“在美國弗吉尼亞州的垃圾回收中心，兩個(gè)蜘蛛狀的、重達(dá)300磅的機(jī)器人正在一排排的垃圾中進(jìn)行分類。”
“其中一個(gè)機(jī)器人依靠它‘長腿’上的計(jì)算機(jī)視覺檢測可回收物，它從傳送帶上扯下一大塊藍(lán)色塑料，而另一個(gè)機(jī)器人則從傳送帶上吸起一個(gè)舊水瓶。然后，機(jī)器用夾鉗將這些碎片放入分揀箱。”
這是老牌媒體福布斯近期起底垃圾分類機(jī)器人公司AMP Robotics時(shí)所寫道的文字。
福布斯的報(bào)道中寫道：AMP在美國部署了600多個(gè)垃圾回收設(shè)備，能處理約6700萬噸垃圾，這些長著“長腿”的機(jī)器人是解決垃圾分類行業(yè)面臨招工難、效率低等瓶頸的措施之一。
▲AMP公司的蜘蛛狀機(jī)器人每分鐘可以對80片廢棄物進(jìn)行分類，是員工分類效率的兩倍
“垃圾分類”逐漸成為了全世界共同關(guān)注的話題，作為人口大國，我國對垃圾分類實(shí)施的舉措也從2019年開始興起。
2019年7月1日，上海施行了《上海市生活垃圾管理?xiàng)l例》，后來包括北京、天津、重慶等在內(nèi)的各大城市都在逐步嚴(yán)抓垃圾分類。
“面包是濕垃圾，用過的濕巾是干垃圾，一杯沒喝完的奶茶需要把吸管、紙杯、珍珠、奶茶分別倒入不同的垃圾桶……”，因此要準(zhǔn)確實(shí)行垃圾分類確實(shí)是個(gè)不小的難題。每當(dāng)面對著一排彩色的垃圾桶時(shí)，我就分外想擁有“瓦力”（《機(jī)器人總動(dòng)員》電影中地球上最后一個(gè)垃圾機(jī)器人）來幫助我進(jìn)行垃圾分類。面對垃圾分類的難題，甚至一個(gè)稱為“代扔垃圾”的新興職業(yè)“火”了起來：上門收垃圾，一元一次，包月也行。
▲“瓦力”進(jìn)行垃圾分類 來源：電影《機(jī)器人總動(dòng)員》
當(dāng)然，人類為了在環(huán)保的前提下不用特意區(qū)分不同垃圾，早就開始想辦法了。
早在2012年，芬蘭的ZenRobotics公司就公開了其首款垃圾分類機(jī)器人ZenRobotics，并在2017年推出了一種基于視覺判斷的垃圾分類機(jī)器人Next Generation ZenRobotics Recycler。近幾年，美國、日本也紛紛涉足垃圾分類機(jī)器人領(lǐng)域，經(jīng)過幾年的技術(shù)積累，包括AMP Robotics在內(nèi)的多家公司產(chǎn)品已經(jīng)開始落地使用。
▲國外部分垃圾分類機(jī)器人舉例
國外垃圾分類機(jī)器人市場如火如荼，但主流的分揀機(jī)器人設(shè)備廠商依靠技術(shù)壟斷獲取收益，單臺(tái)設(shè)備的價(jià)格通常都在人民幣500萬~1000萬元之間。
之前國內(nèi)這一領(lǐng)域機(jī)器人市場還一片寂靜，直到近兩年，國內(nèi)的垃圾分類機(jī)器人才逐漸露頭甚至開始落地，而且性能不輸國外。
▲來自廣東弓葉科技的生活垃圾智能分揀機(jī)器人Picking AI正在進(jìn)行垃圾分揀 來源：鳳凰視頻
國外的垃圾分類機(jī)器人普遍集中于處理站的垃圾分類，國內(nèi)能在哪些垃圾處理環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)垃圾分類？國內(nèi)的垃圾分類機(jī)器人靠譜嗎？
對此，智東西通過深入調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前我國垃圾分類機(jī)器人覆蓋了垃圾收集和中轉(zhuǎn)站分揀階段，并且國內(nèi)針對這一領(lǐng)域機(jī)器人的研發(fā)階段不同，一類已經(jīng)在現(xiàn)實(shí)場景中落地使用，一類已經(jīng)推出但仍未落地，還有一類則出身于高校。
