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仓储物流机械人研究中保存的问题与对策剖析

来源：本站 | 宣布日期：2023-02-25

0 引言

近年来，随着我国电子商务行业生长的越来越迅速，对电商物流需求也随之不绝提高 。2018年，我国社会物流总额为283.1万亿元，同比增长6.4%,2019年我国社会物流总额达298.0万亿元 同比增长5.9%,电子商务已经成为拉动经济增长的重要方法 。中国物流业近年来生长迅速，但整体质量却禁止乐观，由于运输历程的庞漂后不绝提高，人工经常泛起送错或延误的现象，同时还伴有交通宁静和情况问题，我国的物流本钱占据产品自己价值40%左右，而在经济较兴旺的国家，其物流本钱一般只占产品的约四分之一[1] 。国际上物流仓储机械人已批量应用，作为电商标杆企业的亚马逊，在2013年宣布了用于分拣的轮式移动机械人FIVA，以并联方法实现了大规模“货到人”式分拣，为电商的仓储和分拣带来了革命性的变革 。

本文对我国仓储物流机械人的生长现状进行介绍，介绍了它的三个优点：可以提高事情效率，提高货仓的利用率以及降低分拣的过失率 。剖析了目今仓储物流机械人在生长中遇到的问题及其原因，并针对这些问题制定了相应的对策 。希望可以通过解决这些问题，使仓储物流机械人的制造和使用本钱降低，可以在更多的企业获得普及，节约人工本钱提高企业竞争力 。

1 我国物流仓储机械人的生长现状

我国物流机械人从上个世纪60年代开始生长，可是受制于经济情况市场规模等方面的影响生长进度较为缓慢 。我国物流机械人市场还处于初级阶段，市场空间巨大[2] 。近年来在“中国制造2025”等种种政策的包管下以及我国电子商务的快速生长下，对仓储物流机械人的需求也越来越大，仓储物流机械人的应用场合也在不绝扩大 。

我国目前的物流仓储机械人主要应用在物流行业，按作业环节和技术角度来划分主要是两大类，一类是应用于物品码垛、拆垛、分拣包装等环节的工业机械人 。另一类是用于搬运、分拣环节的轮式移动机械人 。

1.1 用于物品码垛、拆垛、分拣包装等环节的工业机械人

1.1.1 码垛机械人

码垛机械人卖力完成在托盘上对货物进行码垛的事情，码垛机械人不但事情时间长并且精度和负载能力都要凌驾人事情业的方法 。他可以凭据差别类型的货物，进行差别形状的堆叠 。目前单台码垛机械人的事情效率凌驾了2500件/小时 。

1.1.2 拆垛机械人

拆垛机械人的事情是将托盘上的货物拆成单件 。与机械人的码垛相比，拆垛的操作难度更大 。在拆码环节，利用3D视觉体积丈量系统实时扫描垛型最上层的物料信息，输出拆垛指令信息给机械人系统，资助机械人完成拆垛作业[3] 。码垛机械人的要害部位技术近年来取得了一定的突破，大大增强了码垛机械人的效率和适应性 。目前单台码垛机械人的事情效率凌驾了2500件/小时 。

1.1.3 分拣机械人

分拣机械人是一种可以快速进行货物分拣的设备 。分拣机械人在接到订单后，可以快速定位出商品在货仓的具体位置，然后计划出最优的拣货路径，拣货完成后将货物送到打包台[4] 。目前分拣机械人在食品加工行业中应用较为广泛，近年来在烟草商业物流中心的卷烟分拣配送中也获得了推广应用 。分拣机械人技术关注点主要集中在图像识别的可靠性方面 。

1.2 轮式移动机械人

自动引导车(AGV)是装备有电磁或光学等自动扶引装置，能够沿划定的扶引路径行驶，具有宁静�；ひ约爸种忠圃毓πУ脑耸涑盗�[5] 。自动引导车可以分为两类：一类是有轨引导车，这种设备运行前需要铺设好轨道，只能沿轨道移动；另一类是无轨引导车，它不需要铺设轨道，可以自主寻找最优路线智能化水平更高 。

1.3 仓储物流机械人在其他行业的应用

目前，我国仓储物流机械人在其他行业也有应用 。在制造业方面，仓储物流机械人可以高效、准确的搬运物料，搬运的路线可以凭据实际情况的变革进行实时的调解，已广泛应用于汽车制造工业 。应用于邮局和口岸码头，这些场合的物品运输量大、动态性强，仓储物流机械人的自动化、智能化等特点正好可以满足上述要求，我国1990年于上海邮政枢纽开始使用AGV，完成邮品的搬运事情[6] 。应用于危险场合和特征行业，在军事上物流仓储物流机械人可以装置上摄像头进行地形探测和战场排雷，减少士兵的伤亡 。在钢铁厂仓储物流机械人用于炉料的运输，大大减轻了工人的事情量 。

