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3.6 亿吨垃圾何去何从?国产垃圾分类机器人现状:从“源头”到“末端”

日期:2022年05月31日

       知行(公众号:zhidxcom) 作者 |信义编辑 |莫影 在美国弗吉尼亚州的垃圾回收中心, 两个重达 300 磅的蜘蛛形机器人正在分拣成排的垃圾。一个机器人依靠长腿上的计算机视觉来检测可回收物品, 它从传送带上撕下一大块蓝色塑料, 而另一个机器人从传送带上捡起一个旧水瓶。然后机器使用它的夹子将这些碎片放入分拣箱。这是老媒体福布斯最近在创办垃圾分类机器人公司AMPRobotics时所写的。福布斯报道称:AMP在美国部署了600多台垃圾收集设备, 可处理约6700万吨垃圾。这些长腿机器人是解决垃圾分类行业面临的招工难、效率低等瓶颈的措施之一。一。 ▲ AMP 的蜘蛛状机器人每分钟可分拣 80 件垃圾, 是员工分拣效率的两倍。 2019年开始上涨。 2019年7月1日, 上海开始实施《上海市生活垃圾管理条例》, 随后包括北京、天津、重庆等主要城市逐步收紧垃圾分类。面包是湿垃圾, 用过的湿巾是干垃圾, 而一杯没喝完的奶茶需要将吸管、纸杯、珍珠、奶茶分别放入不同的垃圾桶, 所以准确实施垃圾分类确实是个大问题。每当我面对一排五颜六色的垃圾桶时,

我特别想有 Wall-E(《机器人》电影中地球上最后一个垃圾机器人)来帮我分类垃圾。面对垃圾分类的问题, 甚至还流行了一个叫垃圾处理的新职业:垃圾上门收集, 每月一元, 或者包月。 ▲Wall-E的垃圾分类来源:电影《机器人总动员》当然, 人类已经开始想办法在环保的前提下避免区分不同的垃圾。早在2012年, 芬兰公司ZenRobotics就披露了其首款垃圾分类机器人ZenRobotics, 并于2017年推出了基于视觉判断的垃圾分类机器人NextGenerationZenRoboticsRecycler。近年来, 美国和日本也涉足垃圾分类机器人领域。经过几年的技术积累, 包括AMP Robotics在内的多家公司的产品已经开始使用。 ▲部分洋垃圾分拣机器人示例洋垃圾分拣机器人市场如火如荼, 但主流分拣机器人设备厂商依靠技术垄断获取利润, 单台设备价格通常在500万到1000万元之间。在国内该领域的机器人市场还处于沉寂状态之前, 直到近两年, 国内垃圾分拣机器人才逐渐兴起, 甚至开始落地, 其表现丝毫不逊于国外。 ▲广东工业科技生活垃圾智能分拣机器人PickingAI正在进行垃圾分类。资料来源:国外垃圾分拣机器人普遍专注于处理站的垃圾分拣。生活垃圾分类可以在哪些垃圾处理环节实现?生活垃圾分拣机器人靠谱吗?对此, 智视通过深入调查发现, 目前我国的垃圾分拣机器人涵盖垃圾收集和转运站分拣阶段, 国内在该领域的机器人研发阶段有所不同。一种已经在真实场景中使用, 另一种已经推出但尚未落地, 还有一种是在高校中诞生的。 ▲部分生活垃圾分拣机器人 1、从源头到末端, 垃圾分拣或将无人化。世界上几乎所有垃圾分类机器人的工作都涵盖了垃圾收集后进入垃圾场的阶段。机器人使用机器视觉或大数据来分离垃圾。分类, 然后通过机械臂抓手或吸盘将不同类型的垃圾放入各自的垃圾桶。目前我国垃圾分类机器人的大部分功能也在这个范围内, 但不限于此。部分已经落地的机器人功能已经覆盖了垃圾回收的前端场景。 ▲我国三种垃圾处理方式对比:环保在线 1、落地北京大兴的人工智能分拣机器人 今年是国内第一台应用于混合垃圾转运站的人工智能分拣机器人。 ▲北京大兴人工智能垃圾分类机器人在垃圾到达转运站后不会直接运往垃圾填埋场或垃圾转运站焚烧, 而是让智能机器人对可回收物进行分拣, 其中, 对高价值可回收物和低价值可回收物进行准确分类, 剩余约30%的不可回收垃圾将被填埋或焚烧。这款中国制造的垃圾分类机器人名为 PickingAI, 来自广东工业科技。它是一款人工智能分拣机器人。它搭载了工业科技, 包括深度学习、人工智能算法、大数据分析、机器人控制和云平台。核心技术。从正面看, PickingAI 的形状像一个八字形。这种结构可以减少机器人运动引起的振动;从侧面看是长方形的, 这种结构可以保证多台机器人无缝拼接。机器人共享一个大脑, 前端内置视觉系统, 可以识别类似于人眼的材料。如果遇到看不见的材料, 它还可以通过大数据训练机器人进行识别。大脑还具有内置空调, 以确保内部始终保持恒温。 ▲工业科技自主研发的人工智能软件分拣垃圾。该机器人针对不同类型的垃圾配备了吸力和抓取两种分拣方式。是对前端机械物理筛选方式的智能补充。它可以一天724小时工作。不间断工作可保持每分钟85~95次的分拣效率, 是人工分拣效率的2~3倍。在恶劣的环境中进行如此高强度的工作, 是普通工人无法企及的。 PickingAI 不仅可以将不同材质的废弃物分为玻璃、罐头、衣服、鞋子等 20可回收物种类繁多, 还可以从废纸中挑出塑料袋、塑料薄膜等杂志,

