新的市場需求促進(jìn)物流機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新

文/本刊記者 任 芳

近幾年，受電商快速發(fā)展、智能制造落地等因素促進(jìn)，以柔性化為突出優(yōu)勢的物流機(jī)器人迎來快速發(fā)展。如何更好地滿足用戶需求，解決業(yè)務(wù)痛點(diǎn)，在提高作業(yè)效率的同時(shí)降低成本，成為物流機(jī)器人產(chǎn)品技術(shù)及解決方案創(chuàng)新的重點(diǎn)所在。

隨著物流機(jī)器人（AGV）應(yīng)用越來越廣泛，市場對(duì)產(chǎn)品和解決方案的要求也在不斷提高，并集中表現(xiàn)在輕型化、柔性化、智能化等方面。另一方面，隨著國內(nèi)物流機(jī)器人企業(yè)逐步走向國際市場，向海外拓展，對(duì)技術(shù)升級(jí)的需求也更加迫切。因此，如何更好地滿足用戶需求，解決業(yè)務(wù)痛點(diǎn)，在提高作業(yè)效率的同時(shí)降低成本，成為物流機(jī)器人產(chǎn)品技術(shù)及解決方案創(chuàng)新的重點(diǎn)所在。

本刊在對(duì)物流機(jī)器人的持續(xù)關(guān)注中，曾對(duì)物流機(jī)器人系統(tǒng)構(gòu)成及特點(diǎn)、主要技術(shù)發(fā)展及創(chuàng)新等內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)報(bào)道，在本專題中，本文主要羅列了物流機(jī)器人自身發(fā)展對(duì)技術(shù)的需求和用戶對(duì)物流機(jī)器人應(yīng)用的幾大需求，以及為滿足該需求幾家主流物流機(jī)器人企業(yè)推出的最新產(chǎn)品或動(dòng)向，希望借此管中窺豹洞悉目前物流機(jī)器人行業(yè)的主要技術(shù)發(fā)展方向。

新松國內(nèi)首臺(tái)20kg復(fù)合機(jī)器人HCR20正式發(fā)布

一、滿足自身技術(shù)升級(jí)的需求

物流機(jī)器人通常由機(jī)器人本體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)組成，涉及多種軟硬件核心技術(shù)，因此，要在競爭越來越激烈的市場中謀得更大發(fā)展，在技術(shù)上不斷創(chuàng)新升級(jí)對(duì)于物流機(jī)器人企業(yè)而言是至關(guān)重要的。例如，在機(jī)器人本體方面，需要通過技術(shù)實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定快速的行走，這就對(duì)導(dǎo)航等技術(shù)提出了更高的要求。盡管目前二維碼技術(shù)可以在識(shí)別精度和成本之間做到很好的平衡，性價(jià)比高，但是各物流機(jī)器人企業(yè)也在不斷研究更加先進(jìn)的導(dǎo)航技術(shù)，如SLAM導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航、自然導(dǎo)航等。此外，機(jī)器人對(duì)地面的適應(yīng)性、承載能力、機(jī)器人結(jié)構(gòu)的緊湊程度等都是拉開技術(shù)差距的重要因素。在軟件系統(tǒng)方面，隨著物流機(jī)器人在單個(gè)項(xiàng)目中越來越大規(guī)模的應(yīng)用，對(duì)算法的要求也越來越高；同時(shí)還要求機(jī)器人系統(tǒng)能夠更好地滿足客戶業(yè)務(wù)需求，對(duì)WMS系統(tǒng)的能力也提出了更高的要求。不僅如此，整個(gè)物流機(jī)器人系統(tǒng)的可靠性以及產(chǎn)品功能的不斷完善，也是各物流機(jī)器人企業(yè)努力的方向。特別是隨著中國物流機(jī)器人紛紛向海外市場布局，對(duì)技術(shù)升級(jí)的需求會(huì)更加迫切。

對(duì)于1991年便成功研制AGV并投入實(shí)際應(yīng)用新松來說，目前已經(jīng)擁有七大類型AGV產(chǎn)品，并掌握了控制系統(tǒng)、導(dǎo)航方式、供電方式等AGV核心技術(shù)。未來軟硬件創(chuàng)新研發(fā)雙管齊下將成為新松AGV主要技術(shù)升級(jí)方向。如，將多機(jī)器人協(xié)調(diào)調(diào)度技術(shù)、導(dǎo)航定位技術(shù)應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人，使其運(yùn)行更精確，作業(yè)更可靠；另一方面，加強(qiáng)應(yīng)用軟件的開發(fā)，基于大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)備應(yīng)用與生產(chǎn)工藝的進(jìn)一步優(yōu)化。

