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垃圾分类机器人

2021-04-07 10:31:00 【关闭】 【打印】

   目前中国城市生活垃圾年产生量过亿吨,占世界垃圾总产生量的26.5%,且每年以8%~9%的速度增长。就算每个人都有垃圾分类意识,让所有人把每样垃圾都精准区分也是一个不小的难题。在大量的垃圾中分拣出可回收物、有毒物品仍然是一项不得不进行的工作。按照正常的工作量来算,人工分拣垃圾每人每天只能处理150300公斤垃圾,并且这份工作对人体的伤害极大。这时,不知疲倦的垃圾分类机器人就成为代为执行这项“苦差”的最佳选择。

  该领域的先驱者是芬兰公司Zen Robotics。早在2012年,公司就发布了世界上首款垃圾分类机器人,并在2017年推出了加强版基于视觉判断的Next Generation Zen Robotics Recycler。它的工作方式是通过传感器单元扫描垃圾流、人工智能利用图像识别与深度学习来处理垃圾图像、识别分析各种物体及其位置,控制抓取器选取所需的物体。这意味着机器人在需要拣选时能够自主做出决策,适应不断变化的“垃圾流”。 

  值得一提的是,ZRR在建筑垃圾分拣领域上处于领先优势,可以识别金属、木材、石膏、石块、混凝土、硬塑料、纸板等 20 余种可回收垃圾,最高可对重达30公斤的大型重物进行分离,每小时选取次数最高可达4000次,一天就可以处理1000吨垃圾,相当于24个人的工作量。 

  2019年,位于美国科罗拉多州丹佛市的机器人初创公司AMP Robotics获得了1600万美元的A轮融资(2021年1月募得5500万美元B轮融资),其开发的垃圾分类机器人系统每分钟可以分拣80件物品,能识别包括金属、电池、电容器、塑料、电线、纸箱、纸板、杯子、贝壳等垃圾种类。同时它还会将塑料按照颜色、清晰度和透明度分类。 

  它使用计算机视觉来区分视觉特征,快速扫描移动的物体,包括水瓶、啤酒罐、牛奶罐、食品包装盒等各种各样的可回收废弃物,而图像数据库包含了这些回收物完好无损、有凹痕以及被压碎等各种状态。通过AMP Neuron网络云端的数百万副图像数据进行自我改进,这使它能够更准确地对物体进行分类,并学习新的材料类别,适应包装设计和照明变化,通过颜色、质地、形状、大小和材料更精准地区分物体。最后,机器手臂利用吸盘从传送带上抓取物品,并将其扔进相对应的垃圾回收箱里。 

  所有这些数据都会输入到AMP Insights一个在线可视化工具上,这里可以监控垃圾流的活动,以短信和电子邮件形式发送实时通知给经理,包括潜在的设备问题和危险。目前AMP Robotics在美国已部署了600多个垃圾回收设备,总处理能力约为6700万吨。 

  国外垃圾分类机器人市场如火如荼,像AMP Robotics这样的主流分拣机器人,单台设备的价格通常都在500-1000万元人民币之间。近两年,国内的垃圾分类机器人也崭露头角,开始走进人们的身边。 

  2020年,首个应用于混合垃圾中转站的国产人工智能分拣机器人在北京大兴垃圾中转站落地。它的名字叫做“Picking AI”,搭载了包括深度学习、AI算法、大数据分析、机器人控制以及云平台等多项核心技术,内置的视觉系统类似于人的眼睛,如果碰见没见过的物品。它还能通过大数据训练机器人进行学习,从而实现整个垃圾识别和分拣过程的自动化和自主化。 

  据了解,这一整套系统背后集成了边缘计算、云计算、机器人自动化等前沿技术的综合运用。值得一提的是,“Picking AI”的机器人之间共用一个“大脑”,比如在北京的机器人可以向部署在浙江、上海等地的机器人学习、交流经验,实现数据共享和远程智能提升。 

  在垃圾分类社区化的基础上,机器人的优势是明显的它是对前端人工物理分类方式的一个智能化补充,也能够7x24小时在人类难以忍受的恶劣环境中不间断工作,保持每分钟85-95次的分拣效率(是人工分拣效率的2-3倍)。 

  更振奋人心的是,这样先进的垃圾分拣机器人是根正苗红的中国装备:从机器人到人工智能算法,再到核心部件都是国产的,是真正代表自主研发的人工智能环保装备在垃圾分类领域的中国力量。 

  研究机构Goldstein Research预测,2019年至2024年,全球垃圾分类机器人市场将以16.4%的复合年增长率增长,达到122.4亿美元。这个新兴但不冷门的产业不但对环保事业有着重要的意义,更可以预见其将产生的巨大的社会和经济效益。随着未来智慧城市的建设进程,期待我们可以在更多场景中用机器代替低获得感、高重复度的工作。这也许就是科技改变生活的一个缩影。 

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