2 仓储物流机械人的优点

仓储物流机械人作为智慧物流的一个重要环节，顺应了当今数字经济时代的生长需要，并且为物流企业解决高度依赖人工、快递分拣效率等问题翻开了突破口 。目前世界上的电商巨头已经在仓储配送中应用仓储物流机械人 。它的优点主要可以归结为以下三个方面 。

2.1 节约人工本钱

仓储物流机械人可以自行对货物进行分类装盒并进行投递，事情人员只需要通过手里的操作终端下达命令即可 。与人工相比仓储物流机械人的事情时间更长每次运输的负重也更大，只要电池有电就可以一直事情，充电相间较短，并且它可以利用设定好的程序来寻找最短运输路线 。京东最新研制的DELTA机械人的分拣速度为3600次/小时，是人工拣选效率的5到6倍，配合高速提升机，吞吐量可达1600箱/小时，效率是人工收支库的10倍[7] 。

2.2 提高货仓利用率

物流工业对土地的需求量很大，需要大宗的土地建立货仓进行货物的中转，可是由于土地资源具有稀缺性，限制了物流工业的生长 。目前国际上最新的物流仓储机械人可以统计商品的需求量，然后凭据需求量对货物进行摆放，需求量高的他们放在上面需求量较低的放在下面，以便可以在最短的时间内取放货物 。凭据统计，如果应用仓储物流机械人，在包管同等贮存能力的条件下，可至少节约70%以上的土地和80%以上的劳动力[8] 。

2.3 降低过失率

物流行业的事情量大，订单繁多且货物情况庞大，纯粹的依靠人工进行分拣配送经�；岱浩鸹跷锷ナШ团渌屯苫惹榭� 。现有的机械人按有两个摄像头，一个朝上用于读取货物的二维码，另一个朝下用来读取坐标，每个二维码对应一个货架，这样一一对应比人工分类更准确[9] 。亚马逊，2012年在各个货仓安排物流机械人Kiva，可将货架从仓储区移动到拣货的货仓员工面前，事情准确率抵达99.99%[10] 。杭州空港园区的跨境智能货仓装备仓储物流机械人后拣效率有原来的150件/小时提升到350件/小时，作业的蜕化率比整体行业降低了近50% 。

3 目今我国仓储物流机械人目今面临主要问题及成因剖析

3.1 企业对仓储物流机械人的认知度不敷的问题

机械人在我国的应用与欧美等兴旺国家相比另有很大差别 。大大都物流企业尤其是中小物流企业对仓储物流机械人的了解并未几，他们并不了解仓储机械人的相关信息、也不了解仓储物流机械人能给他们带来多大的效益 。这就影响了仓储物流机械人在我国的引进与推广 。

3.2 维修困难问题

物流仓储机械人一旦泛起问题，企业想对机械进行维修比较困难 。主要有两方面的原因：一方面原因是一些仓储物流机械人体型较大，人工进行移动比较困难 。另一方面原因是仓储物流机械人内部线路比较庞大，没有经过培训的员工基础不懂没有步伐修理，需要联系厂商的售后人员进行维修，所消耗的时间较长影响企业绩效 。

3.3 宁静问题

由于货仓的货架安顿的比较密集，仓储物流机械人在运行的历程中可能因为安排货物的托盘不敷大搬运货物码放的不整齐导致整体重心偏移，如果操作人员没有实时发明，可能会侧翻碰倒货架，造成工业和人员损失 。

3.4 本钱问题

仓储物流机械人从设计到制造，是一个系统的工程费时辛苦 。国产机械人的性能、质量 与兴旺国家的机械人产品还保存较大差别，变速器、控制器、传感器等焦点部件亟待突破[11] 。并且差别的用户对仓储物流机械人有着差别的需求 。这些原因导致仓储物流机械人的品种繁多，零部件质量低，结构性差 。倒运于企业的批量化生产，本钱难以降低 。目前，我国牵引式物流搬运车均价41.5万，凭据十年折旧每年4.15万，一个搬运工人每个月平均人为6000元，虽然从恒久来看牵引式搬运车可以给公司带来更多的效益，可是中小型物流企业资金比较紧张物仓储物流机械人的价格照旧偏高 。

