文｜ 《物流技术与应用》 王玉

目前，移动机器人在新能源行业的应用主要集中在锂电、光伏两大细分领域。本文围绕新能源行业移动机器人应用场景及需求特点、核心技术产品及解决方案创新与应用、如何选择移动机器人解决方案、现存挑战与应对建议、未来趋势与探索方向等内容做出全面分享。

新能源行业涵盖范围较为宽泛，通常包括锂电、光伏、风电、氢能、核能等。近年来，我国新能源行业蓬勃发展，在锂电领域，动力电池产能约占全球70%的中国正处于新一轮能源革命的“风暴中心”，锂电池的需求量越来越大，锂电池上下游的产能都在爆发式增长；我国光伏行业经十余年的发展已经成为国际领先水平的战略性新兴产业，在智造规模、研发技术、市场应用、体系建设等多方面都具有领先地位；储能市场伴随着成本日益下降、政策日益成熟的趋势，虽然成长速度不如动力锂电，但从长周期看，发展潜力不可限量。

移动机器人解决方案以快速交付、更高效、更柔性等优势能力帮助新能源行业企业快速投产，抢占市场窗口期，加速实现转型升级，增效降本，因此得到了企业青睐，尤其是在锂电、光伏两大细分行业得到了较为广泛的应用，甚至可以说已经成为了企业兴建工厂的“标配”。海康机器人、旷视机器人、佳顺智能等移动机器人产品及解决方案服务商快速进入了新能源行业赛道，很多优秀产品和解决方案得到了落地运行。


一、行业&场景需求特点

1.行业需求特点

海康机器人国内营销副总裁蔡化认为新能源行业的供应链环节相对固定，生产节拍争分夺秒，物流设备需要保证高效、稳定，移动机器人也不例外。

海康机器人国内营销副总裁蔡化

佳顺智能营销总监李焱提到，锂电行业由于规模化生产相对成熟，且需求旺盛，产品货值高，因此对移动机器人的需求特点是高精度、高灵敏度、高柔性、高效率；光伏行业由于技术迭代快，柔性化、定制化是其主要的需求特点。

佳顺智能营销总监李焱

“新能源行业移动机器人具有相当明显的细分领域需求特性”，旷视物流业务事业部负责人徐庆才举例介绍道：在锂电原材料仓库，锂电原材料化学成分多且密度高，对移动机器人的安全性、可靠性、稳定性要求更高，需要进行禁锌、铜、镍等防磁性异物处理，对设备、方案设计和现场实施都有一定挑战；其次，锂电原材料主要以吨袋形式存储，需要一套比较规律的存储方案，包括如何做外部清洁、吨袋怎么吊装、吨袋与车间的交付关系等等，都会涉及到整个方案的规划设计和与移动机器人的配合。

旷视物流业务事业部负责人徐庆才

在光伏组件仓库，由于光伏组件尺寸特别大，叠托后重量有3吨多，在立体仓库中属于超重超大尺寸货品，需要对机器人、货架、堆垛机、货叉等设备的设计都有特殊要求。

在光伏或锂电的电池生产车间，需要24小时连续生产，需要移动机器人具有很高的开机率和对接精度；此外，现场堪称“狭窄”的空间要容纳上百台机器人的自主交互作业，需要有很强的算法能力支撑，对移动机器人行业是一个非常大的挑战。


2.具体应用场景及要求

徐庆才总结分析，目前移动机器人主要应用在新能源行业的企业工厂生产车间和仓库两大场景中。

在生产车间， AMR来实现加工产品在不同工序之间的流转和搬运。通常每个车间每天的工件流量特别大，如何在有限的物理空间里，做到高流量、多任务、多场景协同作业，这就对集群式移动机器人提出了更高的要求：一方面需要移动机器人具有很强的硬件稳定性和单体智能，另一方面还需要有一套强大的作业和调度系统来处理集群协同作业，也就是说，系统得具备很强的群体智能决策能力。这就更近一步需要物流方案提供商既能打造稳定可靠的软硬件产品，还要有对行业工艺流程相当了解，对上下游系统具备对接能力。

在仓库，车间生产所需的原料和半成品，以及成品，很多会存储在仓库中，这就会涉收、拣、存等多类移动机器人的运用。以存储环节举例，企业有两个主要选择：一个是以堆垛机存取为主的传统稳健性流派，一个是以四向车存取为主的面向未来的密集存储和柔性拓展流派，涉及AMR、机械臂、四向车、智能叉车等不同类型的移动机器人的协同作业。从企业需求变化来看，为了获得更高空间利用率、更高效率，以及产能达标后进一步扩展的灵活性，相当一部分客户逐渐从堆垛机存储的形式，转向柔性化、密集存储的形式。

