“貨到機器人”揀選技術(shù)作為“無人倉”的核心技術(shù)，隨著“無人倉”概念的興起和相關(guān)項目的落地而備受關(guān)注。兩年前，本刊曾對“貨到機器人”揀選技術(shù)進行了深入報道，如今該技術(shù)迎來了哪些發(fā)展，突破了哪些瓶頸，市場需求如何，趨勢與方向是什么？針對這些問題，我們再次進行了跟蹤。

拆零揀選一直是物流倉儲作業(yè)的核心和難點所在。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)展到有自動化設(shè)備參與的半自動化揀選（包括“人到貨”以及“貨到人”揀選），再升級為引入機器人（機器手臂）的全自動揀選。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，物流自動化、智能化、無人化需求進一步凸顯，“貨到機器人”揀選技術(shù)也更加受到重視。

技術(shù)不斷發(fā)展

顧名思義，“貨到機器人”技術(shù)主要指的是貨物通過不同類型的自動化設(shè)備被送至機器人作業(yè)區(qū)域（特定視場內(nèi)）從而完成單件物品的取、放，它與“人（機器人）到貨”相對應(yīng)。實際上，“貨到機器人”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“貨到機器人”拆零揀選技術(shù)。

“貨到機器人”揀選的核心在于機器人如何進行貨品揀取和擺放作業(yè)，技術(shù)難點主要涉及機器人本體控制、夾具和視覺處理三個方面，而貨從哪里來則有多種可能性。因此從系統(tǒng)構(gòu)成來看，“貨到機器人”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，以及后臺的軟件系統(tǒng)。其具體表現(xiàn)形式非常豐富，從與機器人銜接的前端自動化系統(tǒng)來看，主要包括AGV/類Kiva機器人、穿梭車（包括多層穿梭車和四向穿梭車）、自動化立體貨柜，以及旋轉(zhuǎn)貨架、AS/RS、miniload和懸掛鏈等。其中，與穿梭車相配合的“貨到機器人”解決方案更為常見。值得一提的是，與懸掛鏈配合的“貨到機器人”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)進行揀選，而其他則主要按訂單揀選。

北京伍強智能科技有限公司董事長尹軍琪表示，存取系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)保障的是貨物單元的及時送達和回收，揀選機器人則要保證復(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“貨到機器人”揀選系統(tǒng)的綜合能力，如何實現(xiàn)各系統(tǒng)間的能力平衡至關(guān)重要。

具體而言，各類存取技術(shù)和輸送系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)展和豐富應(yīng)用，大都趨于成熟；但機器人本身運動控制難度較大，加之受制于夾具、3D視覺技術(shù)，以及適應(yīng)的品類還不夠多等因素，成為整個系統(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（株式會社MUJIN全資子公司）銷售總監(jiān)黃繼海認(rèn)為，運動規(guī)劃算法和識別算法等軟件層面的瓶頸，以及對客戶業(yè)務(wù)形態(tài)的梳理能力，更加制約“貨到機器人”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)計上的不同（如促銷裝、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。

但總的來看，“貨到機器人”揀選的各項技術(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)為例進行了說明。從存取技術(shù)看，類Kiva機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；箱式四向穿梭車技術(shù)得到突破，市場應(yīng)用速度加快。從揀選技術(shù)看，首先，盡管機械手技術(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)憂的問題，如今，多夾具自動快換系統(tǒng)已經(jīng)逐步應(yīng)用，這將使機械手能根據(jù)物品的形狀、尺寸與重量來自動快速更換適用的夾具或吸盤，突破揀選對象多樣化的限制；第二，由于需要通過3D技術(shù)完成揀選對象的識別、定位，但此前3D圖像識別問題一直受到技術(shù)的限制，難以達到實際應(yīng)用要求，目前來看，相機與視覺處理系統(tǒng)實現(xiàn)了技術(shù)升級，海量SKU無需提前注冊，機器人即可識別出來，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步。

