物流

AMR在物流領(lǐng)域的市場(chǎng)迅速增長(zhǎng)，吸引了新的機(jī)器人制造商和物流軟件供應(yīng)商。物流機(jī)器人的銷售在2019年蓬勃發(fā)展，銷售了75,000臺(tái)13，比2018年增長(zhǎng)了42%。物流機(jī)器人的銷售占2019年專業(yè)服務(wù)機(jī)器人總單位銷售的43%。

大多數(shù)物流機(jī)器人被設(shè)計(jì)為在室內(nèi)操作。設(shè)計(jì)用于戶外的機(jī)器人是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈儽仨毮軌蚍€(wěn)定地瀏覽非常多變的表面，并在不斷變化的氣候條件下工作，如雨和霧以及突然爆發(fā)的明亮光線。然而，其他戶外領(lǐng)域的發(fā)展，如農(nóng)業(yè)和國(guó)防機(jī)器人技術(shù)，可能會(huì)在未來(lái)的某個(gè)時(shí)候被物流業(yè)采用。還有一個(gè)快速發(fā)展的所謂"最后一英里物流"市場(chǎng)--從最后一個(gè)中央收集點(diǎn)到最終交付點(diǎn)之間的距離--我們將在下文中詳細(xì)討論。

對(duì)于尚未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的約95%的物流供應(yīng)商來(lái)說(shuō)，采用AMR的兩個(gè)關(guān)鍵動(dòng)機(jī)是最大限度地利用現(xiàn)有空間和處理勞動(dòng)力短缺問(wèn)題。AMR供應(yīng)商報(bào)告說(shuō)，客戶使用AMR可以在相同的空間內(nèi)處理兩倍的貨物量。隨著物流業(yè)的蓬勃發(fā)展，大多數(shù)公司都面臨著勞動(dòng)力短缺、高峰期人手不足和高流動(dòng)率等問(wèn)題。一些公司報(bào)告說(shuō)，AMR不僅填補(bǔ)了勞動(dòng)力缺口，而且還提高了現(xiàn)有員工的留任率，因?yàn)樗麄儾辉傩枰徇\(yùn)沉重的貨物和拖拽小車。AMR被用于在整個(gè)倉(cāng)庫(kù)中運(yùn)輸貨物，以及分揀和堆放貨物。

傳統(tǒng)上，物流中的自動(dòng)導(dǎo)引車（AGV）以高度標(biāo)準(zhǔn)化的方式工作，遵循預(yù)先設(shè)定的引導(dǎo)路線，并使用統(tǒng)一的托盤和板條箱尺寸。自動(dòng)導(dǎo)引車越來(lái)越多地被添加到車隊(duì)中或取代AGV。對(duì)以下應(yīng)用的需求很高，如：拖動(dòng)托盤；裝載和卸載托盤；以及履行訂單。大多數(shù)AMR是移動(dòng)基地，但也使用拖曳機(jī)器人和帶叉車的AMR來(lái)移動(dòng)托盤。

案例研究：物流

Fetch AMR在瓦錫蘭全球物流服務(wù)的分銷中心，圖片來(lái)源：Fetch Robotics

瓦錫蘭全球物流服務(wù)（WGLS）與DHL合作，管理其位于荷蘭Kampen的37,000平方米的中央配送中心的倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)務(wù)。Fetch Robotics的VirtualConveyor物料運(yùn)輸解決方案及其AMR被引入到倉(cāng)庫(kù)工作流程中，以簡(jiǎn)化點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的物料處理，使瓦錫蘭分銷中心的工人每天多走30多公里，同時(shí)提高他們的生產(chǎn)力。

