目前智能倉儲機器人系統(tǒng)已經(jīng)開始在電商、鞋服、圖書、快遞、制造等行業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用。為了更好滿足不同行業(yè)不同客戶的要求，使系統(tǒng)在不同的作業(yè)場景發(fā)揮更高效率，同時進一步降低成本，不同的智能倉儲機器人解決方案開始涌現(xiàn)。
自亞馬遜于2012年收購Kiva systems公司的機器人項目以來，以新型智能倉儲機器人幫助完成倉庫揀選作業(yè)的方式開始在全世界范圍內(nèi)引起關(guān)注。隨后幾年時間，亞馬遜不斷擴大Kiva機器人的使用規(guī)模，其成功應(yīng)用迅速助推這種新型的“貨到人”解決方案項目在中國市場落地。這期間，正好是中國電商、快遞行業(yè)迅猛發(fā)展時期，為智能倉儲機器人提供了市場空間。在資本助力下，以Geek+、快倉等代表的一大批國內(nèi)智能倉儲機器人公司開始涌現(xiàn)。
隨著中國人口紅利的逐漸消失，人力成本不斷上升，物流自動化成為行業(yè)發(fā)展必然趨勢。為了實現(xiàn)更高作業(yè)效率，適應(yīng)滿足更多應(yīng)用場景的物流需要，同時降低作業(yè)成本，很多公司均加大力度對倉儲機器人解決方案進行創(chuàng)新研發(fā)，多種形式的智能倉儲機器人系統(tǒng)走進大眾視野。
智能倉儲機器人及其特點
盡管目前智能倉儲機器人的概念非?；鸨?，但是行業(yè)內(nèi)并沒有形成標(biāo)準(zhǔn)的定義。從物流領(lǐng)域應(yīng)用的機器人其實現(xiàn)的功能來看，主要包括搬運、拆垛、碼垛、揀選、分揀等作業(yè)，因此智能倉儲機器人也可以視為以上不同類型物流機器人的總稱。本文探討的對象則主要聚焦于后兩類——具有揀選、分揀功能的智能倉儲機器人，即類Kiva機器人。
實際上，這類機器人也被稱為新型AGV（自動導(dǎo)引小車），導(dǎo)航方式更加先進，包括行業(yè)主流的二維碼導(dǎo)航、激光導(dǎo)航、SLAM導(dǎo)航等，行駛路徑不受限制，機器人可以自由行走。此外，智能倉儲機器人擁有更加強大的上位軟件系統(tǒng)，可以對多臺機器人的混合作業(yè)實現(xiàn)控制和調(diào)度。更為重要的是，智能倉儲機器人可以不依靠人工，自動完成搬運、分揀等作業(yè)，非常適用于SKU量大、商品數(shù)量多的隨機存儲與拆零揀選場景。
據(jù)北京極智嘉科技有限公司（Geek+）CEO鄭勇介紹，與其他貨到人系統(tǒng)相比，除了同樣具備高度自動化，可以大幅度降低人工成本，提高揀貨效率和準(zhǔn)確率等特點外，智能倉儲機器人系統(tǒng)還具有諸多優(yōu)勢，如：
（1）項目實施速度非?？?，交付周期短，通常3個月內(nèi)即可完成項目部署，且現(xiàn)場安裝調(diào)試簡單。這對于電商等業(yè)務(wù)發(fā)展較快的行業(yè)來說，是巨大的優(yōu)勢；
（2）系統(tǒng)柔性強。智能倉儲機器人系統(tǒng)可根據(jù)業(yè)務(wù)需要隨時增減機器人的用量，實現(xiàn)系統(tǒng)的靈活部署與擴展，貨架布局同樣也可以根據(jù)商品揀選頻率實現(xiàn)靈活調(diào)整；
（3）投資低、回報周期短。由于人工成本及管理成本得到大幅度降低，使得整個項目投資回報期較傳統(tǒng)自動化項目更短。
智能倉儲機器人主要創(chuàng)新方向
憑借以上諸多優(yōu)勢，目前智能倉儲機器人系統(tǒng)已經(jīng)開始在電商、鞋服、圖書、快遞、制造等行業(yè)得到了越來越多的應(yīng)用。為了更好地滿足不同行業(yè)不同客戶的要求，使系統(tǒng)在不同的作業(yè)場景發(fā)揮更高的效率，同時進一步降低成本，不同的智能倉儲機器人解決方案開始涌現(xiàn)，這些創(chuàng)新主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
1.分揀機器人載具多樣化
分揀機器人目前主要應(yīng)用于電商、郵政、快遞等行業(yè)的包裹快速分揀，具有大規(guī)模調(diào)度能力和智能路徑規(guī)劃能力，但是處理對象的類型、重量、尺寸等均受到一定程度的限制。為了適應(yīng)更多的業(yè)務(wù)場景，機器人的載具正變得越來越多樣化。
