新的市场需求促进物流机器人技术创新

随着物流     机器人   （AGV）应用越来越广泛，市场对产品和解决方案的要求也在不断提高，并集中表现在轻型化、柔性化、智能化等方面。另一方面，随着国内物流机器人企业逐步走向国际市场，向海外拓展，对技术升级的需求也更加迫切。因此，如何更好地满足用户需求，解决业务痛点，在提高作业效率的同时降低成本，成为物流机器人产品技术及解决方案创新的重点所在。

本刊在对物流机器人的持续关注中，曾对物流机器人系统构成及特点、主要技术发展及创新等内容进行了详细报道，在本专题中，本文主要罗列了物流机器人自身发展对技术的需求和用户对物流机器人应用的几大需求，以及为满足该需求几家主流物流机器人企业推出的最新产品或动向，希望借此管中窥豹洞悉目前物流机器人行业的主要技术发展方向。

 一、满足自身技术升级的需求

物流机器人通常由机器人本体、驱动系统以及控制系统组成，涉及多种软硬件核心技术，因此，要在竞争越来越激烈的市场中谋得更大发展，在技术上不断创新升级对于物流机器人企业而言是至关重要的。例如，在机器人本体方面，需要通过技术实现其稳定快速的行走，这就对导航等技术提出了更高的要求。尽管目前二维码技术可以在识别精度和成本之间做到很好的平衡，性价比高，但是各物流机器人企业也在不断研究更加先进的导航技术，如SLAM导航、视觉导航、自然导航等。此外，机器人对地面的适应性、承载能力、机器人结构的紧凑程度等都是拉开技术差距的重要因素。在软件系统方面，随着物流机器人在单个项目中越来越大规模的应用，对算法的要求也越来越高；同时还要求机器人系统能够更好地满足客户业务需求，对WMS系统的能力也提出了更高的要求。不仅如此，整个物流机器人系统的可靠性以及产品功能的不断完善，也是各物流机器人企业努力的方向。特别是随着中国物流机器人纷纷向海外市场布局，对技术升级的需求会更加迫切。

对于1991年便成功研制AGV并投入实际应用新松来说，目前已经拥有七大类型AGV产品，并掌握了控制系统、导航方式、供电方式等AGV核心技术。未来软硬件创新研发双管齐下将成为新松AGV主要技术升级方向。如，将多机器人协调调度技术、导航定位技术应用于移动机器人、工业机器人，使其运行更精确，作业更可靠；另一方面，加强应用软件的开发，基于大数据、人工智能技术实现设备应用与生产工艺的进一步优化。

除了自身对技术升级的渴求，物联网、5G等新技术也在影响着物流机器人行业的技术发展。昆船物流高级专家赵立表示，中国已在2019年正式进入5G商用元年，5G的性能目标是高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接，5G的应用推广必然对AGV行业整个架构带来改变。主要体现在6个方面：

1）通讯系统解决方案将发生重大改变，传统WiFi方案存在的接入受限、漫游切换可靠性差、小车停驶等问题有望得到彻底解决；

2）万物互联成为可能，物联网的成功实施，使用户AGV系统与设备运行有关的各类数据采集有了可靠渠道，为AGV系统全生命周期的远程运维提供了坚实的基础；

3）5G技术为解决大容量、低延迟、高可靠无线通讯提供了可实现的解决方案，AGV大规模集中调度有了坚实的基础；

4）新的调度模式得以涌现，可能为AGV系统带来崭新变化；

5）低成本分布式控制AGV系统将成为可能，AGV单机成本将大幅下降；

6）为AGV小车多机协同提供了一种简单可行且低成本的解决方案。据他介绍，目前，昆船物流正从AGV单机模式、分布式的系统调度和原有调度系统升级、AGV通讯系统的构建等方向研究5G技术应用对AGV产生的影响。

 二、满足多样化作业场景的需求

物流场景多样复杂这是不争的事实。这种多样化一方面表现在作业环境上，同时也表现在不同行业、不同产品以及不同业务类型和订单结构上。

对于作业环境，主要表现在仓库地面结构多种多样，仓库环境复杂，包括连廊、电梯、爬坡等多种场景，为了更好地让物流机器人适应各种地坪和环境，对物流机器人的结构设计提出了更多的要求。此外，随着土地成本的进一步上升，为充分利用空间，越来越多的客户对仓库进行设计时，希望尽可能减少通道空间；同时越来越多的客户采用多楼库设计。这就对物流机器人的性能也提出了更高的要求，如更小的转弯半径，更轻薄，更灵巧等等。

