貨到機(jī)器人揀選：技術(shù)升級(jí) 前景向好

“貨到機(jī)器人”揀選技術(shù)作為“無(wú)人倉(cāng)”的核心技術(shù)，隨著“無(wú)人倉(cāng)”概念的興起和相關(guān)項(xiàng)目的落地而備受關(guān)注。兩年前，本刊曾對(duì)“貨到機(jī)器人”揀選技術(shù)進(jìn)行了深入報(bào)道，如今該技術(shù)迎來(lái)了哪些發(fā)展，突破了哪些瓶頸，市場(chǎng)需求如何，趨勢(shì)與方向是什么？針對(duì)這些問(wèn)題，我們?cè)俅芜M(jìn)行了跟蹤。

拆零揀選一直是物流倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)的核心和難點(diǎn)所在。為了持續(xù)提高揀選的效率和準(zhǔn)確率，拆零揀選技術(shù)在幾代物流人的努力下不斷發(fā)展，從全人工揀選發(fā)展到有自動(dòng)化設(shè)備參與的半自動(dòng)化揀選（包括“人到貨”以及“貨到人”揀選），再升級(jí)為引入機(jī)器人（機(jī)器手臂）的全自動(dòng)揀選。在人工成本持續(xù)走高，招工愈發(fā)困難，特別是2020年新冠肺炎疫情大規(guī)模爆發(fā)的影響下，物流自動(dòng)化、智能化、無(wú)人化需求進(jìn)一步凸顯，“貨到機(jī)器人”揀選技術(shù)也更加受到重視。

技術(shù)不斷發(fā)展

顧名思義，“貨到機(jī)器人”技術(shù)主要指的是貨物通過(guò)不同類(lèi)型的自動(dòng)化設(shè)備被送至機(jī)器人作業(yè)區(qū)域（特定視場(chǎng)內(nèi)）從而完成單件物品的取、放，它與“人（機(jī)器人）到貨”相對(duì)應(yīng)。實(shí)際上，“貨到機(jī)器人”技術(shù)不僅僅應(yīng)用在拆零揀選環(huán)節(jié)，在收貨環(huán)節(jié)、存儲(chǔ)環(huán)節(jié)、復(fù)核環(huán)節(jié)、包裝環(huán)節(jié)均有相關(guān)應(yīng)用，本文主要探討的是“貨到機(jī)器人”拆零揀選技術(shù)。

“貨到機(jī)器人”揀選的核心在于機(jī)器人如何進(jìn)行貨品揀取和擺放作業(yè)，技術(shù)難點(diǎn)主要涉及機(jī)器人本體控制、夾具和視覺(jué)處理三個(gè)方面，而貨從哪里來(lái)則有多種可能性。因此從系統(tǒng)構(gòu)成來(lái)看，“貨到機(jī)器人”拆零揀選系統(tǒng)通常包括存取系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)、揀選工作站，以及后臺(tái)的軟件系統(tǒng)。其具體表現(xiàn)形式非常豐富，從與機(jī)器人銜接的前端自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)看，主要包括AGV/類(lèi)Kiva機(jī)器人、穿梭車(chē)（包括多層穿梭車(chē)和四向穿梭車(chē)）、自動(dòng)化立體貨柜，以及旋轉(zhuǎn)貨架、AS/RS、miniload和懸掛鏈等。其中，與穿梭車(chē)相配合的“貨到機(jī)器人”解決方案更為常見(jiàn)。值得一提的是，與懸掛鏈配合的“貨到機(jī)器人”解決方案與前面幾種方式有所不同，它主要以訂單行為目標(biāo)進(jìn)行揀選，而其他則主要按訂單揀選。

