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【聚焦】工业4.0时代 智能物流机器人来势汹汹

供稿:中国工控网 2016/9/26 17:11:27

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  中国物流业正努力从劳动密集型向技术密集型转变,由传统模式向现代化、智能化升级,伴随而来的是各种先进技术和装备的应用和普及。当下,具备搬运、码垛、分拣等功能的智能机器人,已成为物流行业当中的一大热点。许多人相信,在多重因素驱动之下,来势汹汹的智能机器人拥有着广阔的应用空间,甚至会对物流运作模式和整个物流体系变革产生深远影响。

  机器人涌进仓库

  “在近五年乃至十年来,中国的机器人如雨后春笋般蓬勃发展,背后主要有两点主要原因:一是近五年来中国的人口红利已经消失,二是高质量、高附加值的需求。”德马泰克中国方案规划总监邓建一表示,随着电子商务高速发展带来物流业务量大幅攀升,以及土地、人力成本的快速上涨,智能化的物流装备在节省仓库面积、提高物流效率等方面的优势日渐突出,因此越来越受到企业青睐,其中机器人就是一个典型代表。

  总体来看,目前在仓库中广泛应用的机器人,主要以承担着搬运、码垛、分拣等功能的机器人为主。

  AGV机器人

  AGV在国外的应用时间较早,目前已经在制造业、港口、码头等领域得到普遍应用,在国内逐渐也有部分企业重视并应用AGV来完成一些简单的搬运任务。作为一种柔性化和智能化物流搬运机器人,目前以亚马逊的Kiva机器人最具代表性,国内企业方面也纷在纷推出各自的产品。AGV机器人在我国汽车汽车制造业(主要是零部件制造)应用较高,其次在电力、烟草、乳品和饮料等行业也都有应用。可以说,AGV机器人是物流装备中自动化水平最高的产品,是物流自动化系统中最具有柔性化的一个环节,几乎囊括了所有物流装备的技术。

  码垛机器人

  码垛机器人主要有直角坐标式机器人、关节式机器人和极坐标式机器人,码垛机器人能适应于纸箱、袋装、罐装、箱体、瓶装等各种形状的包装成品码垛作业。从效率上说,码垛机器人不仅能承担高负重,而且速度和质量远远高于人工。从精度上看,每一台码垛机器人都有独立的控制系统,极大地保证了作业精度,完全可以满足物流码垛作业的定位要求;从稳定性上讲,目前最先进的码垛机器人已经达到5轴和6轴,通过相应的科学、合理的刚性机械本体设计,使得机器人本体不仅适应高负重、高频率的码垛作业,还能适应分拣繁琐、灵活性高的作业要求。

  分拣机器人

  拣选作业是由机器人来进行品种拣选,如果品种多,形状各异,机器人需要带有图象识别系统和多功能机械手,机器人每到一种物品托盘就可根据图象识别系统“看到”的物品形状,采用与之相应的机械手抓取,然后放到搭配托盘上。目前抓取分拣机器人在仓储物流应用不是很多,但有着广阔的应用空间。

                                   

  机器人影响物流过程

  目前谈论最多的“智能机器人”是由工业机器人发展而来,而我国早在30年就研发出第一代工业机器人。只是经过发展变革,如今的智能机器人已经很有大不同。

  实际上,应用于物流中的机器人发展到今天,大致可分为三代:第一代物流机器人主要是以传送带及相关机械为主的设备,为机器人原型,实现从人工化向自动化的转变。第二代机器人主要以自动导引车(AGV)为代表的设备,通过自主移动的小车实现搬运等功能,以亚马逊Kiva机器人为代表,该类型机器人依托AGV小车技术,实质上仍然需要人工完成拣选货物操作,效率仍有待提升。第三代机器人在第二代基础上,增加了替换人工的机械手、机械臂、视觉系统、智能系统,提供更友好的人机交互界面,并且与现有物流管理系统对接更完善,具有更高的执行效率和准确性。例如Fetch&Freight等机器人产品,实现了从自动化到智能化的转变,由移动车体、机械臂和机械手组成,具备高度的自主性,能够完成多种功能如物体识别、抓取、分拣及运输等。

  “智能机器人”之所以被冠以“智能”,并非只具有一般编程能力和操作功能的机器人,而是因为具有相当发达的“大脑”,利用中央处理器和传感器,进行导航与定位、路径规划、智能控制。大多数专家认为,智能机器人至少要具备三个要素:一是感觉要素,用来认识周围环境状态;二是运动要素,对外界做出反应性动作;三是思考要素,根据感觉要素所得到的信息,思考出采用什么样的动作。

  智能机器人的出现,必将改变传统的物流运作模式,其中包括:减少从订单到交货的时间。机器人将会让订单从生产设施到分拣机器人到货盘到包装、尺寸定价到装卸码头到集装箱的运输过程更加便利;减少错误和对逆向物流的需要,机器人记录海量数据和以精准的精度审查数据寻找错误的能力,无疑会减少物流过程中订单信息错误的发生,而所产生逆向物流的需求将会减少;减少劳动力负担,机器人的使用将会减轻员工所承担的体力劳动,例如长时间行走、装卸和搬运超重产品等等。此外,机器人不需要食物和水,可以全天候工作,并且通过互联网能与其他设备连接,这些对于传统的物流模式都将产生重要影响。

