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聚焦工業4.0時代智能物流機器人來勢洶洶

中國物流業正努力從勞動密集型向技術密集型轉變，由傳統模式向現代化、智能化升級，伴隨而來的是各種先進技術和裝備的應用和普及。當下，具備搬運、碼垛、分揀等功能的智能機器人，已成為物流行業當中的一大熱點。許多人相信，在多重因素驅動之下，來勢洶洶的智能機器人擁有著廣闊的應用空間，甚至會對物流運作模式和整個物流體系變革產生深遠影響。　　　　機器人涌進倉庫　　　　“在近五年乃至十年來，中國的機器人如雨后春筍般蓬勃發展，背后主要有兩點主要原因：一是近五年來中國的人口紅利已經消失，二是高質量、高附加值的需求。”德馬泰克中國方案規劃總監鄧建一表示，隨著電子商務高速發展帶來物流業務量大幅攀升，以及土地、人力成本的快速上漲，智能化的物流裝備在節省倉庫面積、提高物流效率等方面的優勢日漸突出，因此越來越受到企業青睞，其中機器人就是一個典型代表。　　總體來看，目前在倉庫中廣泛應用的機器人，主要以承擔著搬運、碼垛、分揀等功能的機器人為主。　　　　AGV機器人　　　　AGV在國外的應用時間較早，目前已經在制造業、港口、碼頭等領域得到普遍應用，在國內逐漸也有部分企業重視并應用AGV來完成一些簡單的搬運任務。作為一種柔性化和智能化物流搬運機器人，目前以亞馬遜的Kiva機器人最具代表性，國內企業方面也紛在紛推出各自的產品。AGV機器人在我國汽車汽車制造業（主要是零部件制造）應用較高，其次在電力、煙草、乳品和飲料等行業也都有應用。可以說，AGV機器人是物流裝備中自動化水平最高的產品，是物流自動化系統中最具有柔性化的一個環節，幾乎囊括了所有物流裝備的技術。　　　　碼垛機器人　　　　碼垛機器人主要有直角坐標式機器人、關節式機器人和極坐標式機器人，碼垛機器人能適應于紙箱、袋裝、罐裝、箱體、瓶裝等各種形狀的包裝成品碼垛作業。從效率上說，碼垛機器人不僅能承擔高負重，而且速度和質量遠遠高于人工。從精度上看，每一臺碼垛機器人都有獨立的控制系統，極大地保證了作業精度，完全可以滿足物流碼垛作業的定位要求；從穩定性上講，目前最先進的碼垛機器人已經達到5軸和6軸，通過相應的科學、合理的剛性機械本體設計，使得機器人本體不僅適應高負重、高頻率的碼垛作業，還能適應分揀繁瑣、靈活性高的作業要求。　　分揀機器人　　　　揀選作業是由機器人來進行品種揀選，如果品種多，形狀各異，機器人需要帶有圖象識別系統和多功能機械手，機器人每到一種物品托盤就可根據圖象識別系統“看到”的物品形狀，采用與之相應的機械手抓取，然后放到搭配托盤上。目前抓取分揀機器人在倉儲物流應用不是很多，但有著廣闊的應用空間。　　　　機器人影響物流過程　　　　目前談論最多的“智能機器人”是由工業機器人發展而來，而我國早在30年就研發出第一代工業機器人。只是經過發展變革，如今的智能機器人已經很有大不同。　　　　實際上，應用于物流中的機器人發展到今天，大致可分為三代：第一代物流機器人主要是以傳送帶及相關機械為主的設備，為機器人原型，實現從人工化向自動化的轉變。第二代機器人主要以自動導引車（AGV）為代表的設備，通過自主移動的小車實現搬運等功能，以亞馬遜Kiva機器人為代表，該類型機器人依托AGV小車技術，實質上仍然需要人工完成揀選貨物操作，效率仍有待提升。第三代機器人在第二代基礎上，增加了替換人工的機械手、機械臂、視覺系統、智能系統，提供更友好的人機交互界面，并且與現有物流管理系統對接更完善，具有更高的執行效率和準確性。例如Fetch&Freight等機器人產品，實現了從自動化到智能化的轉變，由移動車體、機械臂和機械手組成，具備高度的自主性，能夠完成多種功能如物體識別、抓取、分揀及運輸等。　　“智能機器人”之所以被冠以“智能”，并非只具有一般編程能力和操作功能的機器人，而是因為具有相當發達的“大腦”，利用中央處理器和傳感器，進行導航與定位、路徑規劃、智能控制。大多數專家認為，智能機器人至少要具備三個要素：一是感覺要素，用來認識周圍環境狀態；二是運動要素，對外界做出反應性動作；三是思考要素，根據感覺要素所得到的信息，思考出采用什么樣的動作。　　　　智能機器人的出現，必將改變傳統的物流運作模式，其中包括：減少從訂單到交貨的時間。機器人將會讓訂單從生產設施到分揀機器人到貨盤到包裝、尺寸定價到裝卸碼頭到集裝箱的運輸過程更加便利；減少錯誤和對逆向物流的需要，機器人記錄海量數據和以精準的精度審查數據尋找錯誤的能力，無疑會減少物流過程中訂單信息錯誤的發生，而所產生逆向物流的需求將會減少；減少勞動力負擔，機器人的使用將會減輕員工所承擔的體力勞動，例如長時間行走、裝卸和搬運超重產品等等。此外，機器人不需要食物和水，可以全天候工作，并且通過互聯網能與其他設備連接，這些對于傳統的物流模式都將產生重要影響。　　　　