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摘要：物流行業(yè)的發(fā)展在邁向未來的過程中必將逐漸走向智能化，這在倉儲管理領(lǐng)域中表現(xiàn)得尤為明顯。該文以倉儲物流系統(tǒng)為研究對象，從倉庫物資的出入庫、移庫和盤庫的智能化、無人化展開研究，引入自主移動作業(yè)機(jī)器人技術(shù)，并從倉庫物資自動識別、自動出入庫、貨位定位、門禁智動等進(jìn)行智能倉儲物流系統(tǒng)的構(gòu)建，進(jìn)一步提高倉儲行業(yè)智能物流水平，提升效率、降低成本，構(gòu)建一個部署靈活、集約型的智能倉儲系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：倉儲物流；自主移動作業(yè)機(jī)器人；智能倉儲

0引言

勞動強(qiáng)度大、重復(fù)性較強(qiáng)、危險大的復(fù)雜勞動都可由智能機(jī)器人來出色完成，但是，我國對專門從事物流工作的智能機(jī)器人的研究才剛剛起步。[1]“機(jī)器換人”已經(jīng)深入到倉儲物流行業(yè)，但在倉儲系統(tǒng)實際應(yīng)用中，由于每個倉庫的布局和作業(yè)內(nèi)容存在差異，若在出入庫、移庫和盤庫等環(huán)節(jié)全部實現(xiàn)無人化管理，涉及布局改造、相關(guān)設(shè)備的聯(lián)動、信息化系統(tǒng)等投入的軟硬件成本較高，且各部分的信息交互和聯(lián)通也存在較多制約，因此本文將從針對如何更好地在智能倉儲物流系統(tǒng)中應(yīng)用機(jī)器人進(jìn)行研究，目的是實現(xiàn)當(dāng)前智能倉儲物流系統(tǒng)柔性化和智能無人化的目標(biāo)。本項目采用自主移動作業(yè)機(jī)器人（以下簡稱AGV，如圖1所示）。該機(jī)器人采用2D激光+IMU+視覺多傳感器融合的自然無軌導(dǎo)航，無須在通道地面貼標(biāo)識，一鍵指令自動完成物資貨架快速精準(zhǔn)的出入庫搬運(yùn)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)多個機(jī)器人協(xié)作搬運(yùn)，最高速度可達(dá)1.5m/s，自主充電，24小時待命，并具備多層安全檢測和聲光警示功能，自主避障，實現(xiàn)黑燈作業(yè)?？梢詽M足目前各類倉儲企業(yè)無人智能化倉儲系統(tǒng)的快速建設(shè)和個性化業(yè)務(wù)需求。

1智能倉儲物流系統(tǒng)設(shè)計研究

1.1自主移動作業(yè)機(jī)器人

自主移動作業(yè)機(jī)器人，可通過自身內(nèi)部和外部傳感器感知周圍環(huán)境信息，根據(jù)任務(wù)和目標(biāo)位置，自行規(guī)劃行走路線，同時在行走過程中實現(xiàn)避障或繞障，最終完成精準(zhǔn)定位執(zhí)行作業(yè)任務(wù)，在物流應(yīng)用中，也普遍被稱為AGV（自動引導(dǎo)小車）。盡管目前智能倉儲機(jī)器人的概念非?；鸨切袠I(yè)內(nèi)并沒有形成標(biāo)準(zhǔn)的定義。從物流領(lǐng)域應(yīng)用的機(jī)器人實現(xiàn)的功能來看，主要包括搬運(yùn)、拆垛、碼垛、揀選、分揀等作業(yè)，因此智能倉儲機(jī)器人也可以視為以上不同類型物流機(jī)器人的總稱。[2]倉儲物流通常是指利用自己修建或租用他人的庫房和場地，對商品進(jìn)行保管、儲存、配送及裝卸搬運(yùn)。物聯(lián)網(wǎng)是指通過各類信息傳輸感應(yīng)設(shè)施，按照約定的協(xié)議，根據(jù)需要實現(xiàn)物品互聯(lián)互通的網(wǎng)上連接，最終實現(xiàn)物品與運(yùn)送物品流通的網(wǎng)的相互連接，將相關(guān)信息進(jìn)行連接、溝通并交換，從而實現(xiàn)物品管理、識別、監(jiān)控、定位和跟蹤的智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。自動控制、智能信息管理、數(shù)據(jù)挖掘、智能機(jī)器人堆碼垛、移動計算等技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)在倉儲物流領(lǐng)域的主要應(yīng)用。[3]人們迫切需要一種低錯單率和低人工成本，同時提高倉儲系統(tǒng)的整體運(yùn)轉(zhuǎn)效率的新型智能自動化倉儲物流。在這樣的背景下，以倉儲物流機(jī)器人代替人工進(jìn)行揀選工作的智能倉儲系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，而智能倉儲系統(tǒng)中如何有效地對倉儲物流機(jī)器人進(jìn)行調(diào)度，使其高效地完成訂單任務(wù)，成為智能倉儲系統(tǒng)能否最終實現(xiàn)的關(guān)鍵問題。