荷蘭CEVA物流公司的Locus AMRs

CEVA物流公司在其荷蘭的倉(cāng)庫(kù)正在使用Locus公司的機(jī)器人小車。機(jī)器人與CEVA的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)相連，并自動(dòng)和持續(xù)地審查和合并訂單，計(jì)算出通過(guò)倉(cāng)庫(kù)的最佳路徑，以實(shí)現(xiàn)最大的揀選效率。訂單和所需產(chǎn)品的位置--最初是家庭用品和服裝--顯示在屏幕上，供倉(cāng)庫(kù)工作人員挑選和掃描產(chǎn)品。工作人員在不到五分鐘的時(shí)間里學(xué)會(huì)了使用該系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有多語(yǔ)言界面。機(jī)器人可以被編程為來(lái)到最近的同事身邊，后者在指定的區(qū)域內(nèi)為多個(gè)機(jī)器人進(jìn)行挑選。

諾和諾德中國(guó)的MiR AMR，圖片來(lái)源。 MiR

醫(yī)療保健公司諾和諾德在其位于中國(guó)天津的工廠安裝了一支由MiR500 AMR組成的車隊(duì)，將一排排包裝材料運(yùn)送到一系列高架貨架上，由專門的叉式叉車將托盤吊起并放入貨架。這些機(jī)器人配備了先進(jìn)的激光掃描技術(shù)、3D攝像機(jī)、內(nèi)置傳感器和復(fù)雜的軟件，可以分析兩個(gè)工廠之間長(zhǎng)長(zhǎng)的過(guò)道中的環(huán)境，使它們能夠避開(kāi)障礙物，自主地找到通往目的地的最佳途徑。AMRs每周至少為工廠節(jié)省了35個(gè)小時(shí)，使人類工人能夠?qū)⑺麄兊募寄芗性诟袃r(jià)值的活動(dòng)上。點(diǎn)擊這里查看完整的案例研究。

利用AMR完成訂單的新模式正在出現(xiàn)。AGV已經(jīng)在電子商務(wù)的物流和倉(cāng)庫(kù)管理的"貨物到人"模式中使用了一段時(shí)間。一些電子商務(wù)公司，如亞馬遜和Ocado，擁有巨大的、高效的貨到人模式，使用數(shù)以千計(jì)的AGV，按照預(yù)先確定的路線，集中管理。使用AMR的較新發(fā)展是"機(jī)器人到人"模式，其中AMR是履行個(gè)人訂單的中心點(diǎn)。AMR從訂單執(zhí)行系統(tǒng)中獲得客戶訂單，并在第一件物品的區(qū)域內(nèi)找到最近的揀選機(jī)。揀貨員找到所需物品，進(jìn)行掃描并將其放入AMR的購(gòu)物車。AMR移動(dòng)到下一個(gè)揀貨員處，以獲取下一個(gè)物品，并以這種方式繼續(xù)下去，直到完成訂單。也可以使用貨物到人和"機(jī)器人到人"模式的組合。傳統(tǒng)上投資于AGV完成訂單的公司對(duì)AMR供應(yīng)商進(jìn)行了一些收購(gòu)--比如亞馬遜2019年對(duì)AMR供應(yīng)商Canvas Technology的收購(gòu)。

車隊(duì)管理軟件，正如我們上面指出的，可用于管理移動(dòng)機(jī)器人車隊(duì)，或擴(kuò)大到涵蓋機(jī)器人與之互動(dòng)的其他硬件和機(jī)器，也在迅速發(fā)展，使物流供應(yīng)商更容易實(shí)現(xiàn)整個(gè)物流運(yùn)作的自動(dòng)化。

正如我們?cè)谏衔闹兄赋龅?，?duì)小批量、短周轉(zhuǎn)時(shí)間的定制產(chǎn)品需求的增加，正在改變一些制造商的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)結(jié)構(gòu)。這當(dāng)然對(duì)物流供應(yīng)商產(chǎn)生了下游的連鎖反應(yīng)。傳統(tǒng)上，物流是以類似的線性方式組織的，由固定的傳送帶從一個(gè)站點(diǎn)通往另一個(gè)。處理小型、非標(biāo)準(zhǔn)貨物的壓力越來(lái)越大，促使一些物流企業(yè)從固定傳送帶轉(zhuǎn)向AMR，AMR使他們具有越來(lái)越大的靈活性，可以快速重新設(shè)計(jì)物流過(guò)程中的各個(gè)站點(diǎn)--盡管傳送帶可能仍然在這個(gè)過(guò)程中發(fā)揮作用。