各方企業爭相創新　　　　盡管我國智能機器人市場仍處于發展初期，但市場參與者顯然都已看到了潛在的機遇，2016年各方企業都在加緊進行產品研發和推廣，其中既包括德馬泰克、Swisslog等國際企業，也包括新松、機科發展等國內領先企業，還有近年來發展迅速的快倉、遠能等新興企業。　　　　作為國內機器人產業的領導企業，新松機器人自動化股份有限公司，在7月舉行的2016中國國際機器人展上，攜全線新品盛裝亮相，其中包括打破國外壟斷國內首創的重載復合機器人。　　　　隨著復合機器人市場規模日趨擴大，中、重載復合機器人也成為了市場新的需求方向。目前，新松公司移動機器人負載能力能夠達到80噸，工業機器人負載能力能夠達到500公斤。新松基于在重載領域研發優勢，在國內率先推出了采用麥特納姆輪的重載復合型機器人，其車體負責能力能夠達到2噸，機械手負載能力能夠達到50公斤。該重載復合機器人已經在控制系統、運動單元、搬運單元全部實現國產化，可以實現全方位靈活運行。重載復合機器人研制成功國內首創，在國際上也是率先推出的，標志著國產機器人水平再上一個新的臺階。　　　　2016年一些企業也在跨界進入這個領域。例如，5月25日，美的集團發布公告，公司計劃通過境外全資子公司MECCA以現金方式全面要約收購庫卡集團的股份，希望借此共同開拓機器人藍海。更值得關注的是，9月1日菜鳥網絡也正式發布了一款名叫“小G”的末端配送機器人，身高1米左右，能承載約10～20個包裹，在接受指令后，可自動規劃最優配送路徑，將物品送到指定位置。據菜鳥網絡相關負責人介紹，小G的能力是基于自主感知、智能識別、運動規劃等多項關鍵技術，采用電動驅動方式，單次投遞費用與人工相比幾乎可以忽略不計，同時保證對環境的零污染；與無人機相比，小G載重量大，續航里程高，同時也更為安全可靠。　　　　實際上，菜鳥網絡此次推出機器人并非是心血來潮。據了解，菜鳥網絡在2015年底就組建了“E.T.物流實驗室”，成員包括一批來自全球頂尖高校、科研機構的博士，目標是研發物流前沿科技產品，追求符合未來科技發展的物流生產方式，目前已在末端配送機器人、倉內復雜揀貨機器人矩陣、無人送貨機等多個產品方面取得突破。　　　　我們可以預見，智能機器人的日益普及和高速發展，必將引爆一場倉儲物流智能化的變革，甚至是整個物流行業、制造業、生產和生活方方面面的智能化大革命。但對于目前國內企業而言，應避免在低端產品層面的競爭，需要在智能機器人產品的研發方面投入更多力量。　　　　未來向中高端發展　　　　今年年初，工業和信息化部曾對全國機器人產業情況進行摸底調查，初步統計我國涉及機器人生產及集成應用的企業800余家，其中200多家是機器人本體制造企業，但大部分企業以組裝和代加工為主，產品主要集中在三軸、四軸的中低端機器人。因此，在工業機器人方面，六軸及以上工業機器人產品的規模化、產業化能力的提高將是未來的重中之重。　　　　在工業機器人方面，我國已基本掌握設計、制造、應用過程中的多項關鍵技術，開發出弧焊、點焊、碼垛、裝配、搬運、噴漆等工業機器人。但總體來看，我國機器人產品同國外先進水平還存在一定差距，其中工業機器人在速度、載荷、精度、自重比等方面相對落后，服務機器人在自主決策、腦機接口和智能感知等關鍵技術及前沿技術研究上仍較落后，概念性產品較多、產業化產品很少。　　　　隨著制造業智能化的全面推進，傳統機器人所能完成的工作范圍，無法適應新的制造方式和商業模式，新一代機器人將在數字化車間、智能工廠中扮演更為重要的角色，未來應用空間將更加廣闊。在新一代機器人領域，重點開展人工智能、機器人深度學習等基礎前沿技術研究，突破機器人通用控制軟件平臺、人機共存、安全控制、高集成一體化關節、靈巧手等核心技術，實現智能機器人創新應用。　　　　關鍵零部件是機器人產業發展的基礎，是決定機器人質量、性能的關鍵所在。長期以來，我國機器人關鍵零部件的研發和制造能力還比較薄弱、技術水平較低、性能質量不高，并成為一直以來制約我國機器人產業發展的短板問題。雖然一些企業已經實現了部分關鍵部件的國產化，但在批量生產時的性能穩定性、質量可靠性方面還有待提升，這一問題如得不到解決，將阻礙國產機器人整體質量、性能的提高，影響產品市場競爭力，使產業難以可持續健康發展。　　　　針對國內機器人產業的發展現狀，今年3月工業和信息化部、國家發改委、財政部等三部委聯合印發了《機器人產業發展規劃（2016-2020年）》，指出機器人產業發展要推進重大標志性產品率先突破。其中，“在工業機器人領域，聚焦智能生產、智能物流，攻克工業機器人關鍵技術，提升可操作性和可維護性,重點發展弧焊機器人、真空（潔凈）機器人、全自主編程智能工業機器人、人機協作機器人、雙臂機器人、重載AGV等6種標志性工業機器人產品，引導我國工業機器人向中高端發展。”我們可以預見，智能機器人在物流行業的應用，未來5年將進入持續穩定發展的新時期。