“锂电行业现阶段成熟且大规模应用移动机器人的仅有生产工艺中的PACK段，其他工艺环节虽有应用案例但仍在实现规模化突破”。李焱对锂电行业企业各段工艺的移动机器人应用情况做出了具体总结：“前段工艺主要是卷料、铜箔、极片等运输环节，主要采用无人叉车为主的智慧物流系统实现原材料上下料工序。中段工艺主要是电池模组转运环节，主要采用二维码背负滚筒解决模组线的上下料搬运工序。后段工艺是目前主要应用的环节，主要集中在电池PACK线的上下料、线边转运工序，采用二维码导航及磁导航的标准搬运车型。原料/成品出入库环节主要应用无人叉车实现原料/成品搬运、码垛等工序。”


二、技术、产品与解决方案创新及应用

1.硬件技术与产品创新

海康机器人在移动机器人方面，拥有LMR-潜伏机器人、CMR-移/重载机器人、CTU料箱机器人、FMR-叉取机器人四大产品阵列，能够满足前段、中段、后段锂电全场景应用，例如，针对分切-模切-卷绕工艺段的 6寸轴单悬臂、3寸轴单悬臂、双悬臂AMR；针对涂布-辊压工艺段，可根据不同客户对机台参数、极卷尺寸、极卷重量的差异化需求提供定制款AMR；在机器视觉方面，拥有了线阵相机、智能读码器、智能相机、3D相机等，实现动力电池多工序的产品覆盖。

海康机器人AMR家族

旷视机器人在产品方面拥有自研的激光和视觉SLAM导航以及二维码导航AMR，还基于成熟的机器人平台研发了智能托盘四向车。在技术方面，针对新能源行业对移动机器人的作业稳定性、对接高精度和大规模集调度的需求，旷视机器人实现了地图编辑、SLAM定位算法高鲁棒性、高精到点和大规模集群调度的技术突破。针对禁锌禁铜等行业特性，旷视机器人也进行了一些设备工艺方面的改进，包括对堆垛机供电线与货叉、货架连接、电机含铜件等设备的改造。

旷视机器人全家福

佳顺智能定制开发了多款针对锂电行业的移动机器人产品：针对正负极材料制造段的前段工艺应用场景，推出了激光定位导航的无人叉车，并集成了自称重功能应用技术、视觉检测自适应自动纠偏技术；针对极卷搬运及上下料的中段工艺应用场，开发了两款采用激光SLAM导航的专用单叉/双叉臂举升移动机器人，最大负载可达1.5T，结合激光测距和二维码技术进行精确定位；针对锂电池模组和PACK线后段工艺应用场景，开发了成熟的磁导航潜伏牵引式移动机器人和二维码导航潜伏举升式移动机器人，车体包含单向行驶和双向行驶两种，负载能力覆盖500kg、1000kg、1500kg，可根据不同产线需求选择适配车型。以上机器人产品都具有360°避障雷达、急停按钮、机械防撞机构、声光报警等多种避障功能，保障生产安全、稳定运行。

佳顺智能全系列移动机器人产品


2.软件系统与平台创新

在移动机器人系统与软件平台方面，控制、协同、集群调度是核心创新方向。如：

佳顺智能针对锂电行业设计了全新的应用系统，拥有强大的集群调度能力，可以为锂电行业客户提供高效的产线柔性智慧物流支持以及可以扩展的快速布置方案。

海康机器人通过iWMS-1000智能仓储管理系统及RCS-2000机器人控制系统协同作业，打通内物流环节的关键物流节点，无缝衔接仓储搬运-产线搬运、库内搬运-分拣搬运等混合搬运场景，为企业提效提产。此外，自主开发的VM机器视觉算法平台，致力于为客户提供快速搭建视觉应用、解决视觉检测难题的算法工具，能满足视觉定位、尺寸测量、缺陷检测以及信息识别等机器视觉应用。

旷视机器人则通过智慧物流软件平台“旷视河图”，能够将旷视机器人自有设备和其他厂商的物流机器人以及不同类型的设备，如打包机、自动缠膜机、风淋设备等进行集成，实现更高效的协同作业，这更有利于整个仓库设备的整体协作。此外，基于公司的算法优势，旷视河图能够实现大规模集群调度，目前已经在光伏领域落地140台激光SLAM导航AMR项目。