北京伍強(qiáng)智能科技有限公司董事長(zhǎng)尹軍琪表示，存取系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)保障的是貨物單元的及時(shí)送達(dá)和回收，揀選機(jī)器人則要保證復(fù)雜情況下揀選的準(zhǔn)確、穩(wěn)定和快捷。因此，存取能力、輸送能力與揀選工作站的揀選能力三者共同構(gòu)成了整個(gè)“貨到機(jī)器人”揀選系統(tǒng)的綜合能力，如何實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)間的能力平衡至關(guān)重要。

具體而言，各類(lèi)存取技術(shù)和輸送系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和豐富應(yīng)用，大都趨于成熟；但機(jī)器人本身運(yùn)動(dòng)控制難度較大，加之受制于夾具、3D視覺(jué)技術(shù)，以及適應(yīng)的品類(lèi)還不夠多等因素，成為整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)瓶頸所在。相較于硬件上遇到的障礙，牧今科技（廣州）有限責(zé)任公司（株式會(huì)社MUJIN全資子公司）銷(xiāo)售總監(jiān)黃繼海認(rèn)為，運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法和識(shí)別算法等軟件層面的瓶頸，以及對(duì)客戶(hù)業(yè)務(wù)形態(tài)的梳理能力，更加制約“貨到機(jī)器人”揀選技術(shù)的發(fā)展。他指出，物流最大的“不變”就是每天都在變化。即便是同一種SKU，其包裝也有可能出現(xiàn)設(shè)計(jì)上的不同（如促銷(xiāo)裝、限量裝等），以及外形變化（如擠壓變形等），這就需要軟件和算法的助力。

但總的來(lái)看，“貨到機(jī)器人”揀選的各項(xiàng)技術(shù)及瓶頸正逐步得到突破。尹軍琪以CeMAT ASIA 2020所展示的相關(guān)技術(shù)為例進(jìn)行了說(shuō)明。從存取技術(shù)看，類(lèi)Kiva機(jī)器人正朝著單元化和立體化方向發(fā)展，大大加快了存取效率；箱式四向穿梭車(chē)技術(shù)得到突破，市場(chǎng)應(yīng)用速度加快。從揀選技術(shù)看，首先，盡管機(jī)械手技術(shù)已經(jīng)非常成熟，但夾具的適應(yīng)性、穩(wěn)定性一直是人們普遍擔(dān)憂(yōu)的問(wèn)題，如今，多夾具自動(dòng)快換系統(tǒng)已經(jīng)逐步應(yīng)用，這將使機(jī)械手能根據(jù)物品的形狀、尺寸與重量來(lái)自動(dòng)快速更換適用的夾具或吸盤(pán)，突破揀選對(duì)象多樣化的限制；第二，由于需要通過(guò)3D技術(shù)完成揀選對(duì)象的識(shí)別、定位，但此前3D圖像識(shí)別問(wèn)題一直受到技術(shù)的限制，難以達(dá)到實(shí)際應(yīng)用要求，目前來(lái)看，相機(jī)與視覺(jué)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了技術(shù)升級(jí)，海量SKU無(wú)需提前注冊(cè)，機(jī)器人即可識(shí)別出來(lái)，在準(zhǔn)確性和作業(yè)效率方面得以全面提升；此外，軟件技術(shù)和機(jī)器人控制技術(shù)也得到快速發(fā)展，尤其是AI技術(shù)和數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用已初現(xiàn)端倪，這些都是最近兩年所取得的進(jìn)步。

MUJIN通過(guò)自主研發(fā)的“免示教技術(shù)”及領(lǐng)先的視覺(jué)識(shí)別技術(shù)開(kāi)創(chuàng)了機(jī)器人在物流行業(yè)的應(yīng)用新時(shí)代。據(jù)黃繼海介紹，傳統(tǒng)技術(shù)需要專(zhuān)業(yè)的機(jī)器人工程師進(jìn)行大量示教，只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的重復(fù)工作；而搭載運(yùn)動(dòng)規(guī)劃AI技術(shù)的MUJIN系統(tǒng)能夠賦予機(jī)器人智能，完全免示教。機(jī)器人可以實(shí)時(shí)按需運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)避開(kāi)障礙及奇異點(diǎn)；此外，機(jī)器人還可根據(jù)商品的重量和狀態(tài)自動(dòng)調(diào)節(jié)運(yùn)行速度及加速度，能夠?qū)崿F(xiàn)輕拿輕放，有序碼放，靈活應(yīng)對(duì)不停變化的物流場(chǎng)景。

