新能源行業移動機器人技術創新應用探索

文 / 本刊記者 王玉

目前，移動機器人在新能源行業的應用主要集中在鋰電、光伏兩大細分領域。本文圍繞新能源行業移動機器人應用場景及需求特點、核心技術產品及解決方案創新與應用、如何選擇移動機器人解決方案、現存挑戰與應對建議、未來趨勢與探索方向等內容做出全面分享。

新能源行業涵蓋范圍較為寬泛，通常包括鋰電、光伏、風電、氫能、核能等。近年來，我國新能源行業蓬勃發展，在鋰電領域，動力電池產能約占全球70%的中國正處于新一輪能源革命的“風暴中心”，鋰電池的需求量越來越大，鋰電池上下游的產能都在爆發式增長；我國光伏行業經十余年的發展已經成為國際領先水平的戰略性新興產業，在智造規模、研發技術、市場應用、體系建設等多方面都具有領先地位；儲能市場伴隨著成本日益下降、政策日益成熟的趨勢，雖然成長速度不如動力鋰電，但從長周期看，發展潛力不可限量。

移動機器人解決方案以快速交付、更高效、更柔性等優勢能力幫助新能源行業企業快速投產，搶占市場窗口期，加速實現轉型升級，增效降本，因此得到了企業青睞，尤其是在鋰電、光伏兩大細分行業得到了較為廣泛的應用，甚至可以說已經成為了企業興建工廠的“標配”。海康機器人、曠視機器人、佳順智能等移動機器人產品及解決方案服務商快速進入了新能源行業賽道，很多優秀產品和解決方案得到了落地運行。

一、行業&場景需求特點

1.行業需求特點

海康機器人國內營銷副總裁蔡化認為新能源行業的供應鏈環節相對固定，生產節拍爭分奪秒，物流設備需要保證高效、穩定，移動機器人也不例外。

佳順智能營銷總監李焱提到，鋰電行業由于規模化生產相對成熟，且需求旺盛，產品貨值高，因此對移動機器人的需求特點是高精度、高靈敏度、高柔性、高效率；光伏行業由于技術迭代快，柔性化、定制化是其主要的需求特點。

“新能源行業移動機器人具有相當明顯的細分領域需求特性”，曠視物流業務事業部負責人徐慶才舉例介紹道：在鋰電原材料倉庫，鋰電原材料化學成分多且密度高，對移動機器人的安全性、可靠性、穩定性要求更高，需要進行禁鋅、銅、鎳等防磁性異物處理，對設備、方案設計和現場實施都有一定挑戰；其次，鋰電原材料主要以噸袋形式存儲，需要一套比較規律的存儲方案，包括如何做外部清潔、噸袋怎么吊裝、噸袋與車間的交付關系等等，都會涉及到整個方案的規劃設計和與移動機器人的配合。

在光伏組件倉庫，由于光伏組件尺寸特別大，疊托后重量有3噸多，在立體倉庫中屬于超重超大尺寸貨品，需要對機器人、貨架、堆垛機、貨叉等設備的設計都有特殊要求。

在光伏或鋰電的電池生產車間，需要24小時連續生產，需要移動機器人具有很高的開機率和對接精度；此外，現場堪稱“狹窄”的空間要容納上百臺機器人的自主交互作業，需要有很強的算法能力支撐，對移動機器人行業是一個非常大的挑戰。

2.具體應用場景及要求

徐慶才總結分析，目前移動機器人主要應用在新能源行業的企業工廠生產車間和倉庫兩大場景中。

在生產車間， AMR來實現加工產品在不同工序之間的流轉和搬運。通常每個車間每天的工件流量特別大，如何在有限的物理空間里，做到高流量、多任務、多場景協同作業，這就對集群式移動機器人提出了更高的要求：一方面需要移動機器人具有很強的硬件穩定性和單體智能，另一方面還需要有一套強大的作業和調度系統來處理集群協同作業，也就是說，系統得具備很強的群體智能決策能力。這就更近一步需要物流方案提供商既能打造穩定可靠的軟硬件產品，還要有對行業工藝流程相當了解，對上下游系統具備對接能力。

