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聚焦工业4.0时代智能物流机器人来势汹汹

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。

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