除了自身對(duì)技術(shù)升級(jí)的渴求，物聯(lián)網(wǎng)、5G等新技術(shù)也在影響著物流機(jī)器人行業(yè)的技術(shù)發(fā)展。昆船物流高級(jí)專家趙立表示，中國已在2019年正式進(jìn)入5G商用元年，5G的性能目標(biāo)是高數(shù)據(jù)速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設(shè)備連接，5G的應(yīng)用推廣必然對(duì)AGV行業(yè)整個(gè)架構(gòu)帶來改變。主要體現(xiàn)在6個(gè)方面：1）通訊系統(tǒng)解決方案將發(fā)生重大改變，傳統(tǒng)WiFi方案存在的接入受限、漫游切換可靠性差、小車停駛等問題有望得到徹底解決；2）萬物互聯(lián)成為可能，物聯(lián)網(wǎng)的成功實(shí)施，使用戶AGV系統(tǒng)與設(shè)備運(yùn)行有關(guān)的各類數(shù)據(jù)采集有了可靠渠道，為AGV系統(tǒng)全生命周期的遠(yuǎn)程運(yùn)維提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；3）5G技術(shù)為解決大容量、低延遲、高可靠無線通訊提供了可實(shí)現(xiàn)的解決方案，AGV大規(guī)模集中調(diào)度有了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；4）新的調(diào)度模式得以涌現(xiàn)，可能為AGV系統(tǒng)帶來嶄新變化；5）低成本分布式控制AGV系統(tǒng)將成為可能，AGV單機(jī)成本將大幅下降；6）為AGV小車多機(jī)協(xié)同提供了一種簡單可行且低成本的解決方案。據(jù)他介紹，目前，昆船物流正從AGV單機(jī)模式、分布式的系統(tǒng)調(diào)度和原有調(diào)度系統(tǒng)升級(jí)、AGV通訊系統(tǒng)的構(gòu)建等方向研究5G技術(shù)應(yīng)用對(duì)AGV產(chǎn)生的影響。

極智嘉Smart Factory智慧工廠解決方案，滿足客戶的智能化、柔性化作業(yè)需求

國自新推出的物流機(jī)器人SLIM，重新定義叉式AGV并針對(duì)性地解決了客戶跨樓層作業(yè)的需求

快倉近期推出的第三代智能機(jī)器人“刀鋒M40”，創(chuàng)新性采用“雙段式”底盤設(shè)計(jì)

滿足多樣化作業(yè)場景的需求

物流場景多樣復(fù)雜這是不爭的事實(shí)。這種多樣化一方面表現(xiàn)在作業(yè)環(huán)境上，同時(shí)也表現(xiàn)在不同行業(yè)、不同產(chǎn)品以及不同業(yè)務(wù)類型和訂單結(jié)構(gòu)上。

對(duì)于作業(yè)環(huán)境，主要表現(xiàn)在倉庫地面結(jié)構(gòu)多種多樣，倉庫環(huán)境復(fù)雜，包括連廊、電梯、爬坡等多種場景，為了更好地讓物流機(jī)器人適應(yīng)各種地坪和環(huán)境，對(duì)物流機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更多的要求。此外，隨著土地成本的進(jìn)一步上升，為充分利用空間，越來越多的客戶對(duì)倉庫進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，希望盡可能減少通道空間；同時(shí)越來越多的客戶采用多樓庫設(shè)計(jì)。這就對(duì)物流機(jī)器人的性能也提出了更高的要求，如更小的轉(zhuǎn)彎半徑，更輕薄，更靈巧等等。