曠視物流業務事業部負責人徐慶才

佳順智能營銷總監李焱

海康機器人國內營銷副總裁蔡化

在倉庫，車間生產所需的原料和半成品，以及成品，很多會存儲在倉庫中，這就會涉收、揀、存等多類移動機器人的運用。以存儲環節舉例，企業有兩個主要選擇：一個是以堆垛機存取為主的傳統穩健性流派，一個是以四向車存取為主的面向未來的密集存儲和柔性拓展流派，涉及AMR、機械臂、四向車、智能叉車等不同類型的移動機器人的協同作業。從企業需求變化來看，為了獲得更高空間利用率、更高效率，以及產能達標后進一步擴展的靈活性，相當一部分客戶逐漸從堆垛機存儲的形式，轉向柔性化、密集存儲的形式。

“鋰電行業現階段成熟且大規模應用移動機器人的僅有生產工藝中的PACK段，其他工藝環節雖有應用案例但仍在實現規模化突破”。李焱對鋰電行業企業各段工藝的移動機器人應用情況做出了具體總結：“前段工藝主要是卷料、銅箔、極片等運輸環節，主要采用無人叉車為主的智慧物流系統實現原材料上下料工序。中段工藝主要是電池模組轉運環節，主要采用二維碼背負滾筒解決模組線的上下料搬運工序。后段工藝是目前主要應用的環節，主要集中在電池PACK線的上下料、線邊轉運工序，采用二維碼導航及磁導航的標準搬運車型。原料/成品出入庫環節主要應用無人叉車實現原料/成品搬運、碼垛等工序。”

二、技術、產品與解決方案創新及應用

1.硬件技術與產品創新

海康機器人在移動機器人方面，擁有LMR-潛伏機器人、CMR-移/重載機器人、CTU料箱機器人、FMR-叉取機器人四大產品陣列，能夠滿足前段、中段、后段鋰電全場景應用，例如，針對分切-模切-卷繞工藝段的 6寸軸單懸臂、3寸軸單懸臂、雙懸臂AMR；針對涂布-輥壓工藝段，可根據不同客戶對機臺參數、極卷尺寸、極卷重量的差異化需求提供定制款AMR；在機器視覺方面，擁有了線陣相機、智能讀碼器、智能相機、3D相機等，實現動力電池多工序的產品覆蓋。

曠視機器人在產品方面擁有自研的激光和視覺SLAM導航以及二維碼導航AMR，還基于成熟的機器人平臺研發了智能托盤四向車。在技術方面，針對新能源行業對移動機器人的作業穩定性、對接高精度和大規模集調度的需求，曠視機器人實現了地圖編輯、SLAM定位算法高魯棒性、高精到點和大規模集群調度的技術突破。針對禁鋅禁銅等行業特性，曠視機器人也進行了一些設備工藝方面的改進，包括對堆垛機供電線與貨叉、貨架連接、電機含銅件等設備的改造。

佳順智能定制開發了多款針對鋰電行業的移動機器人產品：針對正負極材料制造段的前段工藝應用場景，推出了激光定位導航的無人叉車，并集成了自稱重功能應用技術、視覺檢測自適應自動糾偏技術；針對極卷搬運及上下料的中段工藝應用場，開發了兩款采用激光SLAM導航的專用單叉/雙叉臂舉升移動機器人，最大負載可達1.5T，結合激光測距和二維碼技術進行精確定位；針對鋰電池模組和PACK線后段工藝應用場景，開發了成熟的磁導航潛伏牽引式移動機器人和二維碼導航潛伏舉升式移動機器人，車體包含單向行駛和雙向行駛兩種，負載能力覆蓋500kg、1000kg、1500kg，可根據不同產線需求選擇適配車型。以上機器人產品都具有360°避障雷達、急停按鈕、機械防撞機構、聲光報警等多種避障功能，保障生產安全、穩定運行。

