★浙江國自機器人技術(shù)股份有限公司

1　背景

意大利美食享譽(yù)全球，食品行業(yè)是意大利最重要的產(chǎn)業(yè)之一。國自食品行業(yè)智能倉儲搬運解決方案落地意大利，以超百臺物流機器人為核心，采用柔性、智能、高效的智能倉儲物流新模式，相關(guān)產(chǎn)品及系統均通過(guò)CE認證，安全可靠有保障。

該意大利客戶(hù)是一家集農業(yè)種植、生產(chǎn)加工、包裝運輸于一體的制造商，在全球智能倉儲高速發(fā)展的背景下，致力打造全新食品生產(chǎn)智能倉庫。國自為其提供的智能倉儲搬運解決方案，以潛伏頂升搬運機器人Ants A3和Slim堆垛機器人為核心，實(shí)現托盤(pán)和料箱在存儲區間、輸送線(xiàn)、揀選工位的自動(dòng)化流轉，替代人工作業(yè)，助力傳統食品行業(yè)運行模式智能升級。

2　項目實(shí)施與應用

食品生產(chǎn)行業(yè)普遍存在倉庫食品種類(lèi)多、業(yè)務(wù)邏輯復雜和效率提升較難的特點(diǎn)，在和客戶(hù)數十輪的溝通、探討后，國自為其定制了軟件，創(chuàng )新采用動(dòng)態(tài)庫位管理和動(dòng)態(tài)路線(xiàn)規劃，以支持不同類(lèi)型機器人的聯(lián)合協(xié)同作業(yè)，使倉儲搬運更加智能，有效應對復雜環(huán)境。

國自智能倉儲搬運解決方案根據客戶(hù)上層業(yè)務(wù)系統（WMS）下發(fā)點(diǎn)到點(diǎn)搬運任務(wù)給機器人REX系統，機器人完成任務(wù)后主動(dòng)反饋完成信號給上層業(yè)務(wù)系統（WMS），形成任務(wù)閉環(huán)。

在現場(chǎng)作業(yè)區域中，潛伏頂升搬運機器人ANTS 03將滿(mǎn)載的周轉箱、食品包裝盒材料運輸至指定區域完成揀選、運輸、清洗等工作，Slim堆垛機器人搬運裝滿(mǎn)包裝盒材料的托盤(pán)和質(zhì)檢完成的食物成品托盤(pán)實(shí)現運輸、出庫的效率提升。

潛伏頂升搬運機器人ANTS 03底盤(pán)系統采用全新浮動(dòng)式底盤(pán)懸掛設計，能適應不同的地面情況；運用連桿式頂升結構，頂升速度快、效率高；具備可旋轉式托盤(pán)，能夠實(shí)現托盤(pán)不同角度換向，支持先將貨物旋轉到指定方向，再完成卸貨動(dòng)作。

Slim堆垛機器人相較于傳統叉車(chē)具有更小的車(chē)身底盤(pán)系統，更小轉彎半徑，在窄巷道倉儲環(huán)境下有更好的運動(dòng)表現；驅動(dòng)輪采用立式舵輪，三相異步行走電機與伺服轉向電機結合，實(shí)現更高的控制精度與轉向角精度。

解決效率問(wèn)題的同時(shí)，安全始終是第一位。國自的各款搬運機器人均具有完備的異常防護機制：

（1）觸邊防護：碰撞到物體后機器人能夠立即制動(dòng)，防止造成事故。Slim堆垛機器人還具有叉齒防撞機構，在叉齒側提供接觸式防護。

（2）安全激光360°安全防護：若物體處于避障減速區域，機器人會(huì )進(jìn)行減速動(dòng)作；若物體處于急停區域內，機器人會(huì )立即停止。

（3）當機器人出現任何異常情況（如地面打滑導致走偏，定位環(huán)境極差導致定位置信度低等）后，會(huì )立刻聲光告警，停止各機構運動(dòng)，以確保安全。排除異常問(wèn)題后，可通過(guò)清錯按鈕清錯，使機器人恢復執行任務(wù)。

3　應用創(chuàng )新性

在該意大利食品行業(yè)項目中，國自搬運機器人負責從清洗區域到混合生產(chǎn)線(xiàn)的蔬菜搬運，以及從混合生產(chǎn)線(xiàn)到包裝區域的空箱搬運等任務(wù)；通過(guò)解決如下難點(diǎn)，在滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求的基礎上大幅提升了搬運效率。

（1）為滿(mǎn)足入庫時(shí)每個(gè)分組訂單的物料按照指定順序（例如ABCD）從外往里排列的需求，每個(gè)組訂單取完貨之后，系統會(huì )確認同組訂單中前一個(gè)訂單是否完成，控制機器人在緩存區等待或觸發(fā)變更目的地的流程，以保證物料順序入庫。