新的電子商務(wù)公司更有可能從一開(kāi)始就考慮使用AMR，因?yàn)樗麄儧](méi)有對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備的現(xiàn)有投資?，F(xiàn)有物流硬件的制造商，如傳送帶和叉車，也在使其車輛自動(dòng)化，有時(shí)與專業(yè)軟件公司合作。同時(shí)，一些傳送帶制造商正在調(diào)整他們的產(chǎn)品，使之與靜態(tài)機(jī)器人（如拾取和放置機(jī)器人）更加兼容。

Twinswheel送貨機(jī)器人，圖片來(lái)源：Twinswheel

在過(guò)去的幾年里，揀選機(jī)器人取得了巨大的進(jìn)步，它們現(xiàn)在能夠迅速地識(shí)別要拾取的物品，找出如何拾取它們，并應(yīng)用正確的運(yùn)動(dòng)。在許多情況下，它們是在物體移動(dòng)時(shí)進(jìn)行的，例如在傳送帶上。拾取和放置的技術(shù)非常復(fù)雜，使用三維視覺(jué)、圖像識(shí)別算法（主要通過(guò)監(jiān)督學(xué)習(xí)訓(xùn)練，盡管正如我們前面所指出的，在無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)方面正在進(jìn)行開(kāi)發(fā)，這將使機(jī)器人能夠自己找出要拾取的物體）和路徑規(guī)劃算法來(lái)確定接近和正確的抓取角度和力量。拾取和放置機(jī)器人通常是靜態(tài)的，由AMR提供給生產(chǎn)線并運(yùn)輸揀選的貨物。在未來(lái)，我們可能會(huì)看到在移動(dòng)基地上使用機(jī)器人手臂的拾取和放置應(yīng)用。這些發(fā)展也非常適用于零售環(huán)境，我們將在下面討論。

如上所述，人們相當(dāng)關(guān)注物流鏈中的"最后一公里"，即最后一個(gè)分揀中心和收件人之間。最后一公里配送的自動(dòng)化帶來(lái)了挑戰(zhàn)。機(jī)器人必須能夠在戶外環(huán)境中與其他車輛和行人安全互動(dòng)。它不能造成傷害，但同樣，它必須能夠承受惡意的對(duì)待?，F(xiàn)有的最后一公里機(jī)器人大多是輪式的，這意味著它們不能夠?yàn)g覽臺(tái)階--例如上到房門。如果收件人不能從街上撿起包裹，這就容易造成包裹的丟失。然而，這是一個(gè)不斷增長(zhǎng)的行業(yè)，在COVID-19大流行期間，快遞機(jī)器人的使用推動(dòng)了這一行業(yè)。展望未來(lái)，我們將看到越來(lái)越多的智能被納入車隊(duì)管理系統(tǒng)--例如，找出在車隊(duì)中發(fā)送AMR進(jìn)行充電的最佳時(shí)間，以及何時(shí)選擇一個(gè)AMR而不是另一個(gè)。車隊(duì)管理系統(tǒng)有可能在某個(gè)時(shí)候包括語(yǔ)音控制，盡管這還需要一段時(shí)間，因?yàn)檎Z(yǔ)言處理是高度復(fù)雜和資源密集型的。

在未來(lái)五年內(nèi)，我們可以預(yù)期物流業(yè)的AMR的大多數(shù)發(fā)展都與車隊(duì)內(nèi)和車隊(duì)之間的機(jī)器以及與其他機(jī)器之間的互操作性增加有關(guān)。正如我們前面所指出的，這可能是安裝更復(fù)雜的移動(dòng)自動(dòng)化方案的總體成本的一個(gè)重要部分。傳感器等部件的成本應(yīng)逐漸降低，傳感器和視覺(jué)控制系統(tǒng)等部件的安全標(biāo)準(zhǔn)也將發(fā)展。人們也在關(guān)注減少移動(dòng)自動(dòng)化的能源消耗。目前，自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)的總能源需求中約有65-70%用于為邊緣計(jì)算（數(shù)據(jù)在機(jī)器人或其他機(jī)器附近單獨(dú)處理）和各種傳感器供電。