3.核心解决方案与应用

海康机器人的解决方案在锂电电池生产的制片段、制芯段到模组PACK段的多个工艺环节都有成熟应用，解决方案包括且不限于Pack原材料配送、辊压上下料、极卷搬运、电芯搬运、弹夹/tray盘转运、原材料搬运、Pack环线、箔材搬运、涂布上下料、极耳读码、密封钉焊接检测、注液机定位抓取、电芯表面DPM码读取、圆柱电池外观读码、电芯定位抓取、电芯定位抓取、包装膜冲壳读码、成品方壳电池读码、极片表面缺陷检测、方壳电池激光焊接缺陷检测、极耳尺寸对齐度检测。目前的落地项目超70个，动力电池全球TOP10企业覆盖率超90%，头部客户的复购率甚至达到了100%。在光伏行业也已形成高度标准化的解决方案，AMR在拉晶、切片、电池、组件等各环节，通过潜伏车+移载车+叉车的组合方案，一体式与分体式两种对接方案，充分帮助企业提高产能。

旷视机器人推出了3A智慧物流解决方案（AS/RS+AMR+AI），为客户提供从数据分析、规划论证、仿真模拟、集成实施、运维可视化和服务保障的一站式服务。值得一提的是，旷视机器人基于自身算法能力引入了柔性解决方案，让物流机器人（AMR或者四向车）可以到更加多元化的场景中，如生产、接驳、收料、出料等场景，大规模应用于新能源行业的生产车间；智能托盘四向车系统作为高度柔性自动化的新一代托盘解决方案，助力客户实现更加密集的存储、更加灵活的拓展，更加节能低碳，实现最优投入产出比（ROI）。目前旷视机器人已经服务了赣锋锂业、紫宸科技、宁德时代、龙蟠、新锂想、晶澳、爱旭等众多新能源行业企业。佳顺智能可以提供覆盖锂电行业PACK段的全场景解决方案。2017年，佳顺智能通过集成商进入宁德时代供应链，2019年与宁德时代达成战略合作，如今公司已成为宁德时代模组/PACK线智慧物流解决方案的核心供应商。同时，佳顺智能还将客户池拓宽至比亚迪、中创新航、国轩高科、孚能科技等头部电池企业，并与思客琦、星云股份、联赢激光、瑞能等多家集成商保持紧密合作。


三、典型应用案例

1.锂电行业前段工艺正极材料转运项目-佳顺智能

某新能源锂电上游材料企业需要针对锂电原材料的转运过程进行智慧物流升级改造。现场存在三大难点：地面易滑。生产车间会产生粉尘，粉尘在地面堆积后，导致地面油滑，移动机器人运行过程中，轮子易打滑，导致移动机器人偏离轨道；称重自动配送功能，原材料需根据重量进行定量配送，需移动机器人有自动称重功能，判断物料达到要求重量后，自动配送物料；精准对接模式。对接工位需要精准对接，物料放置时，精度要求高，需满足±5mm的对接精度。

佳顺智能潜伏举升式C2-26B在新能源锂电PACK产线的应用

对此，佳顺智能为客户定制了移动机器人解决方案，其中包括38台激光导航叉取式移动机器人、7套自动充电桩、自动称重系统等。移动机器人采用防滑型舵轮驱动，克服地面打滑，保证移动机器人稳定运行；采用高精度的激光导航方式，辅以视觉检测系统，实现大角度自主纠偏，确保叉取式移动机器人与产线设备精准对接；开发自动称重功能，定制专用承载型料架，将称重模块装入料架上，实现记录物料重量，达到规定重量后，称重系统自动呼叫移动机器人取走物料。

该解决方案的落地应用帮助客户企业减少物流配送人员和设备对接人员，优化作业流程，每条产线可节省2-3人，提效30%以上；各工艺间通过移动机器人无缝衔接，实现数据串联，提高工厂智能化程度。


2.动力电池头部企业制芯工艺段AMR项目-海康机器人

国内动力电池头部企业携手海康机器人，在国内多个在建的灯塔工厂中，引入基于移动机器人的解决方案，实现极卷与涂布机、辊压机以及立库、线边暂存架完成自动对接。

针对工艺路线复杂、极卷搬运频次高、参数差异，交互协同、数据处理及运维难度高等难点，海康机器人涂布段AMR采用激光SLAM导航方式，如需调整线体或缓存位的上下料点位置，只需在PC端调整点位，即可完成路线变更；通过自研的RCS仿真软件，帮助用户在方案的规划阶段，建立一个虚拟工厂，等比例导入工厂地图、设备位置信息、车型基本参数，将项目实施前置化，提前规避风险；开发了多款涂布工艺段专属车型，可适配不同负载、卷筒内径、长度、高度等。海康机器人RCS调度系统实现了不同类型的AMR集中调度，保障了AMR的安全稳定运行，提高了运行效率。与此同时，与用户的MES、上位机进行数据实时交互，完成机台上下料的需求采集，机台的状态采集，光栅、输送线、自动门、梯控等外设对接。物料流转自动化率可达100%，信息流全程可追溯。

