【投研简报】AMR行业分析

一、什么是AMR?

（一）AMR简介

AMR全称Autonomous Mobile Robot——自主移动机器人，是搬运机器人中的一种，和传统的AGV（Automated Guided Vehicle）自动导引运输车相比，他们都可以实现物料的运输，但是AMR具备强大的计算能力，他可以通过多种传感器感知周围环境并作出相应的决策，AGV只是一个执行器，一举一动都依赖中央控制系统的调度。

（二）AMR和AGV的主要区别

A.智能导航 VS 固定线路

AMR可利用软件对工厂内部绘制地图或提前导入工厂建筑物图纸实现导航。该项功能相当于一辆装载有GPS以及一套预装地图的汽车，当设置目标地址后，便能根据地图上的位置生成最便捷路径。 AMR 能够利用相机、内置传感器、激光扫描仪以及复杂软件中的数据，探测周围环境，选出到达目的地最有效的途径。它能够实现完全自主工作，而且如果面前有叉车、货板、人员或其他障碍物，它都能使用最佳替代路线实现安全绕行。

AGV的车载智能性极低，仅能服从简单的编程指令。如要导航，则需采用电线、磁条，二维码或传感器进行引导，安装时，通常需要进行全面（且昂贵）的设备更新，在此期间还可能会导致生产中断。AGV仅限于几种固定路线，因此后期如有修改路线需求，还需额外增加成本并干扰生产制造的进行。AGV可以探测出面前的障碍物，但是无法绕行，因此一旦遇到障碍物，只能直接停止前进，直至障碍物被人为移除。

B.极高的灵活性 VS 应用的限制性

   AMR仅需简单的软件调整即可变更任务，同样的机器人可以在不同的位置执行各种不同任务，能够自动做出调整以满足不断变化的环境和生产要求。AMR执行的任务可以通过机器人界面进行控制，或使用针对多台机器人的机器人车队控制软件进行配置，该控制软件能对指令自动进行优先级排序，且可根据位置和适用性选择最适用于某项给定任务的机器人。一旦制定了某项任务，员工就无需花时间协调机器人的工作。

AGV仅限于遵循一条整合到工厂设施中的固定路线，且通常该路线安装于地面上，具体应用将非常有限，且 AGV 在其整个使用寿命期间只能执行千篇一律的运输任务。如果需要改变路线，代价十分高昂，还会造成生产中断，因此不具成本效益。

C. 经济适用 VS 成本高昂

虽然 AMR所装载的先进技术比 AGV多得多，但是通常而言，它是一种更为经济适用的解决方案。AMR无需电线、磁条或对建筑物基础设施进行昂贵改装，因此AMR的启动速度更快，成本更低，且在部署过程中不会造成代价高昂的生产中断。

用AGV每改造10000平米传统仓库，需要500万人民币左右的初期投入，这还不包括机器人的购置成本。以国内某电商巨头为例，京东的标准仓面积通常在20000平米左右，这意味着每改造一间仓库需要至少1000万的投入。

二、AMR技术实现路径

  AMR系统的整体实现逻辑如下图所示：

该系统实现的核心技术主要是机器人集群调度系统和自主移动机器人，其中自主移动机器人的核心主要体现在定位导航模块。

（一） 机器人集群调度系统

机器人集群调度系统主要用于任务调度、机器人集群管理的控制软件。目的是为了尽可能提高系统调度效率，同时防止机器人行驶冲突等现象。该技术的核心壁垒主要体现在一下两个方面：

A. 多级别任务处理

当任务请求多，就会出现任务“排队等待”的现象；传统的系统中，任务的优先级会实现确定，导致高优先级任务长期占用资源，低优先级任务一直无法执行，影响工厂生产流程。

通过实时的优先级模型，可以随着新任务的产生、实时调整优先级表，系统会始终选择实时优先级最高的任务派发执行，这个过程较为复杂。

B. 全局路径规划

全局路径规划算法是可以自动规划出路径最短，代价最小的路径，算法过程较为复杂。

（二）定位导航模块

导航定位模块主要解决机器人的导航定位问题，为机器人规划行驶路径和轨迹。具体执行过程如下图所示：

目前主流的定位导航技术为即时定位和地图构建（简称SLAM），机器人从未知环境的未知地点出发，在运动过程中通过重复观测到的环境特征定位自身位置和姿态，再根据自身位置构建周围环境的增量式地图，从而达到同时定位和地图构建的目的。SLAM又分为激光SLAM和视觉SLAM：

A. 激光SLAM定位导航

工作原理: 从激光器发射一束或n束激光照射被测物体，激光在物体表面发生散射或折射，通过透镜对反射激光汇聚成像，光斑成像在CCD传感器上。当物体发生位移时，光斑也将随之产生移动，其位移大小通过信号处理器的计算而获得，由光斑位移距离计算出被测物体与基线的距离值。

特点：优点“精度高，速度快，测距远，技术成熟”；缺点“价格昂贵，体积大，寿命短”

B. 视觉SLAM定位导航

工作原理：视觉传感器相当于机器的眼睛，通过 CCD 传感器获取周围的环境信息，然后经过一定的图像处理方法，提取有用特征，与内存中存取的基准图像进行比较，做出分析，据此给 AMR 发布命令。