（2）由于現場(chǎng)空間限制，部分庫位沒(méi)有獨立的出口，形成至少4行為一組的網(wǎng)狀結構。機器人路徑規劃時(shí)，采用動(dòng)態(tài)權重計算，根據庫位的使用情況靈活調整路徑，確保物料按照規定的順序入庫。如果目的地不可抵達，系統會(huì )觸發(fā)變更目的地的邏輯，以確保生產(chǎn)流程的連貫性。采用“空車(chē)穿庫”，以確保機器人在取貨時(shí)效率的最大化，即便在庫區繁忙時(shí)也能快速獲取所需物料。

（3）滿(mǎn)足該項目對搬運機器人的環(huán)境運行和搬運能力的特殊要求。首先，搬運機器人在零下幾度的低溫且高濕度的環(huán)境下長(cháng)期穩定運行；其次，ANTS 03在背負高料箱（package區域加上門(mén)架高度為2.2m）運行平穩的前提下，保持了較高的過(guò)程精度對接輸送線(xiàn)，多車(chē)對接輸送線(xiàn)過(guò)程精度保持在±10mm以?xún)取?/p>

國自智能倉儲搬運解決方案融合集群調度系統、智能路徑規劃算法和自適應安全防護機制，可有效解決機器人運行過(guò)程中“效率”“交通”“安全”三大核心難題。

（1）集群調度系統

·采用運籌優(yōu)化和深度學(xué)習等技術(shù)，將全場(chǎng)機器人和待分配任務(wù)作為輸入源，以代價(jià)最小作為優(yōu)化目標來(lái)進(jìn)行機器人調度管理，有效提高機器人的整體利用率。

·綜合考慮地圖中路線(xiàn)的有向性、庫位黑白名單、機器人狀態(tài)是否可用、機器人電量、機器人是否可以到達指定任務(wù)點(diǎn)等實(shí)際情況；根據實(shí)際搜路距離與優(yōu)先級的比例折算后進(jìn)行任務(wù)指派。

·當前已有任務(wù)的機器人也可參與指派，支持卸貨機器人卸完貨再取貨，避免機器人長(cháng)距離接任務(wù)。

·當某個(gè)區域機器人不足時(shí)，系統可調配其他區域的機器人進(jìn)行支援，確保各區域任務(wù)處理高效、均衡。

（2）智能路徑規劃算法

·結合高精度多傳感器（激光雷達、攝像頭等）采集數據，對機器人類(lèi)型、載具類(lèi)型、各路段載具可通過(guò)性和載具方向要求等影響要素集成計算，動(dòng)態(tài)決策機器人最佳運輸路線(xiàn)。

·可以根據現場(chǎng)交通擁堵情況動(dòng)態(tài)調整路徑，控制交通均衡并預防死鎖和碰撞，確保機器人安全高效運行。

·支持對配置的限制通行或禁止通行區域進(jìn)行交通管制，滿(mǎn)足現場(chǎng)部分區域封閉檢修等需求。

（3）自適應安全防護機制

·采用類(lèi)人駕駛思維，通過(guò)安全傳感器獲取周?chē)系K物特征，根據障礙物距離自適應減速和停車(chē)，完全摒棄傳統的手動(dòng)配置安全防護機制，將安全防護配置從繁瑣、易錯、不靈活、減速不平穩的困境中徹底解放出來(lái)。

·支持立體安全防護，包括庫位高高度安全自適應、高高度安全轉彎點(diǎn)自適應和近地面低反物體的安全檢測，適應各類(lèi)業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

·安全防護范圍自適應不同尺寸、不同形狀的載具。

4　效益分析

截至目前，該項目機器人搬運已覆蓋生產(chǎn)物流流程的85%，并已穩定運行18個(gè)月，以運行高效率和低故障率贏(yíng)得了客戶(hù)的好評。本項目的整體產(chǎn)品出庫量是傳統食品行業(yè)的2~3倍，運行效率提升80％。

5　項目意義

國自智能倉儲搬運解決方案在大幅提升倉庫搬運效率，加速食品生產(chǎn)流程運轉的同時(shí)，確保安全健康的生產(chǎn)及作業(yè)過(guò)程和環(huán)境。國自出品的機器人及相關(guān)系統均通過(guò)CE標準認證，助力客戶(hù)提速的同時(shí)亦充分保障產(chǎn)品品質(zhì)和安全，保證消費者、工作者處于安全健康的產(chǎn)品環(huán)境中。

精彩觀(guān)點(diǎn)

浙江國自機器人技術(shù)股份有限公司總裁 王文斐

記者：國自主要為物流倉儲領(lǐng)域提供哪些產(chǎn)品、技術(shù)和解決方案？為用戶(hù)解決了哪些問(wèn)題？

王文斐：國自作為移動(dòng)機器人領(lǐng)域內極少數擁有全系列機器人產(chǎn)品的公司之一，為各行業(yè)客戶(hù)提供豐富的產(chǎn)品類(lèi)型，適應多種應用場(chǎng)景。在物流倉儲領(lǐng)域，國自旗下潛伏頂升式搬運機器人ANTS和多層揀選機器人PICKING應用最為廣泛，不僅在國內，在海外市場(chǎng)也實(shí)現長(cháng)時(shí)間多行業(yè)應用。