▲國內(nèi)部分垃圾分類機(jī)器人
一、從“源頭”到“末端”，垃圾分類或?qū)?shí)現(xiàn)無人化
國際上垃圾分類機(jī)器人的工作幾乎都覆蓋在垃圾收集后進(jìn)入垃圾場的階段，機(jī)器人通過機(jī)器視覺或大數(shù)據(jù)將垃圾分類，再通過機(jī)械臂抓手或吸盤將不同類別的垃圾裝入各自的垃圾桶內(nèi)。
目前我國大部分的垃圾分類機(jī)器人具備的功能也在這一范圍內(nèi)，但不止局限于此，部分已落地機(jī)器人的功能更是覆蓋到了垃圾收集的前端場景。
▲我國垃圾處理三種方式對比 來源：環(huán)保在線
1. 落地北京大興的人工智能分揀機(jī)器人
今年在北京大興落地的，就是首個(gè)應(yīng)用于混合垃圾中轉(zhuǎn)站的國產(chǎn)人工智能分揀機(jī)器人。
▲北京大興人工智能垃圾分揀機(jī)器人在垃圾中轉(zhuǎn)站現(xiàn)場
垃圾到達(dá)這個(gè)中轉(zhuǎn)站后不會(huì)直接被運(yùn)去填埋或焚燒，而是讓智能機(jī)器人將其中的可回收物分揀出來，并對其中的高值可回收物和低值可回收物進(jìn)行精準(zhǔn)分類，剩余大約30%不可回收的垃圾才會(huì)被進(jìn)行填埋或焚燒處理。
這臺(tái)中國制造的垃圾分類機(jī)器人叫做“Picking AI”，來自于廣東弓葉科技，是一個(gè)人工智能分揀機(jī)器人，搭載了弓葉科技包括深度學(xué)習(xí)、AI算法、大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器人控制以及云平臺(tái)等多項(xiàng)核心技術(shù)。
從正面來看，“Picking AI”呈外八字狀，這種結(jié)構(gòu)可以減少機(jī)器人因告訴運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的振動(dòng)；從側(cè)面來看，它呈長方形，這樣的結(jié)構(gòu)可以確保多臺(tái)機(jī)器人能夠無縫拼接。
機(jī)器人與機(jī)器人之間共用一個(gè)大腦，前端內(nèi)置視覺系統(tǒng)，類似于人的眼睛一樣對物料進(jìn)行識(shí)別，如果碰見沒見過的物料，它還能通過大數(shù)據(jù)訓(xùn)練機(jī)器人加以識(shí)別。大腦還內(nèi)置“空調(diào)”，確保內(nèi)部始終能夠保持恒溫工作。
▲弓葉科技自主研發(fā)的人工智能軟件對垃圾進(jìn)行分選
這個(gè)機(jī)器人針對不同類別的垃圾配備吸取和抓取兩種分選方式，是對前端機(jī)械物理篩分方式的一個(gè)智能化補(bǔ)充，能夠7x24小時(shí)不間斷工作，可以保持每分鐘85~95次的分揀效率，是人工分揀效率的2~3倍。在惡劣的環(huán)境下進(jìn)行如此高強(qiáng)度的工作，這是普通工人所無法承受的。
“Picking AI”不僅可以將不同材質(zhì)的廢棄物分成玻璃、易拉罐、衣服、鞋子等20多種可回收物，還能挑出廢紙中的塑料袋、塑料膜等雜志以及分揀二維物體，能夠大大提高廢紙回收再利用的純度。
不僅如此，“Picking AI”還具備強(qiáng)大的遷徙學(xué)習(xí)能力，可以通過云端大腦，與部署在各地的機(jī)器人實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和遠(yuǎn)程智能提升。