翻板：以申通“小黃人”、京東“小紅人”為典型代表，該解決方案已經(jīng)在多個快遞轉(zhuǎn)運中心及電商分揀中心內(nèi)得到應(yīng)用。公開資料顯示，在2017年“雙11”業(yè)務(wù)高峰期間，京東無人倉內(nèi)共有330臺（平常作業(yè)規(guī)模為300臺）“小紅人”在1000平方米的場地上作業(yè)，運行速度達到3m/s，效率大幅提升。
皮帶：即將翻板結(jié)構(gòu)替換為皮帶結(jié)構(gòu)，通過這一改造可以突破翻板分揀機器人對包裹重量的限制，一般來說，這種機器人可以分揀20公斤以上的包裹。目前，Geek+、快倉、牧星等企業(yè)均已經(jīng)推出了該類型產(chǎn)品，范德蘭德（Vanderlande）計劃將在機場行李分揀場景下應(yīng)用。
值得一提的是，普通的分揀機器人需要搭建二層鋼平臺，而鋼平臺造價不菲，高達3000元/㎡，并且搭建耗時，工期較長，改造成本高，不易于搬遷。為了解決上述問題，Geek+、快倉等企業(yè)推出了無需鋼平臺的落地式分揀系統(tǒng)，可以和籠車接駁完成包裹分揀。這也意味著，一個2000m2的分揀場地如果使用落地式分揀系統(tǒng)，建設(shè)成本可以節(jié)省數(shù)百萬元。
輥筒：部分企業(yè)將翻板替換為輥筒結(jié)構(gòu)，這種類型的機器人不僅用于分揀環(huán)節(jié)，同時也較為廣泛地與移動機器人結(jié)合應(yīng)用于物料輸送，如制造業(yè)的生產(chǎn)物流，以及倉庫中將貨物從存儲系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到輸送系統(tǒng)。在今年的LET China上，井松就展示了這種可升降的智能倉儲機器人。
2.揀選機器人解決方案多樣化
（1）類Kiva機器人“貨到人”解決方案
這種機器人解決方案是目前提供商最多、應(yīng)用最多、最為主流的解決方案，即機器人將訂單商品所在貨架運送至揀選站，由機器人代替人工在倉庫中行走找貨，不僅大大節(jié)省了人力，同時有效提高效率和準(zhǔn)確率。但是，由于機器人需要潛入貨架底部，因此對機器人導(dǎo)航精度要求較高。由于業(yè)內(nèi)對這種解決方案的分析較多，本文不再贅述。
（2）“訂單到人”解決方案
據(jù)浙江國自機器人技術(shù)有限公司總設(shè)計師譚文哲介紹，自Kiva機器人推出后，其搬運能耗高一直受到業(yè)界的詬病，“為了喝一口牛奶，把整只奶牛搬過來了”是對這種問題的形象比喻。為了提升商品搬運的精準(zhǔn)度，節(jié)約運力，減少無效物流，需要倉儲機器人能夠搬運更小的庫存單元而不是整個貨架，從而進一步提高系統(tǒng)效率，降低運營成本。因此在Kiva機器人之后，國內(nèi)外出現(xiàn)了以貨箱或訂單箱為運載單位的“貨到人”或“訂單到人”倉儲機器人解決方案。即貨架固定，由機器人替代作業(yè)人員進行長距離行走，揀選人員在一定區(qū)域內(nèi)作業(yè)。
據(jù)鄭勇介紹，由于該系統(tǒng)需要機器人與作業(yè)人員，作業(yè)環(huán)境更為復(fù)雜，因此導(dǎo)航方式一般采用更新的SLAM技術(shù)（即時定位與地圖構(gòu)建）。對比這兩種解決方案，“貨到人”方案節(jié)省人力更加明顯，隨著無人倉需求的不斷擴大，該系統(tǒng)更具優(yōu)勢?！坝唵蔚饺恕毕到y(tǒng)不需要對倉庫進行太大的改造，更容易分階段應(yīng)用，相對而言其在工業(yè)制造等領(lǐng)域的應(yīng)用空間更大。
（3）其他組合解決方案
例如國自機器人推出的Star System揀選解決方案。2017年，該系統(tǒng)獲得世界五百強的辦公文具巨頭史泰博公司（Staples，Kiva的全球第一個用戶）大額國際訂單而備受行業(yè)關(guān)注。據(jù)譚文哲介紹，新一代倉儲機器人解決方案Star System主要面向SKU數(shù)量大的整進零出倉庫，根據(jù)貨物被揀頻率對倉庫進行智能分區(qū)，采用“人到貨”+“貨到人”的方式，“動靜結(jié)合”履行訂單揀選流程，在商品搬運效率、機器人存取效率、系統(tǒng)揀選效率等方面均要大幅度優(yōu)于Kiva系統(tǒng)，能廣泛適應(yīng)現(xiàn)代倉庫的揀選需求。目前，Star System在Staples的倉庫中已經(jīng)完全實現(xiàn)了對Kiva系統(tǒng)的升級替代，未來將在Staples全美超過50個倉庫陸續(xù)上線。