針對(duì)不斷變化的市場需求，各物流機(jī)器人企業(yè)開始在多方面進(jìn)行創(chuàng)新。例如，快倉近期推出的第三代智能機(jī)器人“刀鋒M40”便在底盤設(shè)計(jì)上進(jìn)行了創(chuàng)新，采用“雙段式”底盤設(shè)計(jì)，將原本主動(dòng)輪加彈簧的底盤設(shè)計(jì)方案升級(jí)為雙段浮動(dòng)式底盤和分置式多連桿頂升一體化設(shè)計(jì)。所謂“雙段式”設(shè)計(jì)，是指將底盤分為結(jié)構(gòu)相互獨(dú)立，互不影響的“前段底盤”和“后段底盤”兩部分，中間使用鉸鏈相連接，形成“浮動(dòng)式底盤”，當(dāng)?shù)孛娉霈F(xiàn)起伏造成的垂直運(yùn)動(dòng)可以被中間鉸鏈系統(tǒng)抵消掉。同時(shí)，“前置底盤”的主動(dòng)輪距離前部支撐從動(dòng)輪距離極短，可以顯著減少由于地面凹凸不平造成的主動(dòng)輪抓地力損失，有效提升主動(dòng)輪抓地力，保持貨架運(yùn)輸過程中的穩(wěn)定性。該產(chǎn)品最高運(yùn)行速度2.3米/秒，最快頂升時(shí)間1.8秒。按照客戶的單倉通量達(dá)到10萬+的倉庫，”刀鋒”M40每天運(yùn)行20公里，耐久續(xù)航可超過7年。

國自機(jī)器人新推出的物流機(jī)器人SLIM不僅重新定義叉式AGV，也針對(duì)性地解決了客戶對(duì)跨樓層作業(yè)的需求。據(jù)國自機(jī)器人銷售總監(jiān)孫開順介紹，由于目前市場上絕大部分叉式AGV是由傳統(tǒng)叉車改造而來，定制要求高，改造成本大，同時(shí)傳統(tǒng)叉車是針對(duì)人工操作設(shè)計(jì)的，對(duì)于自動(dòng)搬運(yùn)AGV來說存在不需要的部件。此外，傳統(tǒng)叉車通常轉(zhuǎn)彎半徑較大，對(duì)通道要求較寬，一般要求3米以上。針對(duì)這些問題和用戶多層樓庫使用的需求，SLIM采用顛覆傳統(tǒng)叉車外觀的設(shè)計(jì)，以小載大，結(jié)構(gòu)緊湊，SLIM自重僅590kg，車體寬度882mm，最大荷載達(dá)1400kg，起升高度達(dá)到1.6M，轉(zhuǎn)彎半徑僅2米。另外，多樓庫作業(yè)意味著需要物流機(jī)器人能夠跨樓層作業(yè)，因此SLIM也可以進(jìn)電梯作業(yè)，實(shí)現(xiàn)多樓層運(yùn)行。

滿足特殊行業(yè)需求

從各行業(yè)對(duì)物流機(jī)器人的需求來看，除了電商、制造等行業(yè)需求強(qiáng)烈外，冷鏈行業(yè)在市場規(guī)模不斷擴(kuò)大的趨勢下，由于作業(yè)環(huán)境的特殊性，近今年正加速向自動(dòng)化、智能化物流發(fā)展，對(duì)物流機(jī)器人的需求成為必然。但同時(shí)也是因?yàn)槔滏溛锪鞯奶厥庑?，如低溫作業(yè)環(huán)境、空氣濕度大地面易打滑、電池和材料都容易受損影響產(chǎn)品性能，成為物流機(jī)器人在冷鏈領(lǐng)域應(yīng)用的瓶頸所在。

鑒于龐大的冷鏈?zhǔn)袌鲆?guī)模和發(fā)展?jié)摿?，隨著我國物流機(jī)器人公司整體實(shí)力的上升，不少公司也在積極布局這一市場。如，快倉今年正式發(fā)布低溫智能倉儲(chǔ)機(jī)器人，可在-25℃～0℃的低溫冷庫中運(yùn)行，滿足低溫環(huán)境下的揀選、搬運(yùn)和整箱出庫，同時(shí)支持跨溫層作業(yè)，揀選或分揀作業(yè)，甚至是復(fù)雜的組裝作業(yè)、多模式混合作業(yè)，以及滿足客戶的個(gè)性化需求。

除快倉外，越來越多的國內(nèi)外物流機(jī)器人企業(yè)也瞄準(zhǔn)這一市場。例如，德馬泰克針對(duì)目前中國市場的需求變化推出的三大類物流機(jī)器人，其中一種便是聚焦冷鏈行業(yè)的低溫物流機(jī)器人，可以在-35℃的環(huán)境下高效作業(yè)。

