马·卡迪认为,机器人知识体系涉及不同的研究领域和应用学科,展示了更为宽广的应用范围。

  工业机器人领域,核心零部件的国产化进程再度提速,应用领域向更多细分行业快速拓展。国内厂商攻克了减速机、伺服控制等关键核心零部件领域的部分难题,核心零部件国产化的趋势逐渐显现。

  国产机器人的应用快速拓展至塑料、橡胶、食品、环保等细分行业。中国运载火箭技术研究院以能自动清除太空垃圾的空间机械臂为原型,推出国内首个面向环卫垃圾分拣领域的机器人,分拣率达93%,工作效率是传统人工分拣的8倍。

  服务机器人领域,中国表现更为优秀,已与国际第一梯队实现并跑。

  特种机器人领域,我国在反恐排爆及深海探索领域的部分关键核心技术已取得突破,无人机、水下机器人等领域形成规模化产品,研究实力基本能达到国际先进水平。例如多传感器信息融合技术、高精度定位导航与避障技术、汽车底盘危险物品快速识别技术已初步应用于反恐排爆机器人。

  “机器人产业链逐步向中高端聚集,新材料、核心零部件、主控芯片、操作系统以及自主学习、协同算法等领域的创造能力已经成为机器人领域竞争的核心要素和专业方向。”怀进鹏表示,从今年的会展来看,产业研发更系统、应用创新更深入、人才队伍快速发展,正引领我们开启智能时代的大门。

  下游用户企业逐渐转型自供机器人:美的集团收购德国库卡公司,与以色列运动控制系统解决方案提供商Servotronix达成战略合作;娃哈哈成立人工智能机器人公司,已实现对集团内部子公司的自主供货,并开展对外销售……

  应用前景正延伸  工业机器人“奥运会”后的喜与忧

  受国际经济发展环境影响,全球机器人特别是工业机器人增长放缓,机器人产业也面临着许多问题和挑战。2018年全球机器人产业市场增速仅有1%。而此前几年的增速一直是两位数。但中国科协党组书记、常务副主席怀进鹏说,在中国市场,机器人产品结构正不断丰富,应用场景持续延伸。

  挑战总是与机遇并存。新松机器人自动化股份有限公司创始人、总裁曲道奎认为,尽管2018年中国机器人产业下滑,但自主品牌机器人销售4.36万台,同比增长16.2%,在市场总销量中的比重为32.2%,比上年提高5.5个百分点。

  曲道奎说,这或许是机器人市场的“倒春寒”,但“倒春寒”也可能会给后来者带来弯道超车的机会。

  伴随着市场的蓬勃发展,国外越来越多机器人企业进入中国,除了费斯托这种外资经营模式,更多企业正在选择和中国企业合资合作。

  近年来,全球特种机器人整体性能持续提升,不断催生新兴市场。2019年全球特种机器人市场规模将达到40.3亿美元。与此同时,特种机器人市场保持较快发展,各种类型产品不断涌现,在应对地震、洪涝灾害和极端天气、火灾、案犯等公共安全事件中,有着突出需求。2019年,我国特种机器人市场规模预计达到7.5亿美元,增速达到17.7%,高于全球水平。

  气动机械臂、液压机械臂等各种重型机械,格力公司在展台为其安排了“乐队”表演,成为格力公司的名片:一组机械臂用鼓、木琴、钢琴、贝司吉他和其他乐器熟练地演奏了一首又一首中外乐曲,让人叹为观止。

  被誉为机器人界的“奥运会”世界机器人大赛,今年共设BCI脑控机器人大赛、共融机器人挑战赛、机器人工业设计大赛、青少年机器人设计大赛。来自中国、墨西哥、韩国、新加坡、美国、菲律宾、日本等国家和地区的近1000支队伍参加了机器人大赛的角逐。

  随着管道勘测、消防灭火机器人、排烟机器人、警用机器人等,也被广泛应用于实际场景中,我们相信,针对石油石化等特殊行业需求的特种机器人定制也将会越来越火。

  近五年来,全球机器人领域创新创业更加活跃,技术演进和迭代的步伐明显加快,产业和市场的规模在快速扩张,应用领域在不断拓展,这些都有利地支撑了制造业智能化转型,改善了人类的生产和生活方式。虽然今年以来全球工业机器人增长有所放缓,但机器人产业仍是推动制造业高质量发展的重要方向。特别是5G和工业互联网的发展,将成为引领机器人领域融合创新和驱动“中国制造2025”的新动力。

  机器人在油气行业有啥用

  1.高危环境作业机器人

  荷兰壳牌石油公司开发出一款可以用于监控设备和执行安全检查任务的机器人,名为“sensabot”。这款机器人是为哈萨克斯坦卡萨干油田研发的,由于卡萨干油田含有致命硫化氢气体,这些人工岛渐渐变成无人岛,很多工作必须得由机器人来完成。

  “sensabot”是第一台在油气行业被许可用于爆炸性环境的机器人,它可以在暴风雨的海上平台等恶劣的环境下工作,可在不需要检修的情况下连续工作6个月。它可以在碎石地、泥地、污水和雪地里行走,甚至可以通过轨道垂直攀爬建筑物。

  2.油气储层探测机器人

  沙特阿美公司开发地层中应用纳米机器人是一种化学分子系统和机械系统的有机结合体,其垂直分辨率远高于测井和岩芯分析,可以辅助探测油藏中被遗漏发现的油气,优化井位设计,纳米机器人有望成为未来油气勘探开发工程的一个前沿发展方向。

  3.钻井机器人

  石油行业各类工作中,钻井作业是一种艰苦、危险作业,现在国外石油装备公司开发全自动钻井机器人代替工人从事钻井作业。

全自动钻井机器人。

  4.检波器埋置机器人

  美国GTI公司研究生产了机械地震检波器自动埋置机器人ADS V3。进行检波器快速高效埋置。

  5.巡逻检测机器人

  油田现场设备检测是一项危险、枯燥的工作,国外公司开发了巡逻检测机器人。机器人上配备红外线探测器、摄像头、麦克风、气体探测器。其既能走,又能爬楼梯,能替代人工在钻井平台进行巡检。

  6.管道机器人

  石油天然气管道需要定期进行内部的清理、保养,否则一旦发生泄漏,后果不堪设想。但油气管道长达几千公里,清理、保养非常困难。管道机器人游走于油气管道内部,通过磁感应传感器收集数据,通过对收集到的数据进行分析,可以判断管道是否需要维护、更换,并可以对管道进行清理、保养。

  7.海洋机器人

  作为陆地石油勘探开发的延续,海洋油气被认为是未来世界油气增产的源泉。相比陆地,在复杂的水下条件进行勘探开发难度更大、风险更高,因此对装备的智能化需求更加迫切。目前世界范围内约有超过千台的ROV机器人应用于海洋工程中,其中海洋石油、天然气等资源开发和作业领域应用最多。针对海洋资源设备的海底铺设、安装、检测、维护修理以及潜海勘探作业均有机器人ROV的“身影”。海底电缆(OBC)和海底节点(OBN)的布设均需要利用水下机器人。(来源:《物探装备》第28卷第5期)


数据来源:《中国机器人产业发展报告(2019)》制图:刘佳杰

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