幾種代表性新型智能倉儲機器人
1.京東飛馬機器人
飛馬機器人系統(tǒng)由京東集團X事業(yè)部美國硅谷與北京的研發(fā)團隊合力打造。飛馬采用SLAM導(dǎo)航，可以實現(xiàn)無軌自主移動，最高速度可達到3m/s。
該系統(tǒng)具體作業(yè)流程為：接到揀選任務(wù)后，飛馬機器人將按照倉庫布局自動計算最優(yōu)路徑，前往目標(biāo)商品區(qū)域；揀貨員根據(jù)指令將貨品放置在機器人自帶的貨筐內(nèi)；飛馬機器人按照系統(tǒng)指示將貨筐送至傳輸帶，并繼續(xù)執(zhí)行下一次任務(wù)。為了保證系統(tǒng)高效流暢運行，飛馬后臺系統(tǒng)可以進行大量機器人的實時調(diào)度，還可以實現(xiàn)任務(wù)動態(tài)分配，提高揀選效率。從實際效果來看，采用飛馬系統(tǒng)可以節(jié)省作業(yè)人員40%左右的行走距離。目前，該系統(tǒng)應(yīng)用于京東“亞洲一號”倉庫中，適用于中、小件倉的入庫上架、揀選、合流及搬運場景。
目前，很多倉儲機器人已經(jīng)可以實現(xiàn)人員跟隨、障礙閃避等功能，飛馬機器人也能夠根據(jù)實際揀選需求實現(xiàn)“車隨人走”，并且不需要人工佩戴跟蹤設(shè)備，而是通過應(yīng)用飛馬系統(tǒng)對跟隨人員進行視覺識別，實現(xiàn)機器人的“實時響應(yīng)”。
2.國自Star System系統(tǒng)
Star System是國自基于GRACE平臺開發(fā)出的一套完整的創(chuàng)新物流解決方案，可調(diào)度超過1200臺機器人同時高效運行，實現(xiàn)系統(tǒng)自動對接、訂單需求分析、最優(yōu)任務(wù)指派、路徑規(guī)劃等功能。
國自 Star System 系統(tǒng)中的 Cart AGV
國自 Star System 系統(tǒng)中的 Picking AGV
Star System由Cart AGV、Picking AGV兩款機器人以及相關(guān)控制軟件組成，Picking AGV是典型的“訂單到人”解決方案，一個Pikcing AGV一趟可以搬運五個貨箱。經(jīng)實際運行效果測算，它的綜合效率（包括單車效率、站臺揀貨效率、坪效）相較類Kiva機器人有顯著提升；同等揀貨效率下系統(tǒng)整體運營成本更低，并且倉庫面積越大，效果越明顯。
3.Geek+分揀機器人 S20
S20機器人是Geek+針對自動分揀場景打造的國內(nèi)首款無需鋼平臺的分揀產(chǎn)品，成本可節(jié)省30%～40%。S20機器人本體搭配較高的輥道載具，可直接將包裹傳送到籠車之中。
據(jù)介紹，該系統(tǒng)非常靈活，既可助力人工分揀效率提升，也可作為全自動化分揀系統(tǒng)實施，同時，進一步降低了智能倉儲機器人的部署實施難度，減少工程量及成本，且標(biāo)準(zhǔn)化程度高，施工周期短，20天即可以完成整套系統(tǒng)上線。
4.快倉智能分揀機器人系統(tǒng)
快倉智能分揀機器人分為大皮帶和小皮帶兩種，可以實現(xiàn)邊走邊投，滿足大小包裹的快速、高效的分揀需求。據(jù)快倉市場部總監(jiān)孫迪介紹，與交叉帶分揀機相比，快倉智能分揀系統(tǒng)解決方案具有實施周期短、改造成本低、高柔性、可擴充等特點，通過以人工智能算法為核心的智能調(diào)度及路徑規(guī)劃，可同時調(diào)度近千臺機器人，其處理能力最高可以達到1.5萬件/小時。
目前，該方案已經(jīng)在某快遞郵件分揀中心實現(xiàn)了成功應(yīng)用，處理的郵件類型覆蓋鞋服、食品、體育用品（分類標(biāo)準(zhǔn)不是一個）等，分揀效率達到1.2萬件/小時。主要流程為：包裹經(jīng)輸送線進入分揀區(qū)，由快倉小型皮帶機器人自動接收包裹，經(jīng)掃描稱重門獲取信息，并按照指令將包裹投入指定籠車，再由小型搬運機器人將滿載的籠車送到封包區(qū)/總包供包區(qū)?；诹己玫膽?yīng)用效果，未來該物流中心還將進一步擴大機器人的使用規(guī)模。