滿足更低成本的需求

成本降低始終是用戶和物流機(jī)器人企業(yè)共同關(guān)心的話題。用戶不斷將自身面臨的成本壓力轉(zhuǎn)嫁到物流機(jī)器人企業(yè)身上，物流機(jī)器人在滿足用戶需求和尋求自身更大發(fā)展，進(jìn)一步拓展市場份額等維度上，也在不斷尋求更低的成本。要滿足這一目標(biāo)，不僅僅需要尋求更加適合的合作伙伴，更需要在技術(shù)上不斷提升和創(chuàng)新。

例如，雷達(dá)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于物流機(jī)器人的定位、避障和導(dǎo)航等。綜合行業(yè)應(yīng)用來看，目前雷達(dá)技術(shù)多為激光雷達(dá)，激光雷達(dá)是定位精準(zhǔn)度最高的方式之一，并且地面無需其他定位設(shè)施，行駛路徑可靈活多變，能夠適合多種現(xiàn)場環(huán)境。但是此項(xiàng)技術(shù)成本太高也是行業(yè)公認(rèn)的其最大缺點(diǎn)之一。針對(duì)降低成本的需求，牧星智能正在研究視覺雷達(dá)這一創(chuàng)新技術(shù)。據(jù)牧星智能CEO劉明介紹，視覺雷達(dá)有單目攝像頭和雙目攝像頭兩種形態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)物流機(jī)器人正前方6～10米，高度1米左右，開口130°角范圍的監(jiān)控，且其非可見光屬性可以使機(jī)器人在晚上運(yùn)行而不受影響。劉明強(qiáng)調(diào)，這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn)必然會(huì)大大降低物流機(jī)器人的整體成本，同時(shí)對(duì)整個(gè)雷達(dá)技術(shù)而言也是一種顛覆。

除了通過創(chuàng)新雷達(dá)技術(shù)降低成本外，據(jù)劉明介紹，目前行業(yè)內(nèi)也開始出現(xiàn)SLAM算法芯片化，由于可以大大降低成本，有望在行業(yè)內(nèi)普及推廣。

SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）技術(shù)是行業(yè)內(nèi)典型的導(dǎo)航技術(shù)創(chuàng)新，指的是在不具備周圍環(huán)境先驗(yàn)信息的前提下，讓AGV在運(yùn)動(dòng)過程中根據(jù)自身攜帶的傳感器和對(duì)周圍環(huán)境的感知進(jìn)行自身定位，同時(shí)增量式構(gòu)建環(huán)境地圖。通過SLAM技術(shù)，可以提高AGV的自主能力和環(huán)境適應(yīng)能力，使AGV可以在未知的環(huán)境中進(jìn)行自主定位和導(dǎo)航。SLAM導(dǎo)航可以不需要預(yù)先鋪設(shè)任何軌跡，方便導(dǎo)航路線的更改，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)避障，有助于實(shí)現(xiàn)多AGV的協(xié)調(diào)控制。正是基于以上諸多優(yōu)勢，該技術(shù)在近兩年引起行業(yè)高度關(guān)注。

但劉明進(jìn)一步談到，SLAM算法是行業(yè)核心技術(shù)，只掌握在少數(shù)廠家手中，大部分物流機(jī)器人企業(yè)通過購買這些廠家的SLAM模塊來開發(fā)產(chǎn)品，成本較高。因此在成本壓力下，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，目前行業(yè)內(nèi)已經(jīng)開始出現(xiàn)將SLAM算法芯片化的公司。這也就意味著，物流機(jī)器人公司今后只需購買成熟的SLAM算法芯片即可，成本會(huì)大幅降低，有望在行業(yè)內(nèi)普及性推廣。

滿足物流智能化的需求

智能化、智慧化是整個(gè)物流行業(yè)的發(fā)展方向。目前，隨著物聯(lián)網(wǎng)、AI、5G等新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，物流機(jī)器人也需要與之結(jié)合實(shí)現(xiàn)更多、更強(qiáng)的功能從而滿足用戶的智能化需求。