  各方企业争相创新

  尽管我国智能机器人市场仍处于发展初期,但市场参与者显然都已看到了潜在的机遇,2016年各方企业都在加紧进行产品研发和推广,其中既包括德马泰克、Swisslog等国际企业,也包括新松、机科发展等国内领先企业,还有近年来发展迅速的快仓、远能等新兴企业。

                              

  作为国内机器人产业的领导企业,新松机器人自动化股份有限公司,在7月举行的2016中国国际机器人展上,携全线新品盛装亮相,其中包括打破国外垄断国内首创的重载复合机器人。

  随着复合机器人市场规模日趋扩大,中、重载复合机器人也成为了市场新的需求方向。目前,新松公司移动机器人负载能力能够达到80吨,工业机器人负载能力能够达到500公斤。新松基于在重载领域研发优势,在国内率先推出了采用麦特纳姆轮的重载复合型机器人,其车体负责能力能够达到2吨,机械手负载能力能够达到50公斤。该重载复合机器人已经在控制系统、运动单元、搬运单元全部实现国产化,可以实现全方位灵活运行。重载复合机器人研制成功国内首创,在国际上也是率先推出的,标志着国产机器人水平再上一个新的台阶。

  2016年一些企业也在跨界进入这个领域。例如,5月25日,美的集团发布公告,公司计划通过境外全资子公司MECCA 以现金方式全面要约收购库卡集团的股份,希望借此共同开拓机器人蓝海。更值得关注的是,9月1日菜鸟网络也正式发布了一款名叫“小G”的末端配送机器人,身高1米左右,能承载约10~20个包裹,在接受指令后,可自动规划最优配送路径,将物品送到指定位置。据菜鸟网络相关负责人介绍,小G的能力是基于自主感知、智能识别、运动规划等多项关键技术,采用电动驱动方式,单次投递费用与人工相比几乎可以忽略不计,同时保证对环境的零污染;与无人机相比,小G载重量大,续航里程高,同时也更为安全可靠。

  实际上,菜鸟网络此次推出机器人并非是心血来潮。据了解,菜鸟网络在2015年底就组建了“E.T.物流实验室”,成员包括一批来自全球顶尖高校、科研机构的博士,目标是研发物流前沿科技产品,追求符合未来科技发展的物流生产方式,目前已在末端配送机器人、仓内复杂拣货机器人矩阵、无人送货机等多个产品方面取得突破。

  我们可以预见,智能机器人的日益普及和高速发展,必将引爆一场仓储物流智能化的变革,甚至是整个物流行业、制造业、生产和生活方方面面的智能化大革命。但对于目前国内企业而言,应避免在低端产品层面的竞争,需要在智能机器人产品的研发方面投入更多力量。

  未来向中高端发展

  今年年初,工业和信息化部曾对全国机器人产业情况进行摸底调查,初步统计我国涉及机器人生产及集成应用的企业800余家,其中200多家是机器人本体制造企业,但大部分企业以组装和代加工为主,产品主要集中在三轴、四轴的中低端机器人。因此,在工业机器人方面,六轴及以上工业机器人产品的规模化、产业化能力的提高将是未来的重中之重。

                              

  在工业机器人方面,我国已基本掌握设计、制造、应用过程中的多项关键技术,开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、喷漆等工业机器人。但总体来看,我国机器人产品同国外先进水平还存在一定差距,其中工业机器人在速度、载荷、精度、自重比等方面相对落后,服务机器人在自主决策、脑机接口和智能感知等关键技术及前沿技术研究上仍较落后,概念性产品较多、产业化产品很少。

  随着制造业智能化的全面推进,传统机器人所能完成的工作范围,无法适应新的制造方式和商业模式,新一代机器人将在数字化车间、智能工厂中扮演更为重要的角色,未来应用空间将更加广阔。在新一代机器人领域,重点开展人工智能、机器人深度学习等基础前沿技术研究,突破机器人通用控制软件平台、人机共存、安全控制、高集成一体化关节、灵巧手等核心技术,实现智能机器人创新应用。

  关键零部件是机器人产业发展的基础,是决定机器人质量、性能的关键所在。长期以来,我国机器人关键零部件的研发和制造能力还比较薄弱、技术水平较低、性能质量不高,并成为一直以来制约我国机器人产业发展的短板问题。虽然一些企业已经实现了部分关键部件的国产化,但在批量生产时的性能稳定性、质量可靠性方面还有待提升,这一问题如得不到解决,将阻碍国产机器人整体质量、性能的提高,影响产品市场竞争力,使产业难以可持续健康发展。

  针对国内机器人产业的发展现状,今年3月工业和信息化部、国家发改委、财政部等三部委联合印发了《机器人产业发展规划(2016-2020年)》,指出机器人产业发展要推进重大标志性产品率先突破。其中,“在工业机器人领域,聚焦智能生产、智能物流,攻克工业机器人关键技术,提升可操作性和可维护性,重点发展弧焊机器人、真空(洁净)机器人、全自主编程智能工业机器人、人机协作机器人、双臂机器人、重载AGV等6种标志性工业机器人产品,引导我国工业机器人向中高端发展。”我们可以预见,智能机器人在物流行业的应用,未来5年将进入持续稳定发展的新时期。


审核编辑(王静)
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新闻来源: 互联网/OFweek

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