1.2智能倉儲物流機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)目前智能倉儲信息化、無人化和智能化應(yīng)用需求，設(shè)計一種智能倉儲系統(tǒng)，如圖2所示系統(tǒng)構(gòu)成圖，其包括貨架單元、門控單元、自主移動作業(yè)機(jī)器人、視頻監(jiān)控單元和綜合控制單元。貨架單元：設(shè)有貨物感知傳感器，識別貨架的貨物狀態(tài)。自主移動作業(yè)機(jī)器人（以下簡稱AGV）：采用激光自主導(dǎo)航+視覺伺服自主完成貨架的搬運(yùn)。門控單元：設(shè)有聯(lián)動控制器。視頻監(jiān)控單元：內(nèi)嵌目標(biāo)識別算法。綜合控制單元：通過無線網(wǎng)絡(luò)獲取和聯(lián)通各單元，執(zhí)行控制和調(diào)度AGV作業(yè)任務(wù)和倉庫數(shù)據(jù)更新及用戶管理（出入庫、盤庫、報警和信息分享）。通過貨架貨物感知傳感器來識別貨架上貨物狀態(tài)，通過無軌導(dǎo)航AGV及其視覺感知模塊來識別和自主搬運(yùn)對應(yīng)的貨架并搬運(yùn)到目的地，通過門控單元和視頻監(jiān)控單元上的感知傳感器識別倉庫內(nèi)工作狀態(tài)，響應(yīng)和監(jiān)管AGV搬運(yùn)貨架作業(yè)的進(jìn)出庫聯(lián)動和狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過綜合控制單元控制和調(diào)度。

1.3智能倉儲物流機(jī)器人系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程

如圖3所示，倉庫管理人員通過PC/呼叫終端下發(fā)貨架搬運(yùn)任務(wù)，綜合控制單元接收任務(wù)指令后，通過其倉儲信息管理模塊收集貨架單元上貨物的狀態(tài)信息，確定狀態(tài)信息后，綜合控制單元內(nèi)任務(wù)調(diào)度模塊根據(jù)AGV的狀態(tài)（位置、工況）信息，給AGV下發(fā)搬運(yùn)貨架的作業(yè)任務(wù)。接收到綜合控制單元下發(fā)的任務(wù)后，對應(yīng)的AGV根據(jù)作業(yè)任務(wù)，自動規(guī)劃搬運(yùn)路線，并將搬運(yùn)路線回傳到綜合控制單元，再由綜合控制單元輸出給門控單元，控制對應(yīng)的門控單元控制門的開啟。視頻監(jiān)控單元，實時監(jiān)測倉庫貨架、門、AGV和人員及其他目標(biāo)的動態(tài)信息，并記錄回傳到綜合控制單元，這一過程中對異常圖像信息進(jìn)行識別告警。本系統(tǒng)通過智能無軌AGV實現(xiàn)倉庫柔性快捷部署，通過與倉庫物資、自動化設(shè)備的智能聯(lián)動，實現(xiàn)倉庫管理的無人化和智能化管理，滿足了目前各類倉庫智能倉儲系統(tǒng)的應(yīng)用需求。

2智能倉儲物流系統(tǒng)優(yōu)化未來發(fā)展方向

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和市場的不斷發(fā)展，智能機(jī)器人在未來物流的各個領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍和規(guī)模都將不斷擴(kuò)大；智能機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展將會隨著競爭和需求而不斷進(jìn)步。未來，在物流領(lǐng)域如何不斷提高效率，節(jié)省更多的時間成本到主流事務(wù)上去，必將成為各個企業(yè)和公司的一個痛點。2020年，國內(nèi)的自動化物流系統(tǒng)市場規(guī)模預(yù)計將超過1000億元，未來幾年行業(yè)增速有望保持15%以上。智能倉儲機(jī)器人很好地證明了人工智能的無限可能性，因此，智能倉儲機(jī)器人在未來的發(fā)展前景將不可估量。