例如部署在北京的機(jī)器人可以向部署在浙江、上海等地的機(jī)器人學(xué)習(xí)，還能互相“交流”垃圾分揀經(jīng)驗(yàn)。
▲Picking AI工作流程
除了“Picking AI”，弓葉科技還有一款叫做“Picking Easy”的建筑垃圾智能分揀機(jī)器人，可以從建筑垃圾中挑選出殘次品，提升建筑垃圾回收利用的價(jià)值。
▲Picking Easy進(jìn)行建筑垃圾分揀 來源：鳳凰視頻
▲弓葉科技兩款垃圾分類機(jī)器人性能參數(shù)
2. 現(xiàn)身杭州的特殊“環(huán)衛(wèi)工”
“我是201號(hào)環(huán)衛(wèi)機(jī)器人，請自覺保持環(huán)境衛(wèi)生，不能亂扔垃圾哦！”
這句溫馨提示來源于浙江杭州江干區(qū)街道上的一個(gè)特殊“環(huán)衛(wèi)工”——自主訓(xùn)練垃圾分揀機(jī)器人。
▲江干區(qū)街道上的垃圾分揀機(jī)器人 來源：江干發(fā)布
這個(gè)機(jī)器人是由江干區(qū)城管局和浙江博城機(jī)器人科技有限公司聯(lián)合開發(fā)的。它的外觀黑白相間，長寬高大約都在1米左右。
大到可樂罐或礦泉水瓶，小到煙頭或紙巾，機(jī)器人都能經(jīng)過“手臂”抓取后準(zhǔn)確投放在標(biāo)有“其他垃圾”或“可回收物”字樣的垃圾箱中，識(shí)別精度可達(dá)98%，每天持續(xù)工作8小時(shí)，可以拾取35斤左右的垃圾。
博城機(jī)器人技術(shù)總監(jiān)張少波說，這款機(jī)器人用于垃圾處理的前端階段，可以在大型的清掃車大面積清掃一遍后替代人工巡檢，在一些路段、公園、廣場等地識(shí)別零散垃圾，分類撿起來再集中處理。
這個(gè)機(jī)器人應(yīng)用了視覺學(xué)習(xí)、導(dǎo)航定位等前沿技術(shù)，還可以通過大數(shù)據(jù)收集信息，為后續(xù)的城市環(huán)衛(wèi)工作提供大數(shù)據(jù)分析，有效規(guī)劃分配環(huán)衛(wèi)資源。
江干區(qū)城管局的相關(guān)負(fù)責(zé)人稱，為了實(shí)現(xiàn)自主巡邏，技術(shù)人員在實(shí)現(xiàn)機(jī)器人避障的基礎(chǔ)上，加配了差速轉(zhuǎn)向輪，能夠讓它在非機(jī)動(dòng)車道自如行駛穿梭。此外，通過后臺(tái)，技術(shù)人員還能提前設(shè)置它的行駛路線，以及記錄沿途拾取的垃圾照片和視頻。
目前，江干區(qū)已經(jīng)投放了兩臺(tái)垃圾分類機(jī)器人，能夠代替4~6名環(huán)衛(wèi)工人的基本工作。
此外，博城機(jī)器人公司還有一款智能視覺垃圾識(shí)別分揀機(jī)器人，用于垃圾處理的后端流程，替代人在相對惡劣的工作環(huán)境下完成垃圾最終的分類處理。這款機(jī)器人今年也首次在杭州落地使用。
▲博城機(jī)器人的智能視覺垃圾識(shí)別分揀機(jī)器人 來源：環(huán)保在線
有了這些機(jī)器人的幫助，未來廢棄物回收工作將完全有可能實(shí)現(xiàn)無人化，從而解決垃圾分揀中心長期存在的人員短缺問題，大大減少因?yàn)槠谠斐傻娜斯し謷`差，提高垃圾分揀的效率。
二、展會(huì)亮相的垃圾分類機(jī)器人，資源利用率能大幅提高
國內(nèi)垃圾分類機(jī)器人這一領(lǐng)域剛剛起步，實(shí)際落地的產(chǎn)品并不多，但有很多產(chǎn)品已然從各大展會(huì)開始紛紛亮相。
1. ABB與華為合作打造AI垃圾分類工作站
