垃圾分類機器人

文｜馬 迪

國產的垃圾分類機器人什么樣？

目前中國城市生活垃圾年產生量過億噸，占世界垃圾總產生量的26.5%，且每年以8%～9%的速度增長。就算每個人都有垃圾分類意識，讓所有人把每樣垃圾都精準區分也是一個不小的難題。在大量的垃圾中分揀出可回收物、有毒物品仍然是一項不得不進行的工作。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—300公斤垃圾，并且這份工作對人體的傷害極大。這時，不知疲倦的垃圾分類機器人就成為代為執行這項“苦差”的最佳選擇。

該領域的先驅者是芬蘭公司Zen Robotics。早在2012年，公司就發布了世界上首款垃圾分類機器人，并在2017年推出了加強版—基于視覺判斷的Next Generation Zen Robotics Recycler。它的工作方式是通過傳感器單元掃描垃圾流、人工智能利用圖像識別與深度學習來處理垃圾圖像、識別分析各種物體及其位置，控制抓取器選取所需的物體。這意味著機器人在需要揀選時能夠自主做出決策，適應不斷變化的“垃圾流”。

值得一提的是，ZRR在建筑垃圾分揀領域上處于領先優勢，可以識別金屬、木材、石膏、石塊、混凝土、硬塑料、紙板等20 余種可回收垃圾，最高可對重達30公斤的大型重物進行分離，每小時選取次數最高可達4000次，一天就可以處理1000噸垃圾，相當于24個人的工作量。

2019年，位于美國科羅拉多州丹佛市的機器人初創公司AMP Robotics獲得了1600萬美元的A輪融資（2021年1月募得5500萬美元B輪融資），其開發的垃圾分類機器人系統每分鐘可以分揀80件物品，能識別包括金屬、電池、電容器、塑料、電線、紙箱、紙板、杯子、貝殼等垃圾種類。同時它還會將塑料按照顏色、清晰度和透明度分類。

它使用計算機視覺來區分視覺特征，快速掃描移動的物體，包括水瓶、啤酒罐、牛奶罐、食品包裝盒等各種各樣的可回收廢棄物，而圖像數據庫包含了這些回收物完好無損、有凹痕以及被壓碎等各種狀態。通過AMP Neuron網絡云端的數百萬副圖像數據進行自我改進，這使它能夠更準確地對物體進行分類，并學習新的材料類別，適應包裝設計和照明變化，通過顏色、質地、形狀、大小和材料更精準地區分物體。最后，機器手臂利用吸盤從傳送帶上抓取物品，并將其扔進相對應的垃圾回收箱里。

所有這些數據都會輸入到AMP Insights—一個在線可視化工具上，這里可以監控垃圾流的活動，以短信和電子郵件形式發送實時通知給經理，包括潛在的設備問題和危險。目前AMP Robotics在美國已部署了600多個垃圾回收設備，總處理能力約為6700萬噸。

國外垃圾分類機器人市場如火如荼，像AMP Robotics這樣的主流分揀機器人，單臺設備的價格通常都在500-1000萬元人民幣之間。近兩年，國內的垃圾分類機器人也嶄露頭角，開始走進人們的身邊。

2020年，首個應用于混合垃圾中轉站的國產人工智能分揀機器人在北京大興垃圾中轉站落地。它的名字叫做“Picking AI”，搭載了包括深度學習、AI算法、大數據分析、機器人控制以及云平臺等多項核心技術，內置的視覺系統類似于人的眼睛，如果碰見沒見過的物品。它還能通過大數據訓練機器人進行學習，從而實現整個垃圾識別和分揀過程的自動化和自主化。

據了解，這一整套系統背后集成了邊緣計算、云計算、機器人自動化等前沿技術的綜合運用。值得一提的是，“Picking AI”的機器人之間共用一個“大腦”，比如在北京的機器人可以向部署在浙江、上海等地的機器人學習、交流經驗，實現數據共享和遠程智能提升。

在垃圾分類社區化的基礎上，機器人的優勢是明顯的—它是對前端人工物理分類方式的一個智能化補充，也能夠7x24小時在人類難以忍受的惡劣環境中不間斷工作，保持每分鐘85-95次的分揀效率（是人工分揀效率的2-3倍）。

更振奮人心的是，這樣先進的垃圾分揀機器人是根正苗紅的中國裝備：從機器人到人工智能算法，再到核心部件都是國產的，是真正代表自主研發的人工智能環保裝備在垃圾分類領域的中國力量。

研究機構Goldstein Research預測，2019年至2024年，全球垃圾分類機器人市場將以16.4%的復合年增長率增長，達到122.4億美元。這個新興但不冷門的產業不但對環保事業有著重要的意義，更可以預見其將產生的巨大的社會和經濟效益。隨著未來智慧城市的建設進程，期待我們可以在更多場景中用機器代替低獲得感、高重復度的工作。這也許就是科技改變生活的一個縮影。