从碎片化到标准化,服务机器人“应势而变”

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餐厅里的送餐机器人、仓库里的巡检服务机器人 、酒店大厅里的智能客服机器人、机场中的行李服务机器人、校园里的送快递机器人、甚至是疫情期间的消毒机器人……

当下,各式各样的服务机器人出现在人们现实生活场景中,尤其在疫情之后,服务机器人在医疗、公共服务的应用更是被推上了新高度。

服务机器人落地应用快速增长固然可喜,但其多样的应用场景带来碎片化需求却成为发展的“一大壁垒”,不仅增加了计算负载,也延长了制造周期,使得成本也随之增加。

服务机器人,亟需求变。

碎片化成发展痛点

近年来,随着人工智能技术的突破以及现实需求的变化,服务机器人在全球范围内得到了快速发展,其产业规模在近几年迅速呈现出扩大的态势,并且依然存在着巨大的发展空间。

《中国机器人产业发展报告(2019 年)》数据显示,2014 至 2018 年全球服务机器人销售额由 35.1 亿美元增长至 82.9 亿美元,年均复合增长率达 23.97%。

同时,报告预计,2021 年销售额将达到 131.4 亿美元,且近三年(2019-2021 年)的年均复合增长率将达到 17.86%。

在中国,服务机器人的行业增速尤为明显,尤其在 2020 年疫情防控催生的新需求以及新基建政策的加持下,更是为我国服务机器人的发展按下“加速键”,迎来一个快速发展时期。

36 氪研究院发布的《2020年中国服务机器人行业研究报告》指出,预计 2021 年,中国服务机器人市场规模将达到 38.6 亿美元,约占全球市场的近 30%,2013-2021 年年均复合增速为 36%,高于全球服务机器人市场增速。

在实际落地应用中,服务机器人也早已突破了早期的实验室阶段和具备初步感觉和协调能力的萌芽阶段,走向了多方面实际应用的落地,在工业、商业(包括零售、餐饮、医疗等领域)、家用等领域都有其身影。

不过,由于服务机器人使用场景众多,且大小、形态、功能各异,服务机器人市场呈现碎片化现象;而这种碎片化的形态,给服务机器人的设计、制造等环节带来了多方面挑战,主要表现为:

  • 计算负载增加:现代服务机器人采用计算机视觉和深度传感器/摄像头对光学雷达进行补充,以识别对象和避免碰撞。但随着应用种类的扩展,计算模块在为导航和操作提供计算能力的同时,还需额外的算力来支持 AI 工作负载、媒体处理以及其他相关操作,大大增加了计算负载。
  • 设计、验证周期变长:服务机器人是一个非常碎片化的行业,机器人大小不一,功能各异,由于具体应用要求不同,每一个使用案例所需的设计和验证周期都会受到影响,制造成本也随着增加。

显然,这是服务机器人在发展过程中衍生出的痛点。但从另一个角度来看,这也是其应用落地后对技术提出的新要求——如何解决服务机器人碎片化场景带来的问题,成为服务机器人进一步渗透应用场景的一道门槛。

标准化是趋势

对此,英特尔设计出一种能够适应服务机器人所需执行不同工作负载的计算模块,即“可扩展计算模块设计”。

英特尔智能移动机器模块设计主要由两部分组成——主计算板和 I/O 扩展板,具体来看:

主计算板采用标准的 3.5 英寸外形规格,能够在降低成本的同时适应体型更小的服务机器人。其外观配有可选的板载扩展模块,提供 Wi-Fi 和蜂窝连接来扩展其可用性。

具体表现上,主计算板主要提供针对成本优化的基础平台,既能够提供导航模块所需的 I/O 连接,也能够为为马达控制器提供连接性,以驱动滚轮或机械腿在周围活动。

从导航模块来看,主计算板通过提供导航模块所需的 I/O 连接使能导航模块,而导航模块则是依赖一组外围设备(如光学雷达、深度摄像头和近距离感应器)为其提供的输入数据,来执行自我定位和地图构建/解释功能。

另外, I/O 扩展板则是为了满足服务器人厂商的需求而设计,能够自定义引脚分配,具有 PCIe 4X 插槽、USB 2.0、USB 3.0 等连接口,能够支持应用模块为提供服务而要求的 I/O 连接。

总的来说,英特尔通过“标准化模块设计”解决服务机器人面临的“碎片化”痛点。而对于这一解决方案,嵌入式计算机产品方案商康士达科技有限公司 CTO 王景元表示——“标准化是趋势”。

王景元指出,一个服务机器人产品从新的设计到最终的成熟是要经历一个漫长的验证过程,如果有一个能够缩短验证周期的标准化模块设计,当产品成熟稳定之后,大家就不会再重新设计了,从而提升了效率。

标准化 ≠ 降低差异性

前面提到,服务机器人应用于各种各样的场景中,且功能各异,那么,如果应用了标准化的模块设计,是否意味着产品差异性降低,导致千篇一律?

对于这一问题,雷锋网对包括英特尔在内的多位技术专家寻求了解答。

英特尔公司物联网事业部中国区高级市场总监陆英洁表示,英特尔智能移动机器模块具有主板和 I/O 扩展板两个部分,其中,在主板方面,厂商可以根据不同机器人的算力需求配置不同的 CPU,增加不同机器人的用途,而 I/O 扩展板也可以满足机器人对人机交互不同传感器、不同功能的支持。

陆英杰明确表示,这种标准化的参考设计并不会导致差异性降低,相反地,这一设计能够做出一些更加差异化的机器人。

除了在硬件层面的解析,英特尔公司物联网事业部中国区首席技术官张宇博士还从软件层面对这一问题进行了进一步解答。

张宇博士补充道,英特尔智能移动机器模块在提供了满足计算要求的硬件之外,还包含了多个部分的软件设计,其中包括最底层的操作系统支持、机器人方面的 ROS 支持,容器化的管理支持等。

另外,据张宇博士看介绍,英特尔方面还针对人工智能集成开发工具套件 OpenVINO,能够实现底层功能的提速。

不过,这些软件应用多是处于基础层面,仅是在机器人的基础功能上“做功夫”,而对于更上层的功能开发,则需由开发者根据不同厂商的需求去开发。

也就是说,机器人厂商需要将实际应用相关的软件与原有的基础功能进行集成,来实现满足特定场景应用的专有的软件系统,通过软件应用差异化来实现不同行业的定制化。

服务机器人的未来演进,由智能到自主

技术的推出仅是第一步,应用才是走向落地的关键所在。

2021 年 4 月 15 日,英特尔与科沃斯商用机器人、思岚科技共同签署了合作备忘录,三方将在智能移动机器人解决方案及产品的协同研发与资源共享等方面展开交流与合作。

解决了碎片化问题,服务机器人的下一步又该朝着什么方向发展?

对于这一问题,张宇博士的看法是:未来,机器人应该是自主的。

在张宇博士看来,服务机器人其实是物联网行业的分支,而物联网同样是一个碎片化市场,但在这样一个碎片化场景下,物联网行业的发展其实是有规律可循的——即从互连系统到智能系统,再从智能系统到自主系统。

机器人的发展同样如此。早期的机器人解决的是数据互连的问题,到了第二代开始进行一些智能化处理,对采集到的书籍进行分析,从而得到一些有用的信息进行决策。未来,机器人将朝着自主方向发展。

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