這個(gè)垃圾分類機(jī)器人嚴(yán)格上不能說是純“國產(chǎn)”，它是由全球500強(qiáng)企業(yè)ABB和華為合作研發(fā)的AI垃圾分類工作站，今年在中國國際服務(wù)貿(mào)易交易會(huì)（服貿(mào)會(huì)）會(huì)場中亮相。
▲ABB與華為合作打造AI垃圾分類工作站 來源：中新網(wǎng)
從垃圾的傾倒、傳送到分類一氣呵成，兩只機(jī)械臂可以在4秒左右完成一次分揀，投放垃圾準(zhǔn)確率高達(dá)98%……這些數(shù)據(jù)無一不證實(shí)著“大廠”的實(shí)力。
ABB（中國）公司研究院楊洋博士介紹說：“這是一套基于人工智能的垃圾分揀系統(tǒng)。當(dāng)垃圾通過燈箱，攝像頭會(huì)對于傳送帶上的垃圾進(jìn)行拍照，圖片會(huì)傳送到機(jī)器內(nèi)部內(nèi)置的AI加速芯片上。利用人工智能的目標(biāo)檢測算法，對圖片當(dāng)中的垃圾種類以及它的坐標(biāo)進(jìn)行推理，推理結(jié)果傳送給機(jī)器人，機(jī)器人再將垃圾拾取、投放到相對應(yīng)的垃圾桶里。”
據(jù)了解，這一整套系統(tǒng)背后集成了邊緣計(jì)算、云計(jì)算、機(jī)器人自動(dòng)化等前沿技術(shù)的綜合運(yùn)用。
機(jī)器人經(jīng)過訓(xùn)練會(huì)后，能夠?qū)M(jìn)行準(zhǔn)確的分類，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)垃圾識(shí)別和分揀過程的自動(dòng)化和自主化。
目前這套垃圾分揀系統(tǒng)尚未投入市場，但從其僅需要100毫秒的推理時(shí)間可以看出，它的日處理能力相當(dāng)可觀。
2. 模塊化智能資源分揀，干濕分離很重要
在今年的科博會(huì)和環(huán)博會(huì)上，來自北京安麒智能的模塊化智能資源分揀機(jī)器人也吸引了不少人的眼球。
▲安麒智能的模塊化智能資源分揀機(jī)器人亮相科博會(huì)
不規(guī)則的木頭、磚頭，各式各樣的塑料瓶、易拉罐等源源不斷被送上傳送帶，設(shè)備正上方的機(jī)器人通過攝像頭“眼睛”一掃，識(shí)別出來物體的大小、特征，“大腦”通過迅速判斷，張開機(jī)械手，把垃圾抓起，分類放到不同的箱子里。
▲安麒智能的塊化智能資源分揀機(jī)器人正上方的攝像頭識(shí)別物體
一連串流暢的動(dòng)作也是這個(gè)機(jī)器人性能的體現(xiàn)。據(jù)安麒智能公司總經(jīng)理李高強(qiáng)稱，這款機(jī)器人每小時(shí)能抓取2400次，相當(dāng)于抓取一次僅需1.5秒。
無論是50厘米長的大塊木頭還是10厘米長的易拉罐，只要在機(jī)器人的抓取范圍內(nèi)，這個(gè)機(jī)器人都不會(huì)放過任何一個(gè)物體。在抓取重量上，這個(gè)機(jī)器人目前的最大抓取重量能夠達(dá)到20斤。
從2017年開始，安麒智能的團(tuán)隊(duì)在選擇踏入人工智能機(jī)器人領(lǐng)域時(shí)就選擇了當(dāng)時(shí)的“冷門”產(chǎn)業(yè)——垃圾分類。
李高強(qiáng)認(rèn)為：“混雜的是垃圾，分開的就是資源。通過把機(jī)器人編組，將6個(gè)機(jī)器人組成一套裝修垃圾智能分揀處置線，有的揀木頭、有地揀混凝土，就可以實(shí)現(xiàn)每年15萬噸的裝修垃圾資源化精細(xì)分揀規(guī)模。”
此外，安麒智能對垃圾分類的干濕分離非常重視。李高強(qiáng)說，如果生活垃圾在前端能夠做好干濕分離，就能產(chǎn)生70%~80%的資源。這樣的話濕垃圾可以拿去堆肥，干垃圾通過轉(zhuǎn)運(yùn)站還可以進(jìn)行分類再利用。
