王晨龍
(天津交通職業(yè)學(xué)院,天津 300380)
1.1.1 無(wú)人配送車
1.無(wú)人配送車概述。無(wú)人配送車在城市內(nèi)安全隱患相對(duì)于無(wú)人機(jī)較小,一般受政策限制較小,所以其應(yīng)用場(chǎng)景較為寬廣,不僅僅適用于建筑密集區(qū)、鬧市區(qū),同樣還適用于普通居民區(qū)、大學(xué)校園、一般園區(qū)等封閉性較好的場(chǎng)景。因此,相關(guān)電商行業(yè)和物流行業(yè)均在無(wú)人配送車方面加快研究,爭(zhēng)取早日解決“最后一公里”配送的難題[1]。
2.無(wú)人配送車關(guān)鍵技術(shù)。無(wú)人配送車主要包含四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),分別是360°全自動(dòng)駕駛感知系統(tǒng)、合定位系統(tǒng)、規(guī)劃決策系統(tǒng)和仿真云計(jì)算平臺(tái)。
(1)360°全自動(dòng)駕駛感知系統(tǒng)。該系統(tǒng)可全面感知關(guān)鍵區(qū)域中的所有障礙物,并可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)感知范圍內(nèi)的車輛及行人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
(2)融合定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)將多種傳感器獲取的道路特征與高清地圖進(jìn)行比對(duì),獲取車輛厘米級(jí)位置信息,可使車輛在GPS 不可用的情況下依然可以獲得準(zhǔn)確定位。
(3)規(guī)劃決策系統(tǒng)。規(guī)劃決策系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)時(shí)城市交通動(dòng)態(tài)信息,生成高效舒適的動(dòng)態(tài)軌跡,在突發(fā)緊急情況下可保證周邊環(huán)境和無(wú)人車的安全。
(4)仿真云計(jì)算平臺(tái)。利用該平臺(tái)可以根據(jù)實(shí)時(shí)道路情況生成上萬(wàn)種類似場(chǎng)景,實(shí)現(xiàn)每日數(shù)萬(wàn)千米的演練,不斷提高無(wú)人車的場(chǎng)景處理能力。
3.無(wú)人配送車的優(yōu)勢(shì)。
(1)提高配送效率,降低配送成本。對(duì)于人流量特別密集的地區(qū),如小區(qū)、辦公樓、樓下便利店等區(qū)域,無(wú)人配送車的出現(xiàn)極大地代替了人力,降低了成本,提高了配送效率的同時(shí)還提升了員工的幸福感。
(2)提升用戶體驗(yàn)。隨著物流事業(yè)的進(jìn)一步擴(kuò)大,無(wú)人配送車的出現(xiàn)也會(huì)在一定程度上滿足部分用戶“求鮮”的心理,提升部分用戶體驗(yàn)。
1.1.2 無(wú)人載運(yùn)飛機(jī)
1.無(wú)人載運(yùn)飛機(jī)概述。無(wú)人機(jī)是指在無(wú)線電設(shè)備遙控下或在自身程序控制下進(jìn)行飛行的無(wú)人飛機(jī)。無(wú)人機(jī)的主要作用是進(jìn)行空中作業(yè),而這些作業(yè)是人不便直接完成的,另外結(jié)合其他擴(kuò)展部件和應(yīng)用,無(wú)人機(jī)可以在控制形成相應(yīng)平臺(tái)。無(wú)人機(jī)的分類按軍民范疇分為軍用無(wú)人機(jī)和民用無(wú)人機(jī),民用無(wú)人機(jī)又分為消費(fèi)無(wú)人機(jī)和工業(yè)無(wú)人機(jī)。在現(xiàn)階段,工業(yè)無(wú)人機(jī)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)森林植被保護(hù)、電力異常檢查、邊境巡邏防御、山區(qū)林區(qū)火災(zāi)防護(hù)、物流配送等方面。
2.無(wú)人機(jī)在物流行業(yè)的應(yīng)用。無(wú)人機(jī)在物流行業(yè)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
(1)距離在中距離或遠(yuǎn)距離,線路主要為直線,載重一般較大的空中無(wú)人運(yùn)輸。
(2)在物流末端最后一公里的無(wú)人配送。
(3)在倉(cāng)儲(chǔ)庫(kù)位盤(pán)點(diǎn)等方面的無(wú)人巡視。
(4)在救災(zāi)搶險(xiǎn)等過(guò)程中的緊急運(yùn)輸。
人工智能機(jī)器人在倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)中的主要應(yīng)用,以AGV、穿梭車、協(xié)作機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人為主在不同的作業(yè)場(chǎng)景下,有不同的產(chǎn)品與解決方案。
1.2.1 AGV