華章“貨到機(jī)器人”揀選

此外，在CeMAT ASIA 2020展會(huì)上，越來(lái)越多的“貨到機(jī)器人”技術(shù)得到充分展示。例如，梅卡曼德、XYZ Robotics借助深度學(xué)習(xí)、3D視覺(jué)、智能路徑規(guī)劃等先進(jìn)AI技術(shù)，全方位展示了其AI+3D視覺(jué)智能工業(yè)機(jī)器人在物流領(lǐng)域的豐富應(yīng)用場(chǎng)景。伍強(qiáng)智能也重點(diǎn)展示了與穿梭車(chē)相配合的“貨到機(jī)器人”揀選技術(shù)。

應(yīng)用場(chǎng)景更加豐富

在物流行業(yè)智能化發(fā)展的總體趨勢(shì)下，隨著“貨到機(jī)器人”技術(shù)的不斷升級(jí)，行業(yè)對(duì)“貨到機(jī)器人”揀選技術(shù)的態(tài)度也由“觀望”逐漸發(fā)展為嘗試應(yīng)用，近年來(lái)在電商、服裝、醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域均有項(xiàng)目落地實(shí)施，進(jìn)入該領(lǐng)域的集成商和設(shè)備商也越來(lái)越多，“貨到機(jī)器人”揀選技術(shù)及解決方案逐漸豐富。

據(jù)江蘇華章物流科技股份有限公司總經(jīng)理華聚良博士介紹，目前提供“貨到機(jī)器人”系統(tǒng)的企業(yè)主要分為四類(lèi)：第一類(lèi)是以機(jī)器人控制專(zhuān)有技術(shù)為切入點(diǎn)，以日本MUJIN和美國(guó)RightHand等為代表；第二類(lèi)主要是針對(duì)拆零揀選場(chǎng)景推出產(chǎn)品型解決方案的系統(tǒng)供應(yīng)商，如KNAPP、華章等；第三類(lèi)以視覺(jué)傳感器為切入點(diǎn)，如梅卡曼德、XYZ Robotics等；第四類(lèi)以機(jī)器人本體為切入點(diǎn)，如ABB、KUKA等。

其中，華章作為國(guó)內(nèi)“貨到機(jī)器人”技術(shù)領(lǐng)域的先驅(qū)，目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出產(chǎn)品化的機(jī)器人揀選標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品GTR120，據(jù)悉，這是一款經(jīng)過(guò)實(shí)例驗(yàn)證的標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，適用于大多數(shù)揀選品類(lèi)，性?xún)r(jià)比高，性能穩(wěn)定可靠，并取得CE認(rèn)證，在歐洲等國(guó)家已有項(xiàng)目落地。華聚良進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)，未來(lái)華章還將進(jìn)一步關(guān)注無(wú)示教系統(tǒng)、更完美的機(jī)器人動(dòng)力學(xué)控制技術(shù)、適應(yīng)更多場(chǎng)景的夾具和性?xún)r(jià)比更高的視覺(jué)系統(tǒng)等前沿技術(shù)，推出更多“貨到機(jī)器人”產(chǎn)品。同時(shí)他透露，華章即將推出和懸掛鏈結(jié)合的HTR200，即結(jié)合機(jī)器人、穿梭車(chē)和懸掛鏈技術(shù)的新一代訂單行級(jí)“貨到機(jī)器人”揀選解決方案。