三、高校創(chuàng)意垃圾分類機(jī)器人不止局限于模型
在2019年舉辦的世界機(jī)器人大賽中，河北農(nóng)業(yè)大學(xué)的學(xué)生展示了他們僅用兩周提出創(chuàng)意，并設(shè)計(jì)制作完成的垃圾分類機(jī)器人模型。
▲河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)生設(shè)計(jì)制作的垃圾分類機(jī)器人模型
按照他們的設(shè)計(jì)，小區(qū)內(nèi)只需要擺放一種大的垃圾桶，居民們提前將垃圾分好類并裝入不同顏色的垃圾袋內(nèi)，最后全部丟進(jìn)一個(gè)垃圾桶即可。
盡管這一設(shè)計(jì)相對簡易，但其理念已與中轉(zhuǎn)站的垃圾分類機(jī)器人無二。
除了模型實(shí)驗(yàn)類的概念機(jī)器人，上海交大中英國際低碳學(xué)院固體廢棄物資源化技術(shù)與智能裝備團(tuán)隊(duì)研發(fā)了超視覺垃圾分揀機(jī)器人于今年亮相。
▲上海交大的超視覺垃圾分揀機(jī)器人
這款超視覺垃圾分揀機(jī)器人能夠高精度分揀不同品類的干垃圾，通過CCD視覺、激光視覺、近紅外視覺等識(shí)別傳感器相耦合，綜合判斷目標(biāo)物的顏色、形狀、紋理等外部特征和材質(zhì)等內(nèi)部特征，實(shí)現(xiàn)垃圾精準(zhǔn)定位與細(xì)分判別。
而后，機(jī)械臂會(huì)迅速抓取傳送帶上的廢棄物，在判斷其類別后準(zhǔn)確放入對應(yīng)的收集器內(nèi) 。
這臺(tái)機(jī)器人的最高分揀速度達(dá)到每小時(shí)5400次，能每天24小時(shí)連續(xù)工作，分類準(zhǔn)確率高達(dá)95%。此外，其生產(chǎn)線上每套設(shè)備布置兩個(gè)機(jī)械手，相當(dāng)于代替54個(gè)分揀工人的工作量。
這一項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人李佳算了一筆賬，他說：“如果每臺(tái)設(shè)備每天正常工作20小時(shí)計(jì)算，可挑揀200噸垃圾，挑中率按照90%計(jì)算，可挑選紙類3.6噸，塑料類18噸，玻璃1.8噸，可使垃圾減量約10%，減少垃圾分類管理費(fèi)用約1萬元（每噸400元計(jì)算），回收物料價(jià)值6.8萬元，每天為客戶提高收益共計(jì)7.8萬元。”
目前，這款機(jī)器人已進(jìn)入產(chǎn)學(xué)研技術(shù)推廣階段，團(tuán)隊(duì)將與國內(nèi)環(huán)保頭部企業(yè)對接合作與共同開發(fā)，盡快推進(jìn)市場應(yīng)用。
四、破除“表面功夫”，“機(jī)器人”或成垃圾分類好幫手
自從上海打響了國內(nèi)嚴(yán)格實(shí)施垃圾分類的“第一槍”后，國內(nèi)主要的大城市對垃圾分類的重視程度也越來越高，但依舊不可避免“理想很豐滿，現(xiàn)實(shí)很骨感”的現(xiàn)狀。
政策上，我國住建部要求：到2020年底，全國46個(gè)試點(diǎn)城市要基本建成垃圾分類處理系統(tǒng)。國家發(fā)改委等機(jī)構(gòu)印發(fā)的《城鎮(zhèn)生活垃圾分類和處理設(shè)施補(bǔ)短板強(qiáng)弱項(xiàng)實(shí)施方案》也表明我國2020年要全面實(shí)行生活垃圾分類處理、處置目標(biāo)。