1.AGV 概述。AGV 自動(dòng)引導(dǎo)小車來(lái)自于AGVS(Auto mated Guided Vehicle System,自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)),它是倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人系統(tǒng)的硬件的重要組成部分。
2.AGV 優(yōu)勢(shì)。AGV 在倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化領(lǐng)域是重要的基礎(chǔ)設(shè)備,AGV 的作用主要體現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)或半自動(dòng)的在庫(kù)房?jī)?nèi)對(duì)貨物進(jìn)行搬運(yùn)和分揀作業(yè),一方面對(duì)于人工投入的減少起到了重要作用,另一方面對(duì)于整體效率的提升也做出了貢獻(xiàn)。目前,我國(guó)倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)對(duì)于AGV 的需求非常大,并且呈現(xiàn)持續(xù)上漲的趨勢(shì)。
AGV 的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)為:
(1)對(duì)于場(chǎng)地大小的需求可以變化,對(duì)于貨物搬運(yùn)和分揀場(chǎng)地的占用較小,從而提升了整體場(chǎng)地利用率。
(2)通過(guò)AGV 的程序編寫(xiě),實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)儲(chǔ)的流程化作業(yè)。
(3)在AGV 與系統(tǒng)連動(dòng)的前提下,在訂單執(zhí)行中間接提高了準(zhǔn)確率,另外整體調(diào)度能力的提升在一定程度上改善了物流服務(wù)水平。
(4)基于AGV 自動(dòng)化程度較高,從而提升了搬運(yùn)揀選速度,進(jìn)而降低了成本。
(5)因AGV 的自動(dòng)化與無(wú)人化特性,其更適合于特殊貨物的處理場(chǎng)合。
(6)在倉(cāng)儲(chǔ)條件一定的情況下,AGV 對(duì)于長(zhǎng)期發(fā)展有顯著優(yōu)勢(shì)。
AGV 關(guān)鍵技術(shù):
(1)車載控制系統(tǒng)。
(2)導(dǎo)航技術(shù)。
(3)避障算法。
3.AGV 在倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用。在實(shí)際倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)中,應(yīng)用的AGV 主要有叉車型AGV、搬運(yùn)型AGV、揀選型AGV 和分揀型AGV。叉車這種搬運(yùn)工具,一般被用于倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸和生產(chǎn)等領(lǐng)域。AGV 叉車相比于傳統(tǒng)叉車而言,安全更有保障、管理更加順暢、作業(yè)時(shí)間更長(zhǎng)、效率更高。同時(shí),在北方極寒地區(qū)、南方高溫地區(qū)、夜間光照不足等特殊情況下,AGV 叉車仍然可以正常作業(yè)。
搬運(yùn)AGV 是倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)中使用較多,技術(shù)發(fā)展較快的物流設(shè)備之一,揀選AGV 和分揀AGV 以搬運(yùn)AGV為平臺(tái),發(fā)展出的適用于不同場(chǎng)景拓展應(yīng)用。
揀選AGV是搬運(yùn)機(jī)器人的“升級(jí)”,以及在“貨到人”自動(dòng)化(半自動(dòng)化)揀選作業(yè)中的應(yīng)用。通常情況下,揀選AGV 將貨架搬運(yùn)至相應(yīng)工位,該貨架一般為通用標(biāo)準(zhǔn)貨架,傳統(tǒng)的人工揀選環(huán)節(jié)走動(dòng)比較多,揀選準(zhǔn)確率低的問(wèn)題便迎刃而解。揀選AGV 相關(guān)配套設(shè)施主要包括電子系統(tǒng)、專用工位以及充電所等。揀選AGV需要有舉升功能,實(shí)現(xiàn)貨架搬運(yùn)。通過(guò)AGV 的使用,可實(shí)現(xiàn)人工50~70%的縮減。
1.2.2 貨架穿梭車
在自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)基礎(chǔ)上,可以實(shí)現(xiàn)貨架穿梭車的應(yīng)用,其自主或半自主的將貨物搬運(yùn)至指定位置,對(duì)應(yīng)相應(yīng)識(shí)別符,從而加快貨物上架、下架效率。穿梭車的程序可以自主編寫(xiě),可以與上級(jí)系統(tǒng)或WMS 系統(tǒng)進(jìn)行信息交流,在RFID、條碼等技術(shù)的幫助下,可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或半自動(dòng)的自主存取功能。其特點(diǎn)是技術(shù)較為成熟,存取效率高失誤率低,對(duì)于整體物流倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)有著降本增效的巨大作用。
