机器人自主移动技术在工业室内物流领域的应用

发表时间:2018-11-26 文章出处:北京北成新控伺服技术有限公司人气:-

2010年以来,制造业迈出了向智能化过渡的步伐,人们开始将设备由自动化向智能化转变。为了满足市场需求,工业场景下的运输机器人都需拥有智能移动的能力,而这种能力就是自主移动。自主移动技术已在实验室中得到了验证,但在实际应用中还存在工程问题,国内尚没有公司做到应用级别,除了缺乏人工智能和软件工程人才外,缺乏优秀的智能移动机器人平台也是一个重要原因。

机器人自主移动技术

自主移动技术属于第三代机器人移动技术,该技术将广泛应用于工业与服务机器人行业,赋予机器人行走的智慧。

以仓储物流应用场景为例,第一代机器人移动技术是地磁线导航(亦称磁导航),也就是在工厂或仓库内铺设导航磁条,而AGV小车通过磁条传感器判断路线;第二代机器人移动技术是在第一代的基础上,加入了反光板激光导航、惯性导航及二维码导航等新技术,对第一代技术进行了弥补。

但在本质上,第一代与第二代技术并没有太大的差距,它们同样需要对工作环境预先进行改造,并且为了保证安全性,在相关应用场景中,需要将人与机器完全分离作业。

而第三代的自主移动技术,可让机器人摆脱固定移动轨道的束缚,采用包含里程计、IMU、激光雷达、RGBD摄像头、UWB等在内的多传感器融合和包含相对定位于绝对定位技术方案的组合定位方案来解决鲁棒定位问题;采用激光SLAM的技术方案解决环境构建问题;采用自动与手动方式,分层分区域定义来解决应用路径规划问题;采用超声波、激光雷达、RGBD摄像头的多传感器融合来做环境感知,通过空间互补,感知三维立体空间的景深信息和色彩信息,并做融合;采用逻辑与建模结合的技术来解决智能避障的问题,根据应用场景特点,基于计算机视觉技术,进行针对场景的物体识别,减少计算开销和模块复杂度;将感知算法移至底层端,对三维感知数据过滤和处理为有意义的信息,降低数据传输压力,增强全局共享时的实时性,同时通过分布式软件架构提升信息共享质量。

相比于第一和第二代技术,第三代技术的优势主要有两点:其一是不需要前期对工作环境进行改造,布置成本低,可随时切换任务;其二是人与机器可以在同一环境内工作,加强了人机协同性。

工业场景下的柔性化室内物流需求已逐步成熟

随着互联网和电子商务的迅猛发展,人们看重的是电子商务的便捷与迅速,同时也对仓储物流提出了高标准的需求,因此提升物流效率,已被视为又一丰厚利润源,“机器换人”,“智能仓储”成为当下热点。但由于前两代机器人移动技术的灵活性限制,大部分仓储机器人移动不够柔性化,使用率仍然不高,所以许多仓库依旧保持对人力劳动的高度依赖。

工厂生产物流方面,随着国家高新技术战略——“中国制造2025”的概念提出,制造业迈出了向智能化过渡的步伐,许多制造企业的生产车间也开始逐步由自动化向智能化进行转型,通过智能化设备和完善的管理系统实现24小时不间断作业,少人化的生产作业模式缩减了现场人员岗位配置,提高了安全系数,实现了节能减排,处于打造“智慧生产车间”的热潮。

而第三代自主移动技术,将为仓储、生产车间场景下的运输机器人完善移动方面的智能属性,让其变得像人一样移动自如。其带来的一系列的经济效益也是十分明显的:第一,改善劳动条件,逐步提高生产、物流效率;第二,降低工人劳动强度,减少劳动风险;第三,促进仓储物流、生产物流信息化的发展,实现物流的合理化运作;第四,提高企业竞争力等。

2018年618购物节期间,由爱啃萝卜机器人(深圳)有限责任公司研发的自主运输机器人,在京东成都仓库不知疲倦地进行实测应用,协助拣货员运输商品,它不仅能背负大量的商品,还能轻松避开各种障碍。

仓储物流领域的作业模式上采用“人车接力”的全新应用方案。当自主运输机器人多机协同作业时,拣货员只需要在货架间专注拣选,而运货的工作全部交给机器人就可以了。对比以往的拣货流程,这种智能化“人车接力”拣运模式,可帮助拣货员降低拣货出错率,减少拣货员在货架和打包台之间反复的长距运送,从而提升仓储拣运效率。

自主运输机器人助力柔性化室内物流普及发展

以市场存量较大的高位货架仓场景为例,其仓储物流的人力资源集中于货品拣选及其运输环节。拣货员们要在海量的SKU里拣选出千变万化的订单结构,平均每天在仓库里走2万步以上,把更多的时间花在了反复、长距的搬运工作上。高峰时期甚至采用“加人”的模式也难以应付其巨大的压力,同时新招来的员工还要进行培训,且效率要比老员工低一倍等等。如此现状也让诸多仓库管理者不得不考虑将作业模式朝着自动化的方向升级。

而另一方面,对于管理者来说,人效比,回报周期、未来的全局发展、部署成本等方面也是在引入自动化设备前所要考虑的重要因素。所以选型前,其物流环节的设计理念是要事先理清楚的。

对照传统模式“满足主要业务的发展需求”、“只看眼下”的设计理念,智慧仓储拣运要从全局发展的需求出发,把业务的全面性考虑清楚,甚至要预测未来走向,致力于最大智能化,赋予设备自主决策的能力,这是设计理念上要发生根本性的改变。

在设备选型方面,传统模式的核心主要是人工操作的机械化,而智能设备的选型核心是要给机器配置大脑、眼睛、胳膊、腿等等,要让机械化的设备朝着“生物进化”的方向走。

运营模式上,保证提升整体效率的前提下,讲求各项数据的把控,通过监控异常,不断地优化策略,从而进一步提高效率。

而自主运输机器人,它既不需要修改作业环境、易部署,又能保证效率比较可观、应用风险低,而且能用到自主运输机器人的市场存量也很大。所以它是一种务实、部署成本更低的柔性化室内物流解决方案,也将成为仓储/生产物流中的新主力。


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