發(fā)改委、住建部發(fā)布《“十三五”全國城鎮(zhèn)生活垃圾無害化處理設(shè)施建設(shè)規(guī)劃(征求意見稿)》還提出，到2020年底，直轄市、計(jì)劃單列市和省會(huì)城市(建成區(qū))生活垃圾無害化處理率達(dá)到100%；直轄市、計(jì)劃單列市和省會(huì)城市垃圾得到有效分類，城市生活垃圾回收利用率達(dá)到35%以上。
如今，2021年已經(jīng)開啟，多省市垃圾分類系統(tǒng)及生活垃圾無害化處理已達(dá)要求。
垃圾分類政策的落實(shí)從各省市傳達(dá)到社區(qū)再傳遞到個(gè)人，以北京市部分小區(qū)為例，除了居委會(huì)經(jīng)常和居民強(qiáng)調(diào)“垃圾分類”知識(shí)外，社區(qū)阿姨有時(shí)還會(huì)在小區(qū)門口立張桌子，讓每家住戶填寫垃圾分類保證書。
但實(shí)際上，且不論小區(qū)經(jīng)常存在類似面向馬路的垃圾桶是一排“分類垃圾”的彩色垃圾桶，背對馬路的是一整排“其他垃圾”的黑色垃圾桶，或是不同種類垃圾桶內(nèi)的垃圾最終還會(huì)倒進(jìn)同一個(gè)垃圾車這種“表面功夫”行為，就算每個(gè)人都有垃圾分類意識(shí)，但要讓所有人把每樣垃圾都精準(zhǔn)區(qū)分也是一個(gè)不小的難題。
除此之外，垃圾回收也是一項(xiàng)大工程，如果只注重對所有垃圾進(jìn)行無害化處理而相對忽視了可回收垃圾的再利用環(huán)節(jié)，也會(huì)造成很大的資源浪費(fèi)。
再從垃圾總量和人員分配上看，我國許多城市人均生活垃圾產(chǎn)量已經(jīng)超過了每人每天一公斤的水平線，目前我國城市生活垃圾年產(chǎn)生量過億噸，占世界垃圾總產(chǎn)生量的26.5%，且每年以8%~9%的速度增長。
▲2010-2019年中國城市生活垃圾產(chǎn)生量統(tǒng)計(jì)情況 來源：靈動(dòng)核心信息咨詢
2019年全國337個(gè)一至五線城市的生活垃圾生產(chǎn)量達(dá)約3.43億噸，預(yù)計(jì)2020年中國城市垃圾產(chǎn)生量達(dá)3.6億噸。
▲2019年中國生活垃圾重點(diǎn)城市產(chǎn)生量分布情況 來源：靈動(dòng)核心信息咨詢
垃圾的產(chǎn)生數(shù)量正在飛速增長，但環(huán)衛(wèi)工作卻面臨著“招工難”的現(xiàn)狀。此外，按照正常的工作量來算，人工分揀垃圾每人每天只能處理150公斤到300公斤垃圾，并且這份工作對人體的傷害也極大。
種種原因表明，推行“垃圾分類”非常有必要，但要真正達(dá)到想要的垃圾分類效果要比想象中難得多，而垃圾分類機(jī)器人或許能夠成為人類推行垃圾分類的好幫手。
五、結(jié)語：機(jī)器人助力垃圾分類自動(dòng)化
從杭州街道拾取垃圾并分類的機(jī)器人，到北京垃圾中轉(zhuǎn)站使用機(jī)器視覺技術(shù)和機(jī)械臂將傳送帶上的垃圾分類，讓人苦惱的垃圾分類從“源頭”到“末端”各環(huán)節(jié)正在逐漸趨于自動(dòng)化。
使用機(jī)器人進(jìn)行垃圾分類不僅能夠減少有害垃圾對人類員工身體的損害，還能極大提高垃圾分揀效率，提高可回收垃圾的利用率。
隨著我國對垃圾分類不斷重視，我們也希望未來科技能夠?yàn)槔诸惓鲆环萘?，通過人工智能技術(shù)讓人們了解垃圾的分類方式，通過機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行垃圾更精準(zhǔn)的分類，以提高可回收垃圾的利用率。
| 上一篇：小小垃圾桶凝聚共治大力量 |
| 下一篇： 新年大掃除，請收下這份垃圾分類攻略！ |
|
|||||
|
