作者：Jeremy Cook
从古希腊神话中的机器人保护神塔罗斯的传说起，人类长期以来一直梦想着使用人工智能来使我们的生活更加轻松。晶体管的发明以及随之而来的可用计算能力的爆炸式增长，比如自主移动机器人，意味着这一想法现在已经成为现实。
什么是自主移动机器人？
最早的移动机器人是实验室实验品，如 20 世纪 60 年代斯坦福研究所开发的机器人 Shakey。实验性机器人催生了可用于现实世界的移动机器人，如 FX 电视节目《美国蝶梦》中的邮件机器人。这些设备从 20 世纪 70 年代开始销售，虽然有时可能出现问题。虽然名义上是机器人，但这些邮件机器人被认为是 AGV（即自主导航车辆），遵循嵌入地面的一套移动路径。
AGV 的灵活性和应用有限。随着传感器技术的改进以及计算能力的大幅提高，AGV 已让位于 AMR，即自主移动机器人。这种机器人能够在没有人类直接干预的情况下理解周围环境并导航。它们不需要预先确定的路径，因为它们可以感知环境，创建内部模型，然后计算出完成任务的优化路线。
这些机器人可对不断变化的仓库或室外环境做出反应，并与其他机器人甚至人类一起工作。计算可以在机器人上进行，也可通过机器人所在的实体建筑上的本地计算资源进行。自主移动机器人系统也可利用云计算来获得最佳性能。
自动移动机器人及其应用
虽然 AGV 在过去是小众设备，您可能从未亲自见过美国时代的邮件机器人，但今天，我们看到自主移动机器人在仓库管理应用的推动下激增，最明显的是在 Amazon。自 2012 年引进机器人以来，这家仓储和配送已在其设施中安装了超过 350,000 台机器人。
自动化使 Amazon 仓库的存货量增加了 50%，检索速度提高了 3 倍。履行成本下降了 40%，重复性任务的自动化使 Amazon 能够优化程序，以减少人类伤害。
Amazon 的自动移动机器人车队主要由短小机器人组成，类似于经过大量升级的 Roombas。这些机器人在存货货架下滑动，被称为 pod，通过集成式升降器拾取，然后以大约每小时 3 英里的速度将它们运送到人类拣选者。然后，人类工人无需在仓库中跋涉就可以拿取物品。虽然机器人仓库在随意的旁观者看来可能是杂乱无章的，但移动路线通过中央控制器协调，使 AMR 到达最终目的地。
AMR 入库后，下一步是将物品运送到最终目的地。这仍然主要使用人类驾驶员。然而，Starship Technologies 的六轮送货机器人和 Amazon（现已结束）试用的类似 Scout 机器人这样的新设备可能会让公司最终完全放弃使用驾驶员。空中无人机可能是这一演变的另一步。
除了将产品从一个地方运送到另一个地方，AMR 还可用于自动检测，尤其是在人类出行有危险的区域。考虑到在地下深处等一些情况下，很难对射频干扰进行直接人工监控。因此，自动化至关重要。了解在没有人工交互的情况下，机器人如何完成（而非简单报告）医院自动紫外线消毒和类似应用。
自主移动机器人是如何工作的？
随着云计算和更强大的边缘处理技术的发展，我们已经看到机器人控制的巨大进步。这些机器人必须通过本地传感获得周围世界的最新信息，并能够通过适当的电机和驱动设置控制它们的运动。
这些技术对于下一次自主移动机器人革命至关重要：
- 机器视觉 – 使用一台或多台摄像头以与人类相同的方式进行观察。人工智能、机器学习和增强型边缘处理可提高能力。
- LIDAR – 光探测和测距。生成点云，绘制周围区域的三维地图。
- 边缘人工智能计算 – 移动机器人搭载的强大处理模块可实现实时决策，而不会出现访问遥远的云资源所固有的延迟。SBC 的 Jetson 系列是边缘人工智能实验的一种热门方法。
- 无线网络 – 允许访问云和/或本地（设施级）计算资源，并协调多个机器人作为群体工作。
- 电机驱动器 – 直接控制机器人电机。
自主移动机器人设计：潜力近乎无限
虽然 AMR 技术目前的重点主要是仓库自动化，但在新冠疫情肆虐时期，用于紫外线消毒的机器人技术是一个热门话题，移动安全巡逻应用目前也在探索之中。
纽约警察局最近公布了开始使用 400 磅、5 英尺高的轮式 Knightscope K5 机器人的计划。公众是否会接受这种机器人仍然是一个悬而未决的问题。该部门曾于 2021 年试用 Spot 机器人，但在公众强烈反对后停止使用。这种新的 Knightscope 机器人被描述为一颗巨蛋变形而成的 R2-D2，或者正如一位评论者所说，“迪士尼版的戴立克”。
人类警务领域目前可能暂时安全，但自动移动机器人无疑将继续显著影响我们的生活。问题在于它们是会出现在公共场合，还是会隐藏在仓库和工业设施的墙壁后面。
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