MUJIN自2012年世界上第一臺(tái)搭載運(yùn)動(dòng)規(guī)劃AI技術(shù)、可適配任意品牌機(jī)器人的控制器誕生后，不到十年時(shí)間已經(jīng)積累了豐富的案例：2015年，MUJIN自主研發(fā)的PickWorker幫助日本商超類(lèi)客戶(hù)ASKUL實(shí)現(xiàn)海量SKU全自動(dòng)拆零揀選，至今客戶(hù)自行注冊(cè)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人揀選的SKU數(shù)量已經(jīng)達(dá)到4萬(wàn)多種；2018年，MUJIN助力京東打造了全球首個(gè)全流程無(wú)人倉(cāng)，智能拆零揀選機(jī)器人面對(duì)“6·18”“雙11”“雙12”的物流高峰毫無(wú)壓力；2019年，MUJIN為優(yōu)衣庫(kù)母公司迅銷(xiāo)集團(tuán)研發(fā)出服裝類(lèi)商品的“貨到機(jī)器人”揀選解決方案，成為迅銷(xiāo)集團(tuán)全球供應(yīng)鏈戰(zhàn)略合作伙伴；同年，MUJIN通過(guò)結(jié)合空中自動(dòng)掃碼核對(duì)訂單、輕拿輕放、自動(dòng)檢測(cè)周轉(zhuǎn)箱轉(zhuǎn)換、力矩感測(cè)、抓取點(diǎn)預(yù)限定五大突破性技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了醫(yī)藥物流的“貨到機(jī)器人”拆零揀選，征服了自動(dòng)化藥品揀選高精準(zhǔn)度的技術(shù)高峰。一個(gè)個(gè)MUJIN成功的生產(chǎn)案例，實(shí)證了“貨到機(jī)器人”揀選技術(shù)能夠幫助客戶(hù)降本增效，提高生產(chǎn)力。

針對(duì)B2C電商物流倉(cāng)儲(chǔ)中心海量商品的揀選需求，梅卡曼德基于其自主研發(fā)的3D相機(jī)、視覺(jué)AI算法、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法及軟件技術(shù)等推出了“貨到機(jī)器人”揀選解決方案。據(jù)悉，該解決方案具有諸多特點(diǎn)，如常見(jiàn)貨品免注冊(cè)拾取，可抓取多種常見(jiàn)包裝，夾具可靈活切換，可實(shí)現(xiàn)輕柔放置等，并且效率很高，輕小貨品抓取速度達(dá)1200件/小時(shí)。此外，梅卡曼德也在重點(diǎn)關(guān)注醫(yī)藥物流等場(chǎng)景的“貨到機(jī)器人”揀選需求，并持續(xù)提供有針對(duì)性的解決方案。

XYZ.Robotics作為機(jī)器人手眼協(xié)調(diào)應(yīng)用的機(jī)器人技術(shù)公司，結(jié)合深度學(xué)習(xí)、3D幾何視覺(jué)、機(jī)器人最優(yōu)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法和快換夾具系統(tǒng)形成了場(chǎng)景標(biāo)準(zhǔn)化、部署簡(jiǎn)易化的核心產(chǎn)品力，其“貨到機(jī)器人”揀選技術(shù)已經(jīng)在海內(nèi)外多個(gè)行業(yè)頭部客戶(hù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化落地。XYZ.Robotics表示，未來(lái)將在數(shù)據(jù)、算法、算力的驅(qū)動(dòng)下加快機(jī)器人迭代升級(jí)，使“貨到機(jī)器人”揀選技術(shù)滲透到更多場(chǎng)景。