技术特点：优点“能识别图像，成本较低”；缺点“依赖软件算法，需要较高计算性能的芯片；依赖光照强度和物理纹理，在特征不明显的区域性能下降；技术不成熟”；

三、AMR的市场分析

（一）主要应用场景

AMR作为搬运机器人中的一种，在实际生产中主要的用途是搬运，只要有搬运需求的场景，就有AMR的应用可能。

A. 电商

传统的电商仓储是目前AMR比较重要的应用场景。在该类型仓库中，人是搬运拣货的主体。在拣货这个环节，人力的80%以上的时间被消耗在往返持车运输上。通过AMR可替换拣货员完成50%以上的行走距离。这可以让一个拣货员实现2倍以上的工作效率。

       在电子商务快速增长的推动下，电商类AMR增长最为迅速，6 River Systems和Locus Robotics是这个领域全球最具代表性的龙头技术提供商。根据公开数据显示，6 River Systems在 2018年的订货量相比2017年增长了近6倍，已经落地部署的产品增加了近两倍，员工数增加了150%。

B. 物流

在物流厂商中，一般采用机器人集群管理类AMR，可有效提高物流公司整体销量。以国际巨头Vecna Robotics为例，Vecna与包括联邦快递在内的五分之三的大型物流公司进行了AMR方面的合作，2018年的收入同比增长了三倍，员工人数比去年同期增长了近一倍。

C. 汽车/汽车电子

AMR在汽车行业的典型应用主要在于发动机装配线，或者底盘和平台的对接。比如原材料的自动运输、总装线的运输、测试区的往来运输、生产车间与成品之间的自动运输。

 如国际知名企业Mobile Industrial Robots生产的AMR主要面向汽车/汽车电子厂商。公司的客户主要是大型跨国公司，如丰田、霍尼韦尔、佛吉亚、Nidec和Flex。2018年，Mobile Industrial Robots的营收实现了160%的增长。

D. 电脑、通讯、消费电子

目前3C行业在搬运方面有以下2点要求；

第一，3C电子产品普遍为大批量定制、生产周期短，要求物流具备快速应变能力。

第二，生产线拆解更细分，物流频次上升，要求物流更高效率。

AMR可以有效满足上述三点需求，AMR的搬运速度为传统磁条AGV的3-4倍，能够满足物流频次上升需求；并且当单台出现故障时，不会影响整体系统运行。

E. 烟草

烟草行业具有物料流量大，运送环节多，生产过程自动化、柔性化程度高等特点。由于烟草行业整体效益较好，有条件更新装备，AMR未来在烟草行业的普及率会进一步提高。

（二）市场规模

根据国际咨询机构Interact Analysis的预测，预计到2022年全球，AMR解决方案取代10%的叉车。

中国近十年叉车累计销量280万，2018年中国叉车新增销量约有40万台。短期的未来，假设有10%的替代率，按照AMR的平均售价20万元计算，则国内AMR约有280万（叉车累计销量） * 10%（替代率） * 20万（产品均价）= 560亿人民币的潜在市场空间，每年新增80亿的市场空间。

         数据来源：中国工程机械工业协会工业车辆分会，华泰证券研究所 

（三）市场发展的趋势

A. AMR销量增速快

根据国际咨询机构Interact Analysis的数据，全球对于AMR需求在2018年第四季度继续激增，2018年全球发货量超过2万辆，是前2017年销量的两倍。所有地区均取得了巨大的增长。

         数据来源：Interact Analysis

在亚太地区中，中国是数量增长的最大推动力；而在欧洲，AMR出货量已经呈指数式增长。

         数据来源：Interact Analysis

下图是AMR与AGV的收入增速对比图，相比于AMR需求的快速增加，AGV的增速明显放缓。报告显示，AGV收入的增速较慢，约为10%，美洲AGV市场实际上比去年略有下降。

         数据来源：Interact Analysis

B. 市场需求相对分散

目前国内的需求方两极分化严重，既有华为、东风汽车、京东等大型企业，也有年销售额刚过亿的企业。而其中大量订单来源于后者，它们对移动机器人（AGV）的需求多则四五台，少则一两台，且应用场景、具体需求各有不同，因此能够为需求方提供个性化服务的制造商，更受这些需求方青睐。

C. 租赁与直销多种盈利方式相结合

根据国际知名企业Mobile Industrial Robots的调研数据，很多客户和潜在客户都希望以租赁电子托盘升降机和机器人的方式租赁AMR；多选方案中会倾向于选择租赁，因为这些企业希望把资金用于投资核心业务，而不是机器人。

目前Mobile Industrial Robots也开始通过外部合作伙伴提供租赁服务，客户可以选择更灵活的支付方案，这将推动更多企业采纳这项新技术。

D. AMR短期完全替代传统AGV有难度

AMR短期内，完全取代传统AGV具有一定难度。这主要由于AMR独有的自主路径选择功能，对于一些制造业企业并不是最重要的事。例如，在精益工厂（制造业）中, 货物按正确的顺序到达生产线是很重要的，这比自主路径选择更重要，避免障碍是一种更高的逻辑形式，但如果这种形式导致货物不按顺序到达,，就会适得其反。

四、AMR市场总结

通过上述对AMR的介绍和市场分析，AMR市场目前进入了高速上升通道，产业迎来了快速发展期，AMR将逐步取代传统的AGV市场。基于目前自主导航技术的成熟度问题，目前依然以激光导航为主，以激光导航为主的AMR企业将会迎来一个快速的发展。

       目前来讲，以视觉自主导航为主的AMR企业还需要一段市场验证时间，随着计算机视觉算法的不断成熟，嵌入式计算芯片的不断发展，视觉自主导航将会逐步得到广泛的应用，未来将会形成以视觉导航为核心，多传感器融合的自主移动机器人的技术发展路径。