2.1智能倉儲機(jī)器人系統(tǒng)成本的優(yōu)化

智能倉儲機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)硬件設(shè)備占據(jù)了企業(yè)投入的重要份額，其中包括前期的產(chǎn)品系統(tǒng)采購，后期的運(yùn)營成本投入，對一般的中小倉庫企業(yè)帶來巨大的資金成本投入壓力，因此對于上游的機(jī)器人企業(yè)要不斷降低機(jī)器人的制造和使用成本，為倉庫使用企業(yè)進(jìn)行減負(fù)；同時中小倉庫企業(yè)要努力做好倉儲標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，從倉儲管理理念和制度上不斷規(guī)范倉儲管理，對城區(qū)域倉儲需求少的中小倉庫企業(yè)，企業(yè)之間建立聯(lián)合倉儲集散基地，做模塊化智能化倉儲管理基地，一方面減少智能倉儲機(jī)器人的定制化設(shè)計成本，最大化提升智能倉儲機(jī)器人使用價值，使其工作飽和；另一方面也減少倉庫之外的物流運(yùn)輸成本，這樣也會加快整個區(qū)域的智能倉儲物流大系統(tǒng)的建設(shè)。

2.2智能倉儲機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)維人才培養(yǎng)

智能倉儲機(jī)器人系統(tǒng)的后期使用維護(hù)是目前機(jī)器人企業(yè)和倉庫管理企業(yè)共同面臨的挑戰(zhàn)，由于智能物流系統(tǒng)具有動態(tài)性、不可預(yù)見性等諸多特點，因此在倉庫實際使用中，會出現(xiàn)諸多問題，如機(jī)器人突然失去連接，不能運(yùn)行或出現(xiàn)異常工作等問題，再因智能倉儲物流機(jī)器人涉及機(jī)、電、光、熱和算法等多學(xué)科交叉綜合知識，導(dǎo)致一般的倉庫管理人員無法獨自完成機(jī)器人的運(yùn)維工作，給智能倉儲物流系統(tǒng)的普及和發(fā)展帶來一定的阻力，因此加大對智能倉儲機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)維人才隊伍的培養(yǎng)具有重大意義，尤其是倉儲行業(yè)在職人員和相關(guān)專業(yè)的高校學(xué)生成為未來智能倉儲機(jī)器人系統(tǒng)重要支撐力量。

2.3智能倉儲機(jī)器人系統(tǒng)信息通道融合

智能倉儲機(jī)器人是智能倉儲物流系統(tǒng)的核心，需要和倉車內(nèi)所有的物資、貨架、門禁、碼垛機(jī)、掃描設(shè)備等進(jìn)行信息聯(lián)通和任務(wù)調(diào)度，目前的倉庫自動化設(shè)備很多通信協(xié)議、接口和信息化系統(tǒng)很難實現(xiàn)互通，導(dǎo)致機(jī)器人廠家需要全盤打通信息，一方面影響效率，一方面導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)環(huán)節(jié)的不穩(wěn)定和不可控因素的增多，因此打造一個智能倉儲物流系統(tǒng)，需要一個統(tǒng)一物聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，同時設(shè)備商之間要共同打造統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

3結(jié)論

智能倉儲物流機(jī)器人的運(yùn)用極大提升了倉儲配送物流的作業(yè)效率和準(zhǔn)確性，本文為其適于各類倉儲布局和貨物搬運(yùn)調(diào)度管理等應(yīng)用需求，研究設(shè)計基于自主移動作業(yè)機(jī)器人的智能倉儲物流系統(tǒng)，同時提出未來智能倉儲機(jī)器人的發(fā)展方向，隨著物流市場的不斷發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)器人必然會得到廣泛的運(yùn)用，機(jī)器人的發(fā)展將會隨著競爭和需求而不斷進(jìn)步，對整個倉儲物流行業(yè)的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]傅雅男，李朝敏.淺談物流視角下的智能倉儲機(jī)器人的運(yùn)用與改進(jìn)[J].商場現(xiàn)代化，2018（23）：77-78.

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[3]徐云春.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在倉儲物流領(lǐng)域的應(yīng)用分析與展望[J].中國市場，2016（32）：140-141.

作者:曽驥 韓巍 單位:浙江大學(xué)濱海產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院