市場(chǎng)需求漸增 前景看好

盡管“貨到機(jī)器人”揀選系統(tǒng)構(gòu)想多年，但基于前文提到的來(lái)自成本、技術(shù)、適用場(chǎng)景等諸多方面的瓶頸，該技術(shù)目前并沒(méi)有像類(lèi)Kiva機(jī)器人和四向穿梭車(chē)那樣迎來(lái)快速發(fā)展。但在黃繼?？磥?lái)，隨著機(jī)械臂、3D視覺(jué)技術(shù)等相關(guān)硬件的成熟和成本降低，以及集成商綜合集成能力的不斷提升，讓“貨到機(jī)器人”揀選技術(shù)在整個(gè)物流系統(tǒng)中的效率得到充分體現(xiàn)，目前市場(chǎng)對(duì)其接受度已經(jīng)越來(lái)越高。今年在疫情的大背景下，企業(yè)對(duì)于物流自動(dòng)化、智能化、柔性化的重視度大大提高，需求愈加清晰，在一定程度上促進(jìn)“貨到機(jī)器人”揀選技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

MUJIN“貨到機(jī)器人”揀選

基于“貨到機(jī)器人”揀選技術(shù)無(wú)人作業(yè)的特點(diǎn)，黃繼?？春闷湓谝韵滦袠I(yè)和特定領(lǐng)域的應(yīng)用：一是醫(yī)藥、商超集配中心等海量SKU的場(chǎng)景；二是銀行、珠寶等對(duì)安全性要求較高的行業(yè)；三是冷鏈等作業(yè)環(huán)境特殊，不適合人工長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)的行業(yè)；四是半導(dǎo)體、血液制品等對(duì)潔凈度要求高的行業(yè)。

華聚良也表示，目前市場(chǎng)對(duì)“貨到機(jī)器人”揀選的需求將逐步釋放，電商物流和制造業(yè)智能物流領(lǐng)域的潛在需求最為強(qiáng)烈。從全球范圍來(lái)看，“貨到機(jī)器人”揀選技術(shù)和解決方案正越來(lái)越成熟，有向更多行業(yè)普及的趨勢(shì)。近期，華章便在韓國(guó)實(shí)施了一個(gè)面向農(nóng)業(yè)產(chǎn)品作業(yè)的機(jī)器人揀選項(xiàng)目，和傳統(tǒng)倉(cāng)庫(kù)揀選需求類(lèi)似，只是處理的商品和環(huán)境有很大不同，比如濕度更大、夾具更具特殊性等。

尹軍琪則從整個(gè)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)上分析認(rèn)為“貨到機(jī)器人”技術(shù)具有廣闊的前景。他表示，物流技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)總體來(lái)說(shuō)是標(biāo)準(zhǔn)化和智能化，這是無(wú)容置疑的。其表現(xiàn)形式將是更高的自動(dòng)化，更加柔性，更高的效率。而從應(yīng)用來(lái)看，隨著電子商務(wù)的快速發(fā)展，定制化成為潮流，訂單將越來(lái)越小，物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)處理的對(duì)象也會(huì)越來(lái)越小，箱單元存儲(chǔ)技術(shù)和拆零技術(shù)將是重點(diǎn)研究對(duì)象?！柏浀綑C(jī)器人”揀選作為拆零技術(shù)的發(fā)展方向，隨著技術(shù)的不斷升級(jí)，SKU覆蓋率、作業(yè)效率和準(zhǔn)確率的提高，系統(tǒng)部署（不需要提前錄入商品信息）難度的降低，以及量產(chǎn)后帶來(lái)的成本降低，必然迎來(lái)更大的發(fā)展。

因此綜合來(lái)看，業(yè)內(nèi)專(zhuān)家普遍預(yù)計(jì)，未來(lái)5年“貨到機(jī)器人”揀選技術(shù)將得到重大突破并迎來(lái)市場(chǎng)爆發(fā)。但也有專(zhuān)家保守認(rèn)為這個(gè)過(guò)程需要更長(zhǎng)的時(shí)間。盡管行業(yè)看法并不一致，但從技術(shù)的本質(zhì)和目的—提升效率，降低成本來(lái)看，只要能夠真正解決用戶(hù)痛點(diǎn)，切實(shí)滿(mǎn)足用戶(hù)需求，“貨到機(jī)器人”揀選技術(shù)成熟與應(yīng)用普及，終究只是時(shí)間的問(wèn)題。