各種類型的傳感器

在更長(zhǎng)的時(shí)間范圍內(nèi)，我們還可以期待機(jī)器人和自動(dòng)化使物流供應(yīng)商進(jìn)入制造業(yè)的定制階段--例如雕刻、刺繡或壓花。當(dāng)這成為現(xiàn)實(shí)時(shí)，帶有機(jī)器人手臂的AMR可能會(huì)發(fā)揮重要作用。

衛(wèi)生保健

AMR越來(lái)越多地被用來(lái)在整個(gè)醫(yī)院里運(yùn)送床單和藥品。雖然AGV沿著導(dǎo)向軌道在醫(yī)院的地下室工作了一段時(shí)間，但AMR在醫(yī)院里自主導(dǎo)航，例如將藥品運(yùn)送到病房的護(hù)士站。通常情況下，護(hù)士或藥劑師將藥品裝入和卸下AMR，但隨著上述更復(fù)雜的揀選技術(shù)變得無(wú)處不在，機(jī)器人將揀選藥品并自己裝入運(yùn)輸機(jī)。機(jī)器人向病人運(yùn)送藥物和其他材料，節(jié)省了護(hù)士取藥和搬運(yùn)的寶貴時(shí)間，并使醫(yī)院能夠更好地跟蹤每個(gè)病人得到了哪些藥物。

SeRoTi護(hù)理車，圖片來(lái)源：Fraunhofer IPA

自主清潔和消毒機(jī)器人也在醫(yī)院中廣泛使用。一些制造商提供了移動(dòng)式地板清潔機(jī)器人，COVID-19大流行病迅速加速了它們?cè)卺t(yī)院的使用。清潔機(jī)器人擦洗、清掃和吸塵地板。同時(shí)，消毒機(jī)器人的銷售在COVID-19大流行期間蓬勃發(fā)展，2020年有超過(guò)30種來(lái)自不同制造商的新消毒機(jī)器人類型被注冊(cè)。大多數(shù)使用高頻紫外線（UV-C），但也有一些噴灑消毒劑。

AMR也被用來(lái)協(xié)助醫(yī)生和護(hù)士--例如，一個(gè)配備有機(jī)械臂的移動(dòng)機(jī)器人基地可以被編程來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單的診斷測(cè)量，如病人的溫度。配備有計(jì)算機(jī)屏幕的移動(dòng)基地可以跟隨護(hù)士或自主導(dǎo)航到病人的床前，將病人與遠(yuǎn)處的醫(yī)生聯(lián)系起來(lái)。這不僅允許更有效的專家咨詢--因?yàn)獒t(yī)生可以看到病人并與之互動(dòng)，而不是根據(jù)病人的筆記工作--它還可以與可能具有高度傳染性的病人進(jìn)行醫(yī)療互動(dòng)。

協(xié)作機(jī)器人在醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)使用了一段時(shí)間，幫助科學(xué)家完成繁瑣的、重復(fù)性的、需要高度精確的工作，如用吸管將樣本轉(zhuǎn)移到試管中。將協(xié)作型機(jī)器人手臂與移動(dòng)底座結(jié)合起來(lái)，可以提高實(shí)驗(yàn)室的靈活性--機(jī)器人可以取走和搬運(yùn)樣品和其他醫(yī)療材料，也可以執(zhí)行典型的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室分析任務(wù)，如移液和裝載離心機(jī)。ABB正在德克薩斯醫(yī)學(xué)中心試用這一概念16，而利物浦大學(xué)的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室機(jī)器人，它可以自主地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使用人工智能算法，根據(jù)之前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果決定進(jìn)行哪種實(shí)驗(yàn)。