除了來源于用戶的需求外，隨著整個(gè)物流機(jī)器人市場的不斷擴(kuò)大，如何尋求企業(yè)自身更好的發(fā)展，如何建立起良好的行業(yè)生態(tài)等也是物流機(jī)器人企業(yè)尋求技術(shù)升級(jí)突破的重要因素。

對(duì)于極智嘉來說，除了不斷尋求產(chǎn)品的技術(shù)升級(jí)外，結(jié)合AI技術(shù)，構(gòu)建適合客戶的智能解決方案也是其重點(diǎn)發(fā)力的方向之一?！拔矣X得機(jī)器人產(chǎn)品只是一個(gè)技術(shù)手段，最終還是要給客戶提供智能化的解決方案，提供智能物流的價(jià)值?！睒O智嘉CEO鄭勇表示，類Kiva機(jī)器人更具價(jià)值的創(chuàng)新之處在于，為行業(yè)提供了一種嶄新的揀選解決方案，通過物流機(jī)器人搬運(yùn)貨架來實(shí)行“貨到人”揀選。對(duì)此，目前極智嘉的重點(diǎn)是更多更廣泛地了解不同行業(yè)客戶的物流痛點(diǎn)，在產(chǎn)品創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，結(jié)合AI技術(shù)，通過軟件、算法來構(gòu)建智能化的解決方案。例如，極智嘉近期發(fā)布了OpenBox智能搬運(yùn)解決方案和Smart Factory智慧工廠解決方案，滿足客戶的智能化、柔性化作業(yè)需求。

“目前AGV在導(dǎo)航、控制等核心技術(shù)方向都日趨成熟，但離‘交鑰匙’工程的實(shí)現(xiàn)還存在距離?？焖俳桓?，易于維護(hù)是用戶需求的極大體現(xiàn)，開放性、標(biāo)準(zhǔn)化是滿足需求的技術(shù)手段?！睂O開順表示?；诖?，國自機(jī)器人除了在物流機(jī)器人硬件技術(shù)方面不斷創(chuàng)新，還于2017年發(fā)布了全自主研發(fā)的機(jī)器人通用軟硬件組態(tài)平臺(tái)GRACE?！敖?jīng)過2年的發(fā)展，目前不僅國自的各類移動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)品均搭載此‘國自芯’，還可以向行業(yè)其他產(chǎn)品開放，讓更多的行業(yè)能快速應(yīng)用機(jī)器人產(chǎn)品，也讓機(jī)器人技術(shù)以最便捷的方式延展到各行各業(yè)?！睂O開順強(qiáng)調(diào)。

曠視艾瑞思作為智能倉儲(chǔ)機(jī)器人解決方案供應(yīng)商，自2018年開始也在積極構(gòu)建開放的智能倉儲(chǔ)機(jī)器人平臺(tái)，力爭賦能整個(gè)行業(yè)。曠視科技收購艾瑞思后提出“AI+IoT”戰(zhàn)略，利用自身的人工智能及機(jī)器視覺技術(shù)優(yōu)勢，優(yōu)化機(jī)器人的設(shè)計(jì)及產(chǎn)品能力。今年1月，曠視科技發(fā)布其首個(gè)智能機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)協(xié)作大腦—河圖(Hetu)，并計(jì)劃投入20億元與生態(tài)伙伴一起，打造完整的機(jī)器人行業(yè)解決方案。

另外，海神機(jī)器人也于2018年提出共建“海神智鏈"共享機(jī)器人云平臺(tái)，將整合全球優(yōu)質(zhì)機(jī)器人產(chǎn)品，打造人工智能產(chǎn)業(yè)生態(tài)共同體，并最終實(shí)現(xiàn)全球機(jī)器人共享與萬物智聯(lián)。

盡管以上企業(yè)僅僅是整個(gè)物流機(jī)器人行業(yè)中的極少一部分，但是通過這些行業(yè)探索者的積極嘗試和實(shí)踐，不難看出目前物流機(jī)器人行業(yè)在技術(shù)、產(chǎn)品和整個(gè)解決方案上的發(fā)展方向?？偟膩砜?，提高產(chǎn)品性能，提高運(yùn)作效率，降低成本，最終為用戶提供價(jià)值是行業(yè)共同的目標(biāo)，在此過程中，行業(yè)各企業(yè)正以各自的方式在不同的路徑上努力著，不斷增強(qiáng)自身的競爭力，也促進(jìn)行業(yè)更大的發(fā)展。