此外，在2018全球智慧物流峰會上，快倉和菜鳥聯(lián)合展示的智能揀選機器人系統(tǒng)打破了單區(qū)作業(yè)的局限，通過創(chuàng)新模式實現(xiàn)了“貨到人”和“車到人”的聯(lián)動揀選，大幅提高自動化水平和揀選效率，成為菜鳥無人倉內(nèi)的關(guān)鍵技術(shù)。
智能倉儲機器人市場寒冬將至？
除以上提到的機器人產(chǎn)品及解決方案以外，智能倉儲機器人還有很多種不同的結(jié)構(gòu)和形式，如帶貨叉的智能倉儲機器人等，由于篇幅所限未能一一列舉。不難看出，為更好地適配客戶不同的要求，機器人公司、AGV公司、物流設(shè)備商及集成商均在紛紛布局該市場，為用戶提供各種不同的機器人產(chǎn)品及解決方案。
記者在采訪過程中了解到，2017年Geek+、快倉的智能倉儲機器人出貨量大約均在2000臺左右，行業(yè)整體出貨量預(yù)計超過5000臺，2018年有望突破1萬臺。但是，這是否意味著智能機器人行業(yè)的春天將要到來，市場即將爆發(fā)呢？
鄭勇不以為然。他認(rèn)為，目前智能機器人解決方案并非市場主流，項目也鮮有“回頭客”，該行業(yè)能否在短期內(nèi)迎來迅速改變的機會還是未知數(shù)，這在很大程度上取決于資本的態(tài)度。根據(jù)資本市場走向，今年下半年到明年或?qū)⑦M入寒冬期，這對行業(yè)無疑會是巨大的考驗。如果資本寒冬真的到來，機器人企業(yè)應(yīng)該如何應(yīng)對，值得深思。
但可以肯定的是，持續(xù)提升技術(shù)水平，創(chuàng)新解決方案以實現(xiàn)更高的效率和更低的成本，是機器人行業(yè)發(fā)展的重點所在。在技術(shù)方面，鄭勇認(rèn)為室內(nèi)機器人視覺導(dǎo)航技術(shù)會與室外的無人駕駛有越來越多的重合，這也意味著對機器人的智能化程度以及安全性等要求都會越來越高，需要能夠?qū)崿F(xiàn)更加靈活順暢地避障。
孫迪也表示，未來智能倉儲機器人的技術(shù)核心，一定是基于倉內(nèi)無人駕駛技術(shù)平臺的，平臺擁有機器視覺、多傳感器融合、多車協(xié)同、機器學(xué)習(xí)，環(huán)境感知等技術(shù)，讓倉儲機器人可以睜開眼，能思考，會溝通，有靈魂，通過擁有這樣基礎(chǔ)能力的技術(shù)平臺，賦予不同產(chǎn)品形態(tài)，運用到整個倉儲物流每個環(huán)節(jié)，包括智能分揀、智能搬運、智能揀選業(yè)務(wù)場景中去，真正實現(xiàn)倉庫作業(yè)省力化乃至無人化。
在解決方案方面，譚文哲表示，隨著電商、物流行業(yè)的迅猛發(fā)展以及人工成本的逐年增加，無人倉庫、無人配送成為大勢所趨。在機械手能夠代替人工完成貨物拿取和包裝作業(yè)后，倉庫將徹底實現(xiàn)無人化。但就現(xiàn)階段來說，實現(xiàn)完全無人化的倉庫建設(shè)成本太高，從投資回報的角度來說是不劃算的。因此如何通過“人到貨”、“貨到人”、“訂單到人”的有機結(jié)合，盡可能提升倉庫效率且控制投資成本，即最大化性價比，是目前所有倉儲機器人解決方案需要考慮的重要因素。
此外，鄭勇認(rèn)為，智能倉儲機器人解決方案的標(biāo)準(zhǔn)化對于行業(yè)未來的發(fā)展也非常重要，因為定制化和局部最優(yōu)的解決方案事實上并不利于整個物流系統(tǒng)的有效性，或者說長時間最優(yōu)的投入產(chǎn)出比。這也是為什么亞馬遜在其物流中心大規(guī)模應(yīng)用Kiva機器人解決方案替代傳統(tǒng)作業(yè)模式。因此，未來物流自動化系統(tǒng)要實現(xiàn)大規(guī)模推廣，標(biāo)準(zhǔn)化是很重要的前提，并且只有實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化以后才能夠大幅度降低機器人成本。
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