海康机器人在锂电行业的应用


3.光伏龙头企业电池环节自动化转运项目-海康机器人

在生产环节，电池片工厂作为全产业链核心工艺，标准化与自动化程度一直遥遥领先。该项目工厂作为最早一批在内物流及仓储环节进行自动化、智能化改造的样板，在全生产环节一度成为行业内标杆案例。引入海康机器人潜伏AMR后，实现从发料至下线，及生产中制绒、扩散、激光、刻蚀、退火氧化、镀膜、背膜、正膜、丝网印刷等工艺的对接搬运，实现硅料、硅片安全高效的自动化转运。

项目投入使用80+台潜伏AMR，支持120万片日产能；率先使用基于激光SLAM导航方式的移动机器人，并在光伏电池片生产环节规模化应用，进一步强化了生产柔性，提高了生产效率；支持动态绕障、动态进货架、弧线转弯等应用，灵活适配生产需求；高精度对接，对接成功率99.8%；37天完成产能爬坡，快速平顺实现对接上线作业。


4. 爱旭光伏电池车间项目-旷视机器人

爱旭是全球光伏电池的主要供应商之一，在其位于浙江义乌的太阳能电池生产基地，旷视机器人为爱旭定制了140台激光SLAM导航AMR，可以在8个不同的生产工序之间，跟产线的机台进行自动对接、搬运花篮，从而无需人工干预，将硅片通过加工设备从原材料制成成品。目前，该项目已经投产近一年，取得了很好的应用成效。

旷视太阳能行业激光SLAM导航AMR

该项目在狭小的空间内，同时运行140台SLAM导航AMR，是目前光伏领域规模领先的落地案例。在算法支持下，旷视AMR做到了一次对接成功率≥99.5%、设备对接精度高达±3-±5mm、额定负载≥300kg、额定负载运行速度0-1.2m/s等高水平应用，不仅稳定支持了车间7*24小时的持续作业需求，也带来了车间效率的大幅提升。由于整体方案是柔性化系统，即使多台机器人故障时，系统也能很快协调其他机器人完成任务，实现了高度的稳定、可靠性。


5. 赣锋锂业-旷视机器人

随着锂电行业的产能大爆发，赣锋锂业的业务走向全球化发展，部署自动化、智能化仓库成为新建工厂的“标配”。此前，赣锋锂业已经采用堆垛机方案部署了好几期立体仓库的建设，取得了不错的应用效果。

旷视智能托盘四向车

但在第四期项目的建设时，赣锋锂业接触到了旷视智能托盘四向车系统，对比了不同方案的投入产出比之后，客户果断转向四向车方案。因为，他们看到四向车系统的ROI更优，包括货位数增加20%-30%、项目工期缩短60%、托盘成本节约40%，24小时运作的工厂一年能节省约70%的电费。该解决方案大幅减少了输送机等刚性系统的应用，满足了禁锌禁铜的需求，而且整个方案更加柔性灵活、节能低碳，用同样的投入获得了更多的价值。


四、如何选择移动机器人解决方案

“锂电行业的客户在选择移动机器人解决方案时要重点关注安全性、一致性、可靠性、协同性”。李焱对此展开解释，“锂电池生产智造环节涉及的物料贵重、工序负责、还涉及部分危化产品，所以安全是第一位的。可靠性方面，为保证生产智造的连续性和运维的便利性，用户端对设备企业的实际应用案例的要求比较看中，特别是实施经验的累计。协同性也是为了满足客户数据采集、生产节拍等诉求。”同时，她还强调,光伏行业的客户除了产品稳定性之外，更看重交付时效和实时经验，主要是因为光伏组件的生产智造基地的规模大、项目建设周期短，需要准时交付和丰富的实施经验为项目的投产保价护航。此外，由于近年来受市场端价格因素的抑制，成本也是客户选型的重要考量因素。