2.軟件系統與平臺創新

在移動機器人系統與軟件平臺方面，控制、協同、集群調度是核心創新方向。如：

佳順智能針對鋰電行業設計了全新的應用系統，擁有強大的集群調度能力，可以為鋰電行業客戶提供高效的產線柔性智慧物流支持以及可以擴展的快速布置方案。

海康機器人通過iWMS-1000智能倉儲管理系統及RCS-2000機器人控制系統協同作業，打通內物流環節的關鍵物流節點，無縫銜接倉儲搬運-產線搬運、庫內搬運-分揀搬運等混合搬運場景，為企業提效提產。此外，自主開發的VM機器視覺算法平臺，致力于為客戶提供快速搭建視覺應用、解決視覺檢測難題的算法工具，能滿足視覺定位、尺寸測量、缺陷檢測以及信息識別等機器視覺應用。

曠視機器人則通過智慧物流軟件平臺“曠視河圖”，能夠將曠視機器人自有設備和其他廠商的物流機器人以及不同類型的設備，如打包機、自動纏膜機、風淋設備等進行集成，實現更高效的協同作業，這更有利于整個倉庫設備的整體協作。此外，基于公司的算法優勢，曠視河圖能夠實現大規模集群調度，目前已經在光伏領域落地140臺激光SLAM導航AMR項目。

3.核心解決方案與應用

海康機器人的解決方案在鋰電電池生產的制片段、制芯段到模組PACK段的多個工藝環節都有成熟應用，解決方案包括且不限于Pack原材料配送、輥壓上下料、極卷搬運、電芯搬運、彈夾/tray盤轉運、原材料搬運、Pack環線、箔材搬運、涂布上下料、極耳讀碼、密封釘焊接檢測、注液機定位抓取、電芯表面DPM碼讀取、圓柱電池外觀讀碼、電芯定位抓取、電芯定位抓取、包裝膜沖殼讀碼、成品方殼電池讀碼、極片表面缺陷檢測、方殼電池激光焊接缺陷檢測、極耳尺寸對齊度檢測。目前的落地項目超70個，動力電池全球TOP10企業覆蓋率超90%，頭部客戶的復購率甚至達到了100%。在光伏行業也已形成高度標準化的解決方案，AMR在拉晶、切片、電池、組件等各環節，通過潛伏車+移載車+叉車的組合方案，一體式與分體式兩種對接方案，充分幫助企業提高產能。

曠視機器人推出了3A智慧物流解決方案（AS/RS+AMR+AI），為客戶提供從數據分析、規劃論證、仿真模擬、集成實施、運維可視化和服務保障的一站式服務。值得一提的是，曠視機器人基于自身算法能力引入了柔性解決方案，讓物流機器人（AMR或者四向車）可以到更加多元化的場景中，如生產、接駁、收料、出料等場景，大規模應用于新能源行業的生產車間；智能托盤四向車系統作為高度柔性自動化的新一代托盤解決方案，助力客戶實現更加密集的存儲、更加靈活的拓展，更加節能低碳，實現最優投入產出比（ROI）。目前曠視機器人已經服務了贛鋒鋰業、紫宸科技、寧德時代、龍蟠、新鋰想、晶澳、愛旭等眾多新能源行業企業。佳順智能可以提供覆蓋鋰電行業PACK段的全場景解決方案。2017年，佳順智能通過集成商進入寧德時代供應鏈，2019年與寧德時代達成戰略合作，如今公司已成為寧德時代模組/PACK線智慧物流解決方案的核心供應商。同時，佳順智能還將客戶池拓寬至比亞迪、中創新航、國軒高科、孚能科技等頭部電池企業，并與思客琦、星云股份、聯贏激光、瑞能等多家集成商保持緊密合作。