对二维物体进行分类, 可以大大提高废纸回收的纯度。不仅如此, PickingAI还拥有强大的迁移学习能力,

可以通过云大脑与部署在各地的机器人实现数据共享和远程智能提升。比如部署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, 也可以相互交流垃圾分类经验。 ▲PickingAI工作流程 除了PickingAI, 工业科技还有一款名为PickingEasy的建筑垃圾智能分拣机器人, 可以从建筑垃圾中挑出次品, 提升建筑垃圾回收利用价值。 ▲ PickingEasy 分拣建筑垃圾 图片来源:凤凰视频 ▲ 工业科技两款垃圾分拣机器人性能参数 2、现身杭州的特殊环卫工人我是201号环卫机器人。请自觉保持环境卫生, 不乱扔垃圾!这份温馨的提醒, 来自浙江省杭州市江干区街头的一名特殊环卫工人, 他独立训练了一台垃圾分类机器人。 ▲江干区街头垃圾分拣机器人来源:江干发布消息称, 这款机器人由江干区城管局与浙江博诚机器人科技有限公司联合研发, 外观为黑白两色, 长、宽、高度约为1米。从大的可乐罐或矿泉水瓶, 到小的烟头或纸巾, 机器人可以抓住它并将其放入标有其他垃圾或可回收物的垃圾箱中。, 识别准确率可达98%, 每天可连续工作8小时, 可捡拾约35公斤垃圾。博诚机器人技术总监张少波表示, 这款机器人用于垃圾处理的前端阶段。大型扫地机扫完大面积后, 可代替人工巡检。可对部分路段、公园、广场等地散落垃圾进行识别, 分类捡拾。起来集中注意力。该机器人应用视觉学习、导航定位等前沿技术, 还可通过大数据采集信息, 为后续城市环卫工作提供大数据分析, 有效规划和配置环卫资源。江干区城管局相关负责人表示, 为了实现自主巡逻, 技术人员在实现机器人避障的基础上增加了差动方向盘, 使其能够在非机动车道上自由行驶。此外, 通过后台, 技术人员可以提前设置其行驶路线, 以及记录沿途捡拾垃圾的照片和视频。目前, 江干区已有两台垃圾分拣机器人投入使用, 可替代4-6名环卫工人的基础工作。此外, 博诚机器人还拥有智能视觉垃圾识别分拣机器人, 用于垃圾处理的后端流程, 代替人类在相对恶劣的工作环境中完成垃圾的最终分拣和处置。该机器人今年也首次在杭州使用。 ▲博诚机器人智能视觉垃圾识别分拣机器人的源头:在这些机器人的帮助下, 未来垃圾回收工作完全可以无人化, 从而解决长期存在的人员短缺问题垃圾分类中心。大大减少减少因疲劳导致的人工分拣错误, 提高垃圾分拣效率。 2、展会展出的垃圾分类机器人, 可以大大提高资源利用率。生活垃圾分拣机器人领域才刚刚起步。真正落地的产品并不多, 但很多产品已经出现在各大展会上。 1、ABB与华为合作建设AI垃圾分类工作站。这款垃圾分类机器人严格来说不能说是纯国产的。它是ABB与全球500强企业华为联合研发的人工智能垃圾分类工作站。今年在中国国际服务贸易交易会(Service Trade Fair)会场亮相。 ▲ABB与华为合作打造AI垃圾分类工作站 不证实大厂实力。 ABB(中国)研究院杨洋博士表示:这是一个基于人工智能的垃圾分类系统。当垃圾通过灯箱时, 摄像头会对传送带上的垃圾进行拍照,