PICKING系列揀選機器人為國自全球首創(chuàng )，目前該系列機器人擁有托舉式、勾拉式、紙箱揀選、自適應等多種揀選機構，滿(mǎn)足倉儲揀選場(chǎng)景應用的多樣性。PICKING可與智能料箱裝卸機SKY-PORT配合使用，同時(shí)取卸8個(gè)貨箱，進(jìn)一步提高出入庫效率。

PICKING還可與ANTS形成組合方案，“上存下揀”的模式同時(shí)滿(mǎn)足了標準箱和托盤(pán)出入庫的需求，并根據揀選需求動(dòng)態(tài)調整存取策略。靈活的組合方式和柔性的解決方案，為滿(mǎn)足物流倉儲需求提供了更多的可能性。

記者：國自在物流倉儲領(lǐng)域的核心優(yōu)勢是什么？近兩年取得了怎樣的業(yè)績(jì)？

王文斐：國自深耕移動(dòng)機器人行業(yè)13年，擁有與海內外多家知名企業(yè)合作的經(jīng)驗，我們在提供標準化、成熟產(chǎn)品和解決方案的基礎上，還可以快速轉化客戶(hù)需求，制定針對性的解決方案及定制產(chǎn)品，響應快速。同時(shí)，我們擁有豐富的項目實(shí)施經(jīng)驗及智能調度管理系統，讓項目快速投運，并與客戶(hù)原有各物流管理系統對接，實(shí)現規?；?、集群化智能調度，為客戶(hù)提供一體化整體解決方案。

近兩年，國自憑借技術(shù)優(yōu)勢，在倉儲物流領(lǐng)域取得了不俗的業(yè)績(jì)。

在韓國，國自為知名零售商樂(lè )天集團提供智能倉儲解決方案，落地近2萬(wàn)個(gè)庫位，PICKING AGV在零下20℃低溫環(huán)境仍穩定運行，助力樂(lè )天集團倉儲物流中心完成智能升級。

在美國，國自與全球最大的運動(dòng)服飾電商之一合作，40萬(wàn)個(gè)庫位，部署PICKING AGV數量超過(guò)400臺，僅用6個(gè)月完成交付，采用高密度貨架、柔性方案設計，應對促銷(xiāo)峰值和產(chǎn)品庫存結構的不斷變化，實(shí)現客戶(hù)出入庫、庫存盤(pán)點(diǎn)以及倉庫運營(yíng)中的各類(lèi)異常處理全流程自動(dòng)化。

在加拿大，國自與來(lái)自歐洲的某百年歷史家居品牌攜手，在總面積已超過(guò)10000㎡的倉庫中，用PICKING與ANTS組合方案功升級客戶(hù)倉儲系統，聯(lián)通客戶(hù)倉庫管理系統、安全系統，提升倉庫物流運輸及揀選效率40%以上，有效增加倉庫容積超50%。

記者：您如何看待數字化轉型時(shí)期自動(dòng)化技術(shù)對于物流倉儲行業(yè)發(fā)展的重要性？

王文斐：數字化、自動(dòng)化的結合可以大幅提高倉儲物流效率，降低誤檢率，縮短物流配送周期，進(jìn)一步滿(mǎn)足客戶(hù)更多定制化需求。如現在很多電商承諾“當日達”，這對倉庫對SKU優(yōu)先級的劃分，揀選的策略算法都提出了很高的要求。而遇到電商大促的高峰期，出入庫數量在短時(shí)間內快速增長(cháng)，這時(shí)就需要根據訂單實(shí)時(shí)調整策略，柔性化部署AGV。自動(dòng)化技術(shù)可以讓同一個(gè)倉庫的出單率、配送數量成幾何倍數增長(cháng)。同時(shí)，我們也向客戶(hù)提供租賃服務(wù)，助力客戶(hù)在短時(shí)間內快速提高效率，平穩度過(guò)高峰期，降低管理成本。

行業(yè)的發(fā)展，需要甲乙雙方相互配合、攜手共進(jìn)。國自會(huì )從了解行業(yè)和客戶(hù)的特點(diǎn)和需求出發(fā)，站在客戶(hù)的角度看問(wèn)題，配合自動(dòng)化方案的同時(shí)，為客戶(hù)規劃有效方案，給予客戶(hù)專(zhuān)業(yè)意見(jiàn)，讓客戶(hù)對倉儲物流自動(dòng)化的收益有切身體會(huì )。

摘自《自動(dòng)化博覽》2024年4月刊