MUJIN通過自主研發(fā)的“免示教技術(shù)”及領(lǐng)先的視覺識別技術(shù)開創(chuàng)了機器人在物流行業(yè)的應(yīng)用新時代。據(jù)黃繼海介紹，傳統(tǒng)技術(shù)需要專業(yè)的機器人工程師進行大量示教，只能進行簡單的重復(fù)工作；而搭載運動規(guī)劃AI技術(shù)的MUJIN系統(tǒng)能夠賦予機器人智能，完全免示教。機器人可以實時按需運動，自動避開障礙及奇異點；此外，機器人還可根據(jù)商品的重量和狀態(tài)自動調(diào)節(jié)運行速度及加速度，能夠?qū)崿F(xiàn)輕拿輕放，有序碼放，靈活應(yīng)對不停變化的物流場景。

華章“貨到機器人”揀選

此外，在CeMAT ASIA 2020展會上，越來越多的“貨到機器人”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、智能路徑規(guī)劃等先進AI技術(shù)，全方位展示了其AI+3D視覺智能工業(yè)機器人在物流領(lǐng)域的豐富應(yīng)用場景。伍強智能也重點展示了與穿梭車相配合的“貨到機器人”揀選技術(shù)。

應(yīng)用場景更加豐富

在物流行業(yè)智能化發(fā)展的總體趨勢下，隨著“貨到機器人”技術(shù)的不斷升級，行業(yè)對“貨到機器人”揀選技術(shù)的態(tài)度也由“觀望”逐漸發(fā)展為嘗試應(yīng)用，近年來在電商、服裝、醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域均有項目落地實施，進入該領(lǐng)域的集成商和設(shè)備商也越來越多，“貨到機器人”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“貨到機器人”系統(tǒng)的企業(yè)主要分為四類：第一類是以機器人控制專有技術(shù)為切入點，以日本MUJIN和美國RightHand等為代表；第二類主要是針對拆零揀選場景推出產(chǎn)品型解決方案的系統(tǒng)供應(yīng)商，如KNAPP、華章等；第三類以視覺傳感器為切入點，如梅卡曼德、XYZ Robotics等；第四類以機器人本體為切入點，如ABB、KUKA等。

其中，華章作為國內(nèi)“貨到機器人”技術(shù)領(lǐng)域的先驅(qū)，目前已經(jīng)開發(fā)出產(chǎn)品化的機器人揀選標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品GTR120，據(jù)悉，這是一款經(jīng)過實例驗證的標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)級產(chǎn)品，適用于大多數(shù)揀選品類，性價比高，性能穩(wěn)定可靠，并取得CE認(rèn)證，在歐洲等國家已有項目落地。華聚良進一步強調(diào)，未來華章還將進一步關(guān)注無示教系統(tǒng)、更完美的機器人動力學(xué)控制技術(shù)、適應(yīng)更多場景的夾具和性價比更高的視覺系統(tǒng)等前沿技術(shù)，推出更多“貨到機器人”產(chǎn)品。同時他透露，華章即將推出和懸掛鏈結(jié)合的HTR200，即結(jié)合機器人、穿梭車和懸掛鏈技術(shù)的新一代訂單行級“貨到機器人”揀選解決方案。

MUJIN自2012年世界上第一臺搭載運動規(guī)劃AI技術(shù)、可適配任意品牌機器人的控制器誕生后，不到十年時間已經(jīng)積累了豐富的案例：2015年，MUJIN自主研發(fā)的PickWorker幫助日本商超類客戶ASKUL實現(xiàn)海量SKU全自動拆零揀選，至今客戶自行注冊實現(xiàn)機器人揀選的SKU數(shù)量已經(jīng)達到4萬多種；2018年，MUJIN助力京東打造了全球首個全流程無人倉，智能拆零揀選機器人面對“6·18”“雙11”“雙12”的物流高峰毫無壓力；2019年，MUJIN為優(yōu)衣庫母公司迅銷集團研發(fā)出服裝類商品的“貨到機器人”揀選解決方案，成為迅銷集團全球供應(yīng)鏈戰(zhàn)略合作伙伴；同年，MUJIN通過結(jié)合空中自動掃碼核對訂單、輕拿輕放、自動檢測周轉(zhuǎn)箱轉(zhuǎn)換、力矩感測、抓取點預(yù)限定五大突破性技術(shù)，實現(xiàn)了醫(yī)藥物流的“貨到機器人”拆零揀選，征服了自動化藥品揀選高精準(zhǔn)度的技術(shù)高峰。一個個MUJIN成功的生產(chǎn)案例，實證了“貨到機器人”揀選技術(shù)能夠幫助客戶降本增效，提高生產(chǎn)力。