1.2.3 協(xié)作機(jī)器人
協(xié)作機(jī)器人是能夠與人直接互動(dòng)的機(jī)器人,其在工作區(qū)域內(nèi),將作業(yè)內(nèi)容分為機(jī)器部分和人工部分,通過(guò)分工實(shí)現(xiàn)人和機(jī)器的有效合作,共同完成任務(wù)。
協(xié)作機(jī)器人在2014 年出現(xiàn),現(xiàn)階段物流相關(guān)領(lǐng)域作業(yè)非固定性作業(yè)需求日漸增多,這就要求協(xié)作機(jī)器人有所改變,所以目前的該類機(jī)器人普遍向熱插拔、簡(jiǎn)單可視化程序編寫(xiě)、精準(zhǔn)定位、安全高效的方向發(fā)展。
電子收費(fèi)系統(tǒng)ETC(ETC=Electronic Toll Collection)應(yīng)用了計(jì)算機(jī)、無(wú)線電通信、自動(dòng)控制等技術(shù),借助路側(cè)設(shè)備與車載電子標(biāo)簽進(jìn)行無(wú)線通信,在無(wú)需停車的情況下,自動(dòng)完成收費(fèi)。
電子收費(fèi)系統(tǒng)收費(fèi)過(guò)程流通的不是傳統(tǒng)的現(xiàn)金,而是電子貨幣。電子化收費(fèi)是電子收費(fèi)系統(tǒng)的一個(gè)主要特征,電子收費(fèi)系統(tǒng)的另一個(gè)重要特征是完成了公路的不停車收費(fèi)。使用電子收費(fèi)系統(tǒng)的車輛只需按限速要求駛過(guò)收費(fèi)口,收費(fèi)過(guò)程自動(dòng)即已完成,不必再像以往一樣在??渴召M(fèi)亭前進(jìn)行付款。
電子收費(fèi)系統(tǒng)與傳統(tǒng)收費(fèi)方式不同,它省去了駕駛員在收費(fèi)站的停車、交費(fèi)環(huán)節(jié),可有效降低車輛在收費(fèi)口的以交費(fèi)及停車等待時(shí)間,避免了因收費(fèi)而造成的延誤與擁堵。據(jù)統(tǒng)計(jì),不停車收費(fèi)車道的通行能力可達(dá)到2500 輛/h,效率是人工收費(fèi)的5 倍以上,其總量相當(dāng)于增加5 條人工收費(fèi)通道。因此,電子收費(fèi)系統(tǒng)在有限空間內(nèi)有效地提高了利用率,使公路收費(fèi)站的通行能力得到提高,也讓因停車收費(fèi)所造成的收費(fèi)站堵塞得以解決。
智能運(yùn)輸系統(tǒng)(ITS=Intelligent Transport Systems)是目前國(guó)際上公認(rèn)的全面有效解決交通運(yùn)輸領(lǐng)域問(wèn)題的根本途徑,它是在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)充分發(fā)展進(jìn)步的背景下產(chǎn)生的。1980 年以后,西方國(guó)家在ITS 的相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行了深入的研究與廣泛的應(yīng)用,通過(guò)大量人才、技術(shù)、財(cái)政等方面的保障,最終在ITS 領(lǐng)域取得了豐碩的成績(jī)[2]。一般交通運(yùn)輸?shù)娜胤謩e為人、車和路,三者相輔相成、互相聯(lián)系,但又缺乏信息溝通,ITS 正是利用了現(xiàn)代信息技術(shù)將三者進(jìn)行了高度統(tǒng)一,在人流和車流分布上,盡量做到分時(shí)、分道,既解決了時(shí)間分布集中的問(wèn)題,也促進(jìn)了路網(wǎng)利用均衡的難點(diǎn)。ITS 在提高交通運(yùn)輸效率方面可謂立竿見(jiàn)影,同時(shí)它也可以促進(jìn)交通安全有序進(jìn)行,對(duì)于環(huán)境和能源有一定的改善作用[3]。
智能運(yùn)輸系統(tǒng)(ITS)在1990 年左右出現(xiàn),最早可以追溯到1930 年左右。如今,交通擁堵、交通安全等問(wèn)題日漸突出,這使人們不斷尋找合理解決的辦法與途徑,同時(shí)隨著全球化帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)逐漸增長(zhǎng),國(guó)際間的競(jìng)爭(zhēng)也日趨激烈,在交通運(yùn)輸領(lǐng)域經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展以后,目前全世界ITS 研究主要呈現(xiàn)出三足鼎立的局面,即美國(guó)、歐洲和日本ITS。從實(shí)踐來(lái)看,智能運(yùn)輸系統(tǒng)是解決交通擁堵、交通事故頻發(fā)和環(huán)境污染嚴(yán)重等矛盾的有效途徑。