针对不断变化的市场需求，各物流机器人企业开始在多方面进行创新。例如，快仓近期推出的第三代智能机器人“刀锋M40”便在底盘设计上进行了创新，采用“双段式”底盘设计，将原本主动轮加弹簧的底盘设计方案升级为双段浮动式底盘和分置式多连杆顶升一体化设计。

所谓“双段式”设计，是指将底盘分为结构相互独立，互不影响的“前段底盘”和“后段底盘”两部分，中间使用铰链相连接，形成“浮动式底盘”，当地面出现起伏造成的垂直运动可以被中间铰链系统抵消掉。同时，“前置底盘”的主动轮距离前部支撑从动轮距离极短，可以显著减少由于地面凹凸不平造成的主动轮抓地力损失，有效提升主动轮抓地力，保持货架运输过程中的稳定性。该产品最高运行速度2.3米/秒，最快顶升时间1.8秒。按照客户的单仓通量达到10万+的仓库，”刀锋”M40每天运行20公里，耐久续航可超过7年。

国自机器人新推出的物流机器人SLIM不仅重新定义叉式AGV，也针对性地解决了客户对跨楼层作业的需求。

据国自机器人销售总监孙开顺介绍，由于目前市场上绝大部分叉式AGV是由传统叉车改造而来，定制要求高，改造成本大，同时传统叉车是针对人工操作设计的，对于自动搬运AGV来说存在不需要的部件。此外，传统叉车通常转弯半径较大，对通道要求较宽，一般要求3米以上。针对这些问题和用户多层楼库使用的需求，SLIM采用颠覆传统叉车外观的设计，以小载大，结构紧凑，SLIM自重仅590kg，车体宽度882mm，最大荷载达1400kg，起升高度达到1.6M，转弯半径仅2米。另外，多楼库作业意味着需要物流机器人能够跨楼层作业，因此SLIM也可以进电梯作业，实现多楼层运行。

 三、满足特殊行业需求

从各行业对物流机器人的需求来看，除了电商、制造等行业需求强烈外，冷链行业在市场规模不断扩大的趋势下，由于作业环境的特殊性，近今年正加速向自动化、智能化物流发展，对物流机器人的需求成为必然。但同时也是因为冷链物流的特殊性，如低温作业环境、空气湿度大地面易打滑、电池和材料都容易受损影响产品性能，成为物流机器人在冷链领域应用的瓶颈所在。

鉴于庞大的冷链市场规模和发展潜力，随着我国物流机器人公司整体实力的上升，不少公司也在积极布局这一市场。如，快仓今年正式发布低温智能仓储机器人，可在-25℃～0℃的低温冷库中运行，满足低温环境下的拣选、搬运和整箱出库，同时支持跨温层作业，拣选或分拣作业，甚至是复杂的组装作业、多模式混合作业，以及满足客户的个性化需求。

除快仓外，越来越多的国内外物流机器人企业也瞄准这一市场。例如，德马泰克针对目前中国市场的需求变化推出的三大类物流机器人，其中一种便是聚焦冷链行业的低温物流机器人，可以在-35℃的环境下高效作业。

 四、满足更低成本的需求

成本降低始终是用户和物流机器人企业共同关心的话题。用户不断将自身面临的成本压力转嫁到物流机器人企业身上，物流机器人在满足用户需求和寻求自身更大发展，进一步拓展市场份额等维度上，也在不断寻求更低的成本。要满足这一目标，不仅仅需要寻求更加适合的合作伙伴，更需要在技术上不断提升和创新。

例如，雷达技术被广泛应用于物流机器人的定位、避障和导航等。综合行业应用来看，目前雷达技术多为激光雷达，激光雷达是定位精准度最高的方式之一，并且地面无需其他定位设施，行驶路径可灵活多变，能够适合多种现场环境。但是此项技术成本太高也是行业公认的其最大缺点之一。针对降低成本的需求，牧星智能正在研究视觉雷达这一创新技术。据牧星智能CEO刘明介绍，视觉雷达有单目摄像头和双目摄像头两种形态，可以实现物流机器人正前方6～10米，高度1米左右，开口130°角范围的监控，且其非可见光属性可以使机器人在晚上运行而不受影响。刘明强调，这一技术的实现必然会大大降低物流机器人的整体成本，同时对整个雷达技术而言也是一种颠覆。