針對B2C電商物流倉儲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、視覺AI算法、機器人運動規(guī)劃算法及軟件技術(shù)等推出了“貨到機器人”揀選解決方案。據(jù)悉，該解決方案具有諸多特點，如常見貨品免注冊拾取，可抓取多種常見包裝，夾具可靈活切換，可實現(xiàn)輕柔放置等，并且效率很高，輕小貨品抓取速度達1200件/小時。此外，梅卡曼德也在重點關(guān)注醫(yī)藥物流等場景的“貨到機器人”揀選需求，并持續(xù)提供有針對性的解決方案。

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

市場需求漸增 前景看好

盡管“貨到機器人”揀選系統(tǒng)構(gòu)想多年，但基于前文提到的來自成本、技術(shù)、適用場景等諸多方面的瓶頸，該技術(shù)目前并沒有像類Kiva機器人和四向穿梭車那樣迎來快速發(fā)展。但在黃繼?？磥?，隨著機械臂、3D視覺技術(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“貨到機器人”揀選技術(shù)在整個物流系統(tǒng)中的效率得到充分體現(xiàn)，目前市場對其接受度已經(jīng)越來越高。今年在疫情的大背景下，企業(yè)對于物流自動化、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“貨到機器人”揀選技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

MUJIN“貨到機器人”揀選

基于“貨到機器人”揀選技術(shù)無人作業(yè)的特點，黃繼海看好其在以下行業(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的場景；二是銀行、珠寶等對安全性要求較高的行業(yè)；三是冷鏈等作業(yè)環(huán)境特殊，不適合人工長時間作業(yè)的行業(yè)；四是半導(dǎo)體、血液制品等對潔凈度要求高的行業(yè)。

華聚良也表示，目前市場對“貨到機器人”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烈。從全球范圍來看，“貨到機器人”揀選技術(shù)和解決方案正越來越成熟，有向更多行業(yè)普及的趨勢。近期，華章便在韓國實施了一個面向農(nóng)業(yè)產(chǎn)品作業(yè)的機器人揀選項目，和傳統(tǒng)倉庫揀選需求類似，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。

尹軍琪則從整個行業(yè)的發(fā)展趨勢上分析認(rèn)為“貨到機器人”技術(shù)具有廣闊的前景。他表示，物流技術(shù)的發(fā)展趨勢總體來說是標(biāo)準(zhǔn)化和智能化，這是無容置疑的。其表現(xiàn)形式將是更高的自動化，更加柔性，更高的效率。而從應(yīng)用來看，隨著電子商務(wù)的快速發(fā)展，定制化成為潮流，訂單將越來越小，物流倉儲系統(tǒng)處理的對象也會越來越小，箱單元存儲技術(shù)和拆零技術(shù)將是重點研究對象?！柏浀綑C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，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)后帶來的成本降低，必然迎來更大的發(fā)展。

因此綜合來看，業(yè)內(nèi)專家普遍預(yù)計，未來5年“貨到機器人”揀選技術(shù)將得到重大突破并迎來市場爆發(fā)。但也有專家保守認(rèn)為這個過程需要更長的時間。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，降低成本來看，只要能夠真正解決用戶痛點，切實滿足用戶需求，“貨到機器人”揀選技術(shù)成熟與應(yīng)用普及，終究只是時間的問題。