佳順智能潛伏舉升式C2-26B在新能源鋰電PACK產線的應用

佳順智能全系列移動機器人產品

三、典型應用案例

1.鋰電行業前段工藝正極材料轉運項目-佳順智能

某新能源鋰電上游材料企業需要針對鋰電原材料的轉運過程進行智慧物流升級改造。現場存在三大難點：地面易滑。生產車間會產生粉塵，粉塵在地面堆積后，導致地面油滑，移動機器人運行過程中，輪子易打滑，導致移動機器人偏離軌道；稱重自動配送功能，原材料需根據重量進行定量配送，需移動機器人有自動稱重功能，判斷物料達到要求重量后，自動配送物料；精準對接模式。對接工位需要精準對接，物料放置時，精度要求高，需滿足±5mm的對接精度。

對此，佳順智能為客戶定制了移動機器人解決方案，其中包括38臺激光導航叉取式移動機器人、7套自動充電樁、自動稱重系統等。移動機器人采用防滑型舵輪驅動，克服地面打滑，保證移動機器人穩定運行；采用高精度的激光導航方式，輔以視覺檢測系統，實現大角度自主糾偏，確保叉取式移動機器人與產線設備精準對接；開發自動稱重功能，定制專用承載型料架，將稱重模塊裝入料架上，實現記錄物料重量，達到規定重量后，稱重系統自動呼叫移動機器人取走物料。

海康機器人在鋰電行業的應用

海康機器人AMR家族

該解決方案的落地應用幫助客戶企業減少物流配送人員和設備對接人員，優化作業流程，每條產線可節省2-3人，提效30%以上；各工藝間通過移動機器人無縫銜接，實現數據串聯，提高工廠智能化程度。

2.動力電池頭部企業制芯工藝段AMR項目-海康機器人

國內動力電池頭部企業攜手海康機器人，在國內多個在建的燈塔工廠中，引入基于移動機器人的解決方案，實現極卷與涂布機、輥壓機以及立庫、線邊暫存架完成自動對接。

針對工藝路線復雜、極卷搬運頻次高、參數差異，交互協同、數據處理及運維難度高等難點，海康機器人涂布段AMR采用激光SLAM導航方式，如需調整線體或緩存位的上下料點位置，只需在PC端調整點位，即可完成路線變更；通過自研的RCS仿真軟件，幫助用戶在方案的規劃階段，建立一個虛擬工廠，等比例導入工廠地圖、設備位置信息、車型基本參數，將項目實施前置化，提前規避風險；開發了多款涂布工藝段專屬車型，可適配不同負載、卷筒內徑、長度、高度等。海康機器人RCS調度系統實現了不同類型的AMR集中調度，保障了AMR的安全穩定運行，提高了運行效率。與此同時，與用戶的MES、上位機進行數據實時交互，完成機臺上下料的需求采集，機臺的狀態采集，光柵、輸送線、自動門、梯控等外設對接。物料流轉自動化率可達100%，信息流全程可追溯。

3.光伏龍頭企業電池環節自動化轉運項目-海康機器人

在生產環節，電池片工廠作為全產業鏈核心工藝，標準化與自動化程度一直遙遙領先。該項目工廠作為最早一批在內物流及倉儲環節進行自動化、智能化改造的樣板，在全生產環節一度成為行業內標桿案例。引入海康機器人潛伏AMR后，實現從發料至下線，及生產中制絨、擴散、激光、刻蝕、退火氧化、鍍膜、背膜、正膜、絲網印刷等工藝的對接搬運，實現硅料、硅片安全高效的自動化轉運。

曠視智能托盤四向車

項目投入使用80+臺潛伏AMR，支持120萬片日產能；率先使用基于激光SLAM導航方式的移動機器人，并在光伏電池片生產環節規模化應用，進一步強化了生產柔性，提高了生產效率；支持動態繞障、動態進貨架、弧線轉彎等應用，靈活適配生產需求；高精度對接，對接成功率99.8%；37天完成產能爬坡，快速平順實現對接上線作業。