智能運(yùn)輸系統(tǒng)(ITS)首先是智能信息系統(tǒng),在與運(yùn)輸管理相關(guān)系統(tǒng)結(jié)合后,形成了如今的智能運(yùn)輸系統(tǒng)。相對(duì)于傳統(tǒng)運(yùn)輸管理系統(tǒng),ITS 的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為“智能”。具體地說(shuō),其特征如下:
1.基于人工智能學(xué)說(shuō),“智能”原理是系統(tǒng)的知識(shí)體系。
2.系統(tǒng)目的是使運(yùn)輸高效化、類人化,讓系統(tǒng)按照人的方式執(zhí)行相應(yīng)作業(yè),如記憶存儲(chǔ)、思考感受、動(dòng)態(tài)適應(yīng)、表達(dá)決策等,這就要求系統(tǒng)具備一定的學(xué)習(xí)、感知和決策能力。
3.結(jié)構(gòu)上具備智能處理器,信息來(lái)源于各種傳感器與數(shù)據(jù),最終發(fā)出決策判斷輔助信息。
智能運(yùn)輸系統(tǒng)是面向交通運(yùn)輸行業(yè)的人工智能模擬系統(tǒng),類似于人類具有思考、感受、學(xué)習(xí)、判斷和解決問(wèn)題的能力,能夠通過(guò)分布于各處的傳感器接收信息,通過(guò)自身的人工智能系統(tǒng)進(jìn)行分析、辨別和判斷,最終提出相應(yīng)解決措施。
ITS 的發(fā)展對(duì)于世界每個(gè)角落的每個(gè)人都發(fā)揮出了不可估量的重要作用。ITS 是面向公眾的復(fù)雜交通系統(tǒng),是交叉學(xué)科復(fù)合型研究新領(lǐng)域。ITS 運(yùn)輸管理體系包含了先進(jìn)的信息處理技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、電子控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等多個(gè)高級(jí)技術(shù)群,從而整體上對(duì)交通進(jìn)行實(shí)時(shí)、高效、準(zhǔn)確的管理。形象地說(shuō),ITS 使車輛有“頭腦”,使道路“聰明”起來(lái),將駕駛者、車輛、交通基礎(chǔ)設(shè)施(港口、道路、機(jī)場(chǎng))集合成為綜合系統(tǒng),結(jié)合成一個(gè)整體,起協(xié)同作用,最終形成一個(gè)快速、安全、方便、舒適、準(zhǔn)時(shí)的大交通運(yùn)輸體系。
與美歐、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)的交通狀況比較復(fù)雜,在智能運(yùn)輸系統(tǒng)的研究、開(kāi)發(fā)和實(shí)踐方面起步較晚,但發(fā)展非常快。如何學(xué)習(xí)、借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家在智能運(yùn)輸系統(tǒng)方面的經(jīng)驗(yàn),取長(zhǎng)補(bǔ)短,結(jié)合國(guó)情,加速我國(guó)智能運(yùn)輸系統(tǒng)的研究、開(kāi)發(fā)和實(shí)施,是當(dāng)前我國(guó)面臨的一個(gè)新課題。
ITS 研究框架比較認(rèn)同的是如下六個(gè)方面的系統(tǒng):
1.高級(jí)交通信息系統(tǒng)。
2.高級(jí)交通管理系統(tǒng)。
3.高級(jí)車輛控制系統(tǒng)。
4.高級(jí)公共交通系統(tǒng)。
5.高級(jí)車輛運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)。
6.高級(jí)鄉(xiāng)村交通系統(tǒng)。
新時(shí)代背景下,信息技術(shù)特別是智能技術(shù)蓬勃發(fā)展,智能技術(shù)與物流行業(yè)進(jìn)行深度融合已勢(shì)在必行,傳統(tǒng)物流行業(yè)是勞動(dòng)密集型行業(yè),在智能技術(shù)的加持下正在向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變,智能技術(shù)在物流領(lǐng)域的應(yīng)用已由整體概念化向具體實(shí)踐的方向邁進(jìn),物流運(yùn)輸、物流倉(cāng)儲(chǔ)以及物流管理等相關(guān)領(lǐng)域智能化升級(jí)已經(jīng)成為各大物流企業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展戰(zhàn)略。目前智能技術(shù)與物流領(lǐng)域的深度結(jié)合已經(jīng)開(kāi)始,未來(lái)在物流運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、配送、交通管理等方面,智能技術(shù)的發(fā)展空間巨大,進(jìn)一步促進(jìn)智能技術(shù)的深度融合必將對(duì)未來(lái)物流行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生重要的影響。