除了通过创新雷达技术降低成本外，据刘明介绍，目前行业内也开始出现SLAM算法芯片化，由于可以大大降低成本，有望在行业内普及推广。

SLAM（SimultaneousLocalizationandMapping）技术是行业内典型的导航技术创新，指的是在不具备周围环境先验信息的前提下，让AGV在运动过程中根据自身携带的传感器和对周围环境的感知进行自身定位，同时增量式构建环境地图。通过SLAM技术，可以提高AGV的自主能力和环境适应能力，使AGV可以在未知的环境中进行自主定位和导航。SLAM导航可以不需要预先铺设任何轨迹，方便导航路线的更改，并实现实时避障，有助于实现多AGV的协调控制。正是基于以上诸多优势，该技术在近两年引起行业高度关注。

但刘明进一步谈到，SLAM算法是行业核心技术，只掌握在少数厂家手中，大部分物流机器人企业通过购买这些厂家的SLAM模块来开发产品，成本较高。因此在成本压力下，随着技术的不断发展，目前行业内已经开始出现将SLAM算法芯片化的公司。这也就意味着，物流机器人公司今后只需购买成熟的SLAM算法芯片即可，成本会大幅降低，有望在行业内普及性推广。

 五、满足物流智能化的需求

智能化、智慧化是整个物流行业的发展方向。目前，随着物联网、AI、5G等新技术的发展与应用，物流机器人也需要与之结合实现更多、更强的功能从而满足用户的智能化需求。

除了来源于用户的需求外，随着整个物流机器人市场的不断扩大，如何寻求企业自身更好的发展，如何建立起良好的行业生态等也是物流机器人企业寻求技术升级突破的重要因素。

对于极智嘉来说，除了不断寻求产品的技术升级外，结合AI技术，构建适合客户的智能解决方案也是其重点发力的方向之一。“我觉得机器人产品只是一个技术手段，最终还是要给客户提供智能化的解决方案，提供智能物流的价值。”极智嘉CEO郑勇表示，类Kiva机器人更具价值的创新之处在于，为行业提供了一种崭新的拣选解决方案，通过物流机器人搬运货架来实行“货到人”拣选。对此，目前极智嘉的重点是更多更广泛地了解不同行业客户的物流痛点，在产品创新的基础上，结合AI技术，通过软件、算法来构建智能化的解决方案。例如，极智嘉近期发布了OpenBox智能搬运解决方案和SmartFactory智慧工厂解决方案，满足客户的智能化、柔性化作业需求。

“目前AGV在导航、控制等核心技术方向都日趋成熟，但离‘交钥匙’工程的实现还存在距离。快速交付，易于维护是用户需求的极大体现，开放性、标准化是满足需求的技术手段。”孙开顺表示。基于此，国自机器人除了在物流机器人硬件技术方面不断创新，还于2017年发布了全自主研发的机器人通用软硬件组态平台GRACE。“经过2年的发展，目前不仅国自的各类移动机器人产品均搭载此‘国自芯’，还可以向行业其他产品开放，让更多的行业能快速应用机器人产品，也让机器人技术以最便捷的方式延展到各行各业。”孙开顺强调。

旷视艾瑞思作为智能仓储机器人解决方案供应商，自2018年开始也在积极构建开放的智能仓储机器人平台，力争赋能整个行业。旷视科技收购艾瑞思后提出“AI+IoT”战略，利用自身的人工智能及机器视觉技术优势，优化机器人的设计及产品能力。今年1月，旷视科技发布其首个智能机器人网络协作大脑——河图(Hetu)，并计划投入20亿元与生态伙伴一起，打造完整的机器人行业解决方案。

另外，海神机器人也于2018年提出共建“海神智链”共享机器人云平台，将整合全球优质机器人产品，打造人工智能产业生态共同体，并最终实现全球机器人共享与万物智联。

尽管以上企业仅仅是整个物流机器人行业中的极少一部分，但是通过这些行业探索者的积极尝试和实践，不难看出目前物流机器人行业在技术、产品和整个解决方案上的发展方向。总的来看，提高产品性能，提高运作效率，降低成本，最终为用户提供价值是行业共同的目标，在此过程中，行业各企业正以各自的方式在不同的路径上努力着，不断增强自身的竞争力，也促进行业更大的发展。