4. 愛旭光伏電池車間項目-曠視機器人

愛旭是全球光伏電池的主要供應商之一，在其位于浙江義烏的太陽能電池生產基地，曠視機器人為愛旭定制了140臺激光SLAM導航AMR，可以在8個不同的生產工序之間，跟產線的機臺進行自動對接、搬運花籃，從而無需人工干預，將硅片通過加工設備從原材料制成成品。目前，該項目已經投產近一年，取得了很好的應用成效。

該項目在狹小的空間內，同時運行140臺SLAM導航AMR，是目前光伏領域規模領先的落地案例。在算法支持下，曠視AMR做到了一次對接成功率≥99.5%、設備對接精度高達±3-±5mm、額定負載≥300kg、額定負載運行速度0-1.2m/s等高水平應用，不僅穩定支持了車間7＊24小時的持續作業需求，也帶來了車間效率的大幅提升。由于整體方案是柔性化系統，即使多臺機器人故障時，系統也能很快協調其他機器人完成任務，實現了高度的穩定、可靠性。

5. 贛鋒鋰業-曠視機器人

隨著鋰電行業的產能大爆發，贛鋒鋰業的業務走向全球化發展，部署自動化、智能化倉庫成為新建工廠的“標配”。此前，贛鋒鋰業已經采用堆垛機方案部署了好幾期立體倉庫的建設，取得了不錯的應用效果。

但在第四期項目的建設時，贛鋒鋰業接觸到了曠視智能托盤四向車系統，對比了不同方案的投入產出比之后，客戶果斷轉向四向車方案。因為，他們看到四向車系統的ROI更優，包括貨位數增加20%-30%、項目工期縮短60%、托盤成本節約40%，24小時運作的工廠一年能節省約70%的電費。該解決方案大幅減少了輸送機等剛性系統的應用，滿足了禁鋅禁銅的需求，而且整個方案更加柔性靈活、節能低碳，用同樣的投入獲得了更多的價值。

四、如何選擇移動機器人解決方案

“鋰電行業的客戶在選擇移動機器人解決方案時要重點關注安全性、一致性、可靠性、協同性”。李焱對此展開解釋，“鋰電池生產智造環節涉及的物料貴重、工序負責、還涉及部分危化產品，所以安全是第一位的。可靠性方面，為保證生產智造的連續性和運維的便利性，用戶端對設備企業的實際應用案例的要求比較看中，特別是實施經驗的累計。協同性也是為了滿足客戶數據采集、生產節拍等訴求。”同時，她還強調,光伏行業的客戶除了產品穩定性之外，更看重交付時效和實時經驗，主要是因為光伏組件的生產智造基地的規模大、項目建設周期短，需要準時交付和豐富的實施經驗為項目的投產保價護航。此外，由于近年來受市場端價格因素的抑制，成本也是客戶選型的重要考量因素。

新能源客戶對交付周期（要快）、系統穩定性（支持7＊24小時作業需求）、柔性化智能化水平都有很高期待，為此，徐慶才建議行業企業要選擇由有經驗的方案提供商提供一套穩定的解決方案和系統，確保生產具有可持續性，對方案提供商的資質、人員、資金、市場口碑、售后服務、解決異常狀態避免影響生產的能力，以及整體的商務條件等做出衡量考慮；在這個基礎上，去比較哪一套解決方案的ROI更優。

五、現存挑戰與應對建議

談及移動機器人在新能源行業應用正在面臨的瓶頸與如何突破，蔡化認為，新能源行業企業的智能物流設備應用規模大、難度高，很多設備都不是常規的對接模式，如模切機、卷繞機等，設備對接復雜，物料非常重，對接精度高，無論是工人還是移動機器人完成這項工作都有較大挑戰。這就需要解決這類場景的機器人企業拿出更穩定、更有說服力的產品和方案。