新能源客户对交付周期（要快）、系统稳定性（支持7*24小时作业需求）、柔性化智能化水平都有很高期待，为此，徐庆才建议行业企业要选择由有经验的方案提供商提供一套稳定的解决方案和系统，确保生产具有可持续性，对方案提供商的资质、人员、资金、市场口碑、售后服务、解决异常状态避免影响生产的能力，以及整体的商务条件等做出衡量考虑；在这个基础上，去比较哪一套解决方案的ROI更优。


五、现存挑战与应对建议

谈及移动机器人在新能源行业应用正在面临的瓶颈与如何突破，蔡化认为，新能源行业企业的智能物流设备应用规模大、难度高，很多设备都不是常规的对接模式，如模切机、卷绕机等，设备对接复杂，物料非常重，对接精度高，无论是工人还是移动机器人完成这项工作都有较大挑战。这就需要解决这类场景的机器人企业拿出更稳定、更有说服力的产品和方案。

徐庆才表示，目前新能源行业处于产能扩张潮中，产能需求高、缺口大，时间就是金钱，因此对项目实施和交付周期非常敏感，对作业节拍的时效性也要求非常高；更高的设备对接精度、更高的开机率、更大规模的集群调度和更多设备的协同作业、更低的交付成本等依然是需要突破的难点；与此同时，行业的快速发展，市场的大幅波动，叠加运行环境和业务需求复杂，对移动机器人厂商的现场实施、稳定运行，以及环境和业务需求变化的应对能力都提出了很大挑战。

李焱提到，目前新能源行业移动机器人应用面临两大瓶颈：

一是，随着新能源行业的产能爬坡，对移动机器人的运行效率和行走(包含软硬件系统对接）时间要求越来越严格，同时涉及到其他配套的物流设备（如：升降机/电梯等）对整体物流的运行也有相关影响。对此建议行业企业在项目前期规划时，需要整体考虑物流动线布局和运行时间的分配，同时为后期产能提升预留可以扩展的空间。

二是，多个不同系统之间的信号交互：新能源行业覆盖的移动机器人产品种类和样式越来越丰富，同一个现场会出现MES、PLC、移动机器人控制系统之间的信号交互，所以拥有一个功能强大的整体控制系统成为关键。对此她建议，企业需要提前与不同的设备厂商进行详细的技术沟通，明确各自的系统任务和接口协议内容，避免出现信息断层和漏洞。佳顺智能目前自行开发了200多个标准的产品接口，但仍然需要在项目规划初期进行全盘考虑和系统协同。


六、未来发展与探索方向

“未来，移动机器人行业的目标一定是会放在生产物流的重点和难点应用上，需要系统化处理的、需要无人化处理的生产场景将会有更多机器人的应用诞生”，蔡化表示，海康机器人将持续致力于协助企业生产达到智能化，同时在移动机器人产品和软件系统平台方面持续深耕发力，为行业标准领航。

“从移动机器人产品发展趋势看，伴随着客户端对高柔性、可迭代性的要求，产品的导航模式将会向无轨导航主导过度，产品类型会向模块标准化或者底盘标准化方向演变”。李焱提到，为应对这一变化，佳顺智能在2022年6月正式推出了面向锂电制造前段工艺的3款专用车型，并且在原有产品系列的基础上推进标准化底盘加移栽机构的模式，以满足不同的个性化需求。

她强调，“未来几年，移动机器人企业在锂电领域的最大的挑战将来自于技术、人才、资本、成本的竞争，其中‘价格内卷’正是价格竞争的直接体现”。技术层面则需要复合型人才，要懂产品、懂需求还要懂实施，特别是对需求端痛点、难点的梳理、对应用端发展趋势的预判对设备企业的产品规划非常关键。而锂电和光伏企业生产智造基地都是重资产的投入，相应的对设备企业的垫资要求高，交付验收的周期拉长后，移动机器人企业对资金的需求会越来越大。

关于未来的技术发展与探索方向，徐庆才强调以下三个方面：一是，“未来，新能源行业移动机器人的技术和方案会朝着柔性化、平台化程度更高、支持快速交付的方向发展”。二是， 整个行业还在持续的创新和发展中，企业需要携手对行业特性和变化趋势有深刻理解的移动机器人公司，以便能打造出更适合行业需要的产品和解决方案”。三是，“行业需要稳定的交付能力和积极地确保连续生产的售后服务能力”。旷视机器人会持续深耕新能源行业，尤其是锂电池上下游和光伏行业。未来，旷视机器人会继续将AI技术和自动化技术深度融合，结合客户需求、了解行业特性、做到批量生产，确保交付、管理和售后能力，为更多客户带来价值。