并传送至机器内置的AI加速芯片。利用人工智能的目标检测算法推断图片中垃圾的种类及其坐标, 将推断结果发送给机器人, 机器人将垃圾捡起放入相应的垃圾桶。据了解, 整个系统集成了边缘计算、云计算、机器人自动化等前沿技术的综合应用。机器人经过训练后, 可以准确分析垃圾。分拣, 从而实现整个垃圾识别分拣过程的自动化和自主化。目前, 这套垃圾分类系统还没有投放市场, 但从推理时间可以看出, 它只需要100毫秒, 日处理能力相当可观。 2.模块化智能资源分拣, 干湿分离非常重要。在本届科博会暨博览会上, 来自北京安琪智能的模块化智能资源分拣机器人也引起了很多人的关注。 ▲安琪智能模块化智能资源分拣机器人亮相科博会。不规则的木头和砖块、各种塑料瓶、罐头等被源源不断地送到传送带上。设备正上方的机器人通过摄像头扫了一眼。 ,

识别物体的孝道特征, 大脑快速判断, 打开机器人, 捡拾垃圾, 分门别类放入不同的盒子。 ▲安琪智能的区块式智能资源分拣机器人在摄像头正上方识别物体。
       一系列流畅的动作也是机器人性能的体现。据安琪智能总经理李高强介绍, 该机器人每小时可抓取2400次, 相当于每次抓取仅需1.5秒。无论是 50 厘米长的木块还是 10 厘米长的罐头, 只要在机器人的抓取范围内, 机器人绝不会放开任何物体。在抓取重量方面, 目前这款机器人的最大抓取重量可以达到20斤。从2017年开始, 安琪智能团队在选择进入人工智能机器人领域时, 就选择了当时冷门行业的垃圾分类。李高强认为:混的都是垃圾, 区别在于资源。通过将机器人分组, 将6台机器人组成一套装修垃圾智能分拣处置线, 一部分捡木头, 一部分捡混凝土, 可实现年精拣装修垃圾15万吨的规模。此外, Anky Smart非常重视垃圾分类的干湿分离。李高强说, 如果生活垃圾能在前端进行干湿分离, 70%到80%的资源都可以产生。这样湿垃圾可以堆肥, 干垃圾可以通过转运站进行分类再利用。 3、高校创意垃圾分类机器人不限机型。在2019年举办的世界机器人大赛中, 河北农业大学的学生仅用两周时间就展示了他们设计制作的垃圾分类机器人模型。 ▲河北农业大学学生设计制作的垃圾分类机器人模型 根据他们的设计, 小区只需要放置一种大垃圾桶。居民提前将垃圾分类, 装入不同颜色的垃圾袋中。把它扔进垃圾桶。虽然设计比较简单, 但其概念与转运站的垃圾分类机器人没什么区别。除了模型实验的概念机器人, 上海交通大学中英国际低碳研究院固废回收技术与智能装备团队研发了一款超视觉垃圾分拣机器人, 并于今年亮相。
        ▲上海交通大学超视觉垃圾分类机器人来源:这款超视觉垃圾分类机器人可以对不同种类的干垃圾进行高精度分类。采用CCD视觉、激光视觉、近红外视觉等识别传感器耦合, 综合判断目标物体的颜色、形状、纹理等外部特征和材质等内部特征, 从而实现垃圾的准确定位和细分。然后, 机械臂会快速抓取传送带上的垃圾, 并在判断其类型后准确地将其放入相应的收集器中。该机器人最高分拣速度为每小时5400次, 可24小时连续工作, 分类准确率达95%。此外, 其生产线上每套设备配备两台机器人, 相当于替代了54名分拣工人的工作量。这个项目的负责人李佳算了一笔账。他说:如果每台设备每天正常工作20小时, 可以捡拾200吨垃圾, 按捡拾率90%计算, 可以捡拾3.6吨纸、3.6吨塑料等18吨垃圾, 玻璃1.8吨, 可减少垃圾量10%左右, 减少垃圾分类管理费用约1万元(按400元/吨计算), 再生料价值6.8万元, 日收入为客户共增加7.8万元。 .目前, 这款机器人已经进入产学研技术推广阶段。团队将与国内领先的环保企业合作共同发展, 尽快推动市场应用。 4、打破表面功夫, 机器人或成为垃圾分类的好帮手。自从上海打响了全国严格实施垃圾分类的第一枪, 国内各大城市对垃圾分类的重视程度越来越高, 但仍是不可回避和理想的。很丰满, 现实是很骨感的现状。政策方面, 我国住建部要求, 到2020年底, 全国46个试点城市要基本建成垃圾分类处理系统。
       系统。国家发改委等部门印发了《城市生活垃圾分类处理设施补短板建设实施方案》, 这也表明我国将全面落实2020年生活垃圾分类处理处置目标。国家发展改革委、住房城乡建设部印发《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划(征求意见稿)》, 并提出到2020年底, 直辖市中央、计划单列市和省会城市(建成区)生活垃圾无害化处理率达到100%;直辖市、计划单列市和省会城市有效分类, 城市生活垃圾回收率达到35%以上。现在, 2021年已经启动, 很多省市的垃圾分类体系和生活垃圾无害化处理都达到了要求。垃圾分类政策的实施从省市到社区, 再到个人。以北京的一些社区为例, 除了居委会经常向居民强调垃圾分类知识外, 社区阿姨有时还会在小区门口摆一张桌子, 让每个家庭的居民填写垃圾分类保证表。但事实上, 不管面对马路的经常有类似的垃圾桶, 都是一排彩色的垃圾分类垃圾桶, 还有一整排其他垃圾的黑色垃圾桶对着马路, 或者是里面的垃圾。不同类型的垃圾桶最终都会出现。即使倾倒在同一辆垃圾车上也是一种肤浅的行为。即使每个人都有垃圾分类的意识, 但要准确区分每一种垃圾对每个人来说都不是一个小问题。此外, 垃圾回收也是一个大工程。如果只关注所有垃圾的无害化处理, 相对忽略可回收垃圾也会造成大量的资源浪费。从垃圾总量和人员分布来看, 我国多个城市人均生活垃圾产生量已超过每人每天一公斤的水平。目前, 我国城市生活垃圾年产量超过1亿吨, 占世界垃圾总量的26.5%。 , 并且每年以8%到9%的速度增长。 ▲2010-2019年中国城市生活垃圾产生量统计 来源:智芯资讯 2019年, 全国337个一五线城市生活垃圾产生量达到约3.43亿吨, 预计中国2020年城市垃圾产生量将达到3.6亿吨。 ▲2019年中国重点城市生活垃圾量分布 来源:智芯信息咨询产生的垃圾量增长较快, 但环卫工作面临招工难的现状。另外, 按照正常的工作量, 人工分拣垃圾每人每天只能处理150公斤到300公斤的垃圾, 而且这项工作对人体的危害也很大。种种原因表明实施垃圾分类是非常必要的, 但要达到理想的垃圾分类效果比想象中要困难得多, 垃圾分类机器人或许能够成为人类实施垃圾分类的好帮手。结论:机器人助力垃圾分类自动化 机器人从杭州街头捡垃圾, 利用机器视觉技术和机械臂对北京垃圾转运站传送带上的垃圾进行分类, 从源头到末端的麻烦垃圾分类。倾向于自动化。使用机器人进行垃圾分类分类不仅可以减少有害垃圾对人类员工的伤害, 还可以大大提高垃圾分类的效率, 提高可回收垃圾的利用率。随着我国对垃圾分类越来越重视, 我们也希望未来科技能为垃圾分类贡献力量, 通过人工智能技术让人们了解垃圾分类的方式, 利用机器人技术对垃圾进行更精准的分类, 从而改善可回收垃圾。利用率。

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