3.5 技术问题

机械人带载运行稳定性差，容易泛起无法举升货架或行驶轨迹偏移等问题[12] 。古板的仓储物流机械人路径计划设计是以蚁群算法为主，这种算法耗时较长效率低，在使用仓储物流机械人在货仓里搬运货物时，当只有一台机械人运作可以做到最短路径搬运货物，可是在企业实际运行中往往需要大宗的仓储物流机械人同时进行搬运，由于园地有限很难实现所有的机械人都做到最短途径的搬运 。在企业的实际运行中发明，有时候仓储物流机械人会在运行历程中脱离预设线路爆发追尾事故 。

3.6 仓储物流机械人可靠性的问题

仓储物流机械人的事情主要是进行货物的码垛、拆垛以及运送，因此对事情精度要求比其他类型的机械人要低 。可是由于工业生产和物流运输的运输量较大，并且抓取、搬运、码放行动不绝重复，这就要求码垛机械人具有较高的运动平稳性和重复精度，以确保不会爆发过大的累积误差[13] 。

4 解决对策

为了解决上述问题，加速仓储物流机械人在我国的生长速度，本文提出以下解决步伐：

4.1 转变企业看法

加大对仓储物流机械人的宣传和推广力度，企业应该实时转变落后看法，引进相关人才，降低企业物流治理的本钱 。企业组织人员去物流自动化水平较高的企业旅行，别的对全体员工进行按期培训，了解仓储物流机械人的相关信息，对相关的理念技术进行普及教育，确�；等嗽谝罂梢苑⒒幼詈榱髌降淖饔� 。

4.2 对机械人进行�？榛�

研发企业提高技术，对机械内部线路进行�？榛�，优化结构使线路变的更为简单 。配备产品说明书，对机械经常泛起的问题进行说明并给出具体的解决计划 �；等酥圃焐谈蹬浔副赣玫南呗纺？�，物流企业在接收到设备之后对企业内部维修人员进行培训，当机械泛起故障时企业维修人员可以进行简单的维修或者更换备用�？� 。

4.3 适当拓宽托盘增强人员维护

可以通过对物流机械人上方托盘进行适当拓宽的方法，改善在搬运货物时机械人重心不稳的问题；对货架进行加固，货架上的货物堆放不宜过多可以通过仓储物流机械人勤拿勤放，既提高了货架的使用效率又降低了危险性；安排人员准时巡检，发明有货物码放不整齐的情况实时重新摆放 。

4.4 建立系统化的仓储物流机械人制造体系

建立标准化、系统化的仓储物流机械人软件和硬件体系，可以降低机械人的从设计到制作的用度 。政府制定相关的行业标准，使企业规范化运作，同时出台相关政策勉励企业对芯片和传感器等器件的研发，提高器件国产化水平降低生产本钱 。

4.5 装置感应装置并优化路径计划算法

在机械人的周围装置一圈感应装置，可以进行全方位的感应，制止了机械人的相互碰撞 。目前的物流机械人是接纳扫地贴码进行运作的，如果可以能研发出红外线式机械人，通过红外寻找最短路径，制止需要避让其它机械人而绕远路，这样就能大大节省机械人搬运时间，提高拣货效率 。为了提高定位盘算的盘算效率，定位所需的情况数据将通过对部分信息进行预处理，进行快速盘算和定位，这样不但节省了大宗的运算时间，同时也包管了位置信息的刷新速率[14] 。

目前，已经有许多关于路径计划算法的研究 。例如：基于禁忌搜索的路径优化算法、使用革新蚁群算法进行路径优化、基于鲸优化算法的路径计划等等，这些算法可以提高搜索的准确性，解决机械易锁死的问题 。可是这些算法计划较为庞大，运算量较大还需要进一步革新以适应企业在实际运行中的需求 。

4.6 研发新型技术

研发视觉、力觉、温度传感器等多种传感器融合的技术，使其对目标周围情况进行建模，丈量物体的实际参数及位置，判断出应该用何种加持方法和力度进行搬运，同时优化算法，提高机械的剖析和纠正误差的能力，对操作中泛起的误差进行实时的纠正 。

5 总结

仓储物流机械人代表着现代物流行业的生长偏向，其主要优势是提升货物搬运效率节约人力本钱，使得古板物流企业从治理到业务爆发根天性的改变 。仓储物流机械人是物流行业与智能机械人技术的融合产品，能够完成物流领域中差别环节的任务[15] 。我国作为世界机械人第一大市场，机缘与挑战共存，目前我国的仓储物流机械人研发本钱、技术和焦点器件的制造都和欧美国家有一定的差别，可是只要我们认清形势，确定目标，攻克焦点技术和器件，相信通过政府和科研事情者的配合努力一定可以在不久的将来实现物流仓储机械人的大规模使用 。


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