中国物流业正努力从劳动密集型向技术密集型转变,由传统模式向现代化、智能化升级,伴随而来的是各种先进技术和装备的应用和普及。当下,具备搬运、码垛、分拣等功能的智能机器人,已成为物流行业当中的一大热点。许多人相信,在多重因素驱动之下,来势汹汹的智能机器人拥有着广阔的应用空间,甚至会对物流运作模式和整个物流体系变革产生深远影响。
机器人涌进仓库
在近五年乃至十年来,中国的机器人如雨后春笋般蓬勃发展,背后主要有两点主要原因:一是近五年来中国的人口红利已经消失,二是高质量、高附加值的需求。德马泰克中国方案规划总监邓建一表示,随着电子商务高速发展带来物流业务量大幅攀升,以及土地、人力成本的快速上涨,智能化的物流装备在节省仓库面积、提高物流效率等方面的优势日渐突出,因此越来越受到企业青睐,其中机器人就是一个典型代表。
总体来看,目前在仓库中广泛应用的机器人,主要以承担着搬运、码垛、分拣等功能的机器人为主。
AGV机器人
AGV在国外的应用时间较早,目前已经在制造业、港口、码头等领域得到普遍应用,在国内逐渐也有部分企业重视并应用AGV来完成一些简单的搬运任务。作为一种柔性化和智能化物流搬运机器人,目前以亚马逊的Kiva机器人最具代表性,国内企业方面也纷在纷推出各自的产品。AGV机器人在我国汽车汽车制造业(主要是零部件制造)应用较高,其次在电力、烟草、乳品和饮料等行业也都有应用。可以说,AGV机器人是物流装备中自动化水平最高的产品,是物流自动化系统中最具有柔性化的一个环节,几乎囊括了所有物流装备的技术。
码垛机器人
码垛机器人主要有直角坐标式机器人、关节式机器人和极坐标式机器人,码垛机器人能适应于纸箱、袋装、罐装、箱体、瓶装等各种形状的包装成品码垛作业。从效率上说,码垛机器人不仅能承担高负重,而且速度和质量远远高于人工。从精度上看,每一台码垛机器人都有独立的控制系统,极大地保证了作业精度,完全可以满足物流码垛作业的定位要求;从稳定性上讲,目前最先进的码垛机器人已经达到5轴和6轴,通过相应的科学、合理的刚性机械本体设计,使得机器人本体不仅适应高负重、高频率的码垛作业,还能适应分拣繁琐、灵活性高的作业要求。
分拣机器人
拣选作业是由机器人来进行品种拣选,如果品种多,形状各异,机器人需要带有图象识别系统和多功能机械手,机器人每到一种物品托盘就可根据图象识别系统看到的物品形状,采用与之相应的机械手抓取,然后放到搭配托盘上。目前抓取分拣机器人在仓储物流应用不是很多,但有着广阔的应用空间。
机器人影响物流过程
目前谈论最多的智能机器人是由工业机器人发展而来,而我国早在30年就研发出第一代工业机器人。只是经过发展变革,如今的智能机器人已经很有大不同。
实际上,应用于物流中的机器人发展到今天,大致可分为三代:第一代物流机器人主要是以传送带及相关机械为主的设备,为机器人原型,实现从人工化向自动化的转变。第二代机器人主要以自动导引车(AGV)为代表的设备,通过自主移动的小车实现搬运等功能,以亚马逊Kiva机器人为代表,该类型机器人依托AGV小车技术,实质上仍然需要人工完成拣选货物操作,效率仍有待提升。第三代机器人在第二代基础上,增加了替换人工的机械手、机械臂、视觉系统、智能系统,提供更友好的人机交互界面,并且与现有物流管理系统对接更完善,具有更高的执行效率和准确性。例如Fetch&Freight等机器人产品,实现了从自动化到智能化的转变,由移动车体、机械臂和机械手组成,具备高度的自主性,能够完成多种功能如物体识别、抓取、分拣及运输等。
智能机器人之所以被冠以智能,并非只具有一般编程能力和操作功能的机器人,而是因为具有相当发达的大脑,利用中央处理器和传感器,进行导航与定位、路径规划、智能控制。大多数专家认为,库卡机器人驱动器维修,智能机器人至少要具备三个要素:一是感觉要素,用来认识周围环境状态;二是运动要素,对外界做出反应性动作;三是思考要素,根据感觉要素所得到的信息,思考出采用什么样的动作。
智能机器人的出现,必将改变传统的物流运作模式,其中包括:减少从订单到交货的时间。机器人将会让订单从生产设施到分拣机器人到货盘到包装、尺寸定价到装卸码头到集装箱的运输过程更加便利;减少错误和对逆向物流的需要,机器人记录海量数据和以精准的精度审查数据寻找错误的能力,无疑会减少物流过程中订单信息错误的发生,而所产生逆向物流的需求将会减少;减少劳动力负担,机器人的使用将会减轻员工所承担的体力劳动,例如长时间行走、装卸和搬运超重产品等等。此外,机器人不需要食物和水,可以全天候工作,并且通过互联网能与其他设备连接,这些对于传统的物流模式都将产生重要影响。
各方企业争相创新
尽管我国智能机器人市场仍处于发展初期,但市场参与者显然都已看到了潜在的机遇,2016年各方企业都在加紧进行产品研发和推广,其中既包括德马泰克、Swisslog等国际企业,也包括新松、机科发展等国内领先企业,还有近年来发展迅速的快仓、远能等新兴企业。
作为国内机器人产业的领导企业,新松机器人自动化股份有限公司,在7月举行的2016中国国际机器人展上,携全线新品盛装亮相,其中包括打破国外垄断国内首创的重载复合机器人。
随着复合机器人市场规模日趋扩大,中、重载复合机器人也成为了市场新的需求方向。目前,新松公司移动机器人负载能力能够达到80吨,工业机器人负载能力能够达到500公斤。新松基于在重载领域研发优势,在国内率先推出了采用麦特纳姆轮的重载复合型机器人,其车体负责能力能够达到2吨,机械手负载能力能够达到50公斤。该重载复合机器人已经在控制系统、运动单元、搬运单元全部实现国产化,可以实现全方位灵活运行。重载复合机器人研制成功国内首创,在国际上也是率先推出的,标志着国产机器人水平再上一个新的台阶。
2016年一些企业也在跨界进入这个领域。例如,5月25日,美的集团发布公告,库卡机器人,公司计划通过境外全资子公司MECCA以现金方式全面要约收购库卡集团的股份,希望借此共同开拓机器人蓝海。更值得关注的是,9月1日菜鸟网络也正式发布了一款名叫小G的末端配送机器人,身高1米左右,能承载约10~20个包裹,在接受指令后,可自动规划最优配送路径,将物品送到指定位置。据菜鸟网络相关负责人介绍,小G的能力是基于自主感知、智能识别、运动规划等多项关键技术,采用电动驱动方式,单次投递费用与人工相比几乎可以忽略不计,同时保证对环境的零污染;与无人机相比,小G载重量大,续航里程高,同时也更为安全可靠。