徐慶才表示，目前新能源行業處于產能擴張潮中，產能需求高、缺口大，時間就是金錢，因此對項目實施和交付周期非常敏感，對作業節拍的時效性也要求非常高；更高的設備對接精度、更高的開機率、更大規模的集群調度和更多設備的協同作業、更低的交付成本等依然是需要突破的難點；與此同時，行業的快速發展，市場的大幅波動，疊加運行環境和業務需求復雜，對移動機器人廠商的現場實施、穩定運行，以及環境和業務需求變化的應對能力都提出了很大挑戰。

李焱提到，目前新能源行業移動機器人應用面臨兩大瓶頸：

一是，隨著新能源行業的產能爬坡，對移動機器人的運行效率和行走(包含軟硬件系統對接）時間要求越來越嚴格，同時涉及到其他配套的物流設備（如：升降機/電梯等）對整體物流的運行也有相關影響。對此建議行業企業在項目前期規劃時，需要整體考慮物流動線布局和運行時間的分配，同時為后期產能提升預留可以擴展的空間。

二是，多個不同系統之間的信號交互：新能源行業覆蓋的移動機器人產品種類和樣式越來越豐富，同一個現場會出現MES、PLC、移動機器人控制系統之間的信號交互，所以擁有一個功能強大的整體控制系統成為關鍵。對此她建議，企業需要提前與不同的設備廠商進行詳細的技術溝通，明確各自的系統任務和接口協議內容，避免出現信息斷層和漏洞。佳順智能目前自行開發了200多個標準的產品接口，但仍然需要在項目規劃初期進行全盤考慮和系統協同。

曠視機器人全家福

六、未來發展與探索方向

“未來，移動機器人行業的目標一定是會放在生產物流的重點和難點應用上，需要系統化處理的、需要無人化處理的生產場景將會有更多機器人的應用誕生”，蔡化表示，海康機器人將持續致力于協助企業生產達到智能化，同時在移動機器人產品和軟件系統平臺方面持續深耕發力，為行業標準領航。

“從移動機器人產品發展趨勢看，伴隨著客戶端對高柔性、可迭代性的要求，產品的導航模式將會向無軌導航主導過度，產品類型會向模塊標準化或者底盤標準化方向演變”。李焱提到，為應對這一變化，佳順智能在2022年6月正式推出了面向鋰電制造前段工藝的3款專用車型，并且在原有產品系列的基礎上推進標準化底盤加移栽機構的模式，以滿足不同的個性化需求。

她強調，“未來幾年，移動機器人企業在鋰電領域的最大的挑戰將來自于技術、人才、資本、成本的競爭，其中‘價格內卷’正是價格競爭的直接體現”。技術層面則需要復合型人才，要懂產品、懂需求還要懂實施，特別是對需求端痛點、難點的梳理、對應用端發展趨勢的預判對設備企業的產品規劃非常關鍵。而鋰電和光伏企業生產智造基地都是重資產的投入，相應的對設備企業的墊資要求高，交付驗收的周期拉長后，移動機器人企業對資金的需求會越來越大。

關于未來的技術發展與探索方向，徐慶才強調以下三個方面：一是，“未來，新能源行業移動機器人的技術和方案會朝著柔性化、平臺化程度更高、支持快速交付的方向發展”。二是， 整個行業還在持續的創新和發展中，企業需要攜手對行業特性和變化趨勢有深刻理解的移動機器人公司，以便能打造出更適合行業需要的產品和解決方案”。 三是，“行業需要穩定的交付能力和積極地確保連續生產的售后服務能力”。曠視機器人會持續深耕新能源行業，尤其是鋰電池上下游和光伏行業。未來，曠視機器人會繼續將AI技術和自動化技術深度融合，結合客戶需求、了解行業特性、做到批量生產，確保交付、管理和售后能力，為更多客戶帶來價值。