貨到機器人揀選：技術升級 前景向好

“貨到機器人”揀選技術作為“無人倉”的核心技術，隨著“無人倉”概念的興起和相關項目的落地而備受關注。兩年前，本刊曾對“貨到機器人”揀選技術進行了深入報道，如今該技術迎來了哪些發展，突破了哪些瓶頸，市場需求如何，趨勢與方向是什么？針對這些問題，我們再次進行了跟蹤。

拆零揀選一直是物流倉儲作業的核心和難點所在。為了持續提高揀選的效率和準確率，拆零揀選技術在幾代物流人的努力下不斷發展，從全人工揀選發展到有自動化設備參與的半自動化揀選（包括“人到貨”以及“貨到人”揀選），再升級為引入機器人（機器手臂）的全自動揀選。在人工成本持續走高，招工愈發困難，特別是2020年新冠肺炎疫情大規模爆發的影響下，物流自動化、智能化、無人化需求進一步凸顯，“貨到機器人”揀選技術也更加受到重視。

技術不斷發展

顧名思義，“貨到機器人”技術主要指的是貨物通過不同類型的自動化設備被送至機器人作業區域（特定視場內）從而完成單件物品的取、放，它與“人（機器人）到貨”相對應。實際上，“貨到機器人”技術不僅僅應用在拆零揀選環節，在收貨環節、存儲環節、復核環節、包裝環節均有相關應用，本文主要探討的是“貨到機器人”拆零揀選技術。

“貨到機器人”揀選的核心在于機器人如何進行貨品揀取和擺放作業，技術難點主要涉及機器人本體控制、夾具和視覺處理三個方面，而貨從哪里來則有多種可能性。因此從系統構成來看，“貨到機器人”拆零揀選系統通常包括存取系統、輸送系統、揀選工作站，以及后臺的軟件系統。其具體表現形式非常豐富，從與機器人銜接的前端自動化系統來看，主要包括AGV/類Kiva機器人、穿梭車（包括多層穿梭車和四向穿梭車）、自動化立體貨柜，以及旋轉貨架、AS/RS、miniload和懸掛鏈等。其中，與穿梭車相配合的“貨到機器人”解決方案更為常見。值得一提的是，與懸掛鏈配合的“貨到機器人”解決方案與前面幾種方式有所不同，它主要以訂單行為目標進行揀選，而其他則主要按訂單揀選。

北京伍強智能科技有限公司董事長尹軍琪表示，存取系統和輸送系統保障的是貨物單元的及時送達和回收，揀選機器人則要保證復雜情況下揀選的準確、穩定和快捷。因此，存取能力、輸送能力與揀選工作站的揀選能力三者共同構成了整個“貨到機器人”揀選系統的綜合能力，如何實現各系統間的能力平衡至關重要。

具體而言，各類存取技術和輸送系統經過多年的發展和豐富應用，大都趨于成熟；但機器人本身運動控制難度較大，加之受制于夾具、3D視覺技術，以及適應的品類還不夠多等因素，成為整個系統的技術瓶頸所在。相較于硬件上遇到的障礙，牧今科技（廣州）有限責任公司（株式會社MUJIN全資子公司）銷售總監黃繼海認為，運動規劃算法和識別算法等軟件層面的瓶頸，以及對客戶業務形態的梳理能力，更加制約“貨到機器人”揀選技術的發展。他指出，物流最大的“不變”就是每天都在變化。即便是同一種SKU，其包裝也有可能出現設計上的不同（如促銷裝、限量裝等），以及外形變化（如擠壓變形等），這就需要軟件和算法的助力。

但總的來看，“貨到機器人”揀選的各項技術及瓶頸正逐步得到突破。尹軍琪以CeMAT ASIA 2020所展示的相關技術為例進行了說明。從存取技術看，類Kiva機器人正朝著單元化和立體化方向發展，大大加快了存取效率；箱式四向穿梭車技術得到突破，市場應用速度加快。從揀選技術看，首先，盡管機械手技術已經非常成熟，但夾具的適應性、穩定性一直是人們普遍擔憂的問題，如今，多夾具自動快換系統已經逐步應用，這將使機械手能根據物品的形狀、尺寸與重量來自動快速更換適用的夾具或吸盤，突破揀選對象多樣化的限制；第二，由于需要通過3D技術完成揀選對象的識別、定位，但此前3D圖像識別問題一直受到技術的限制，難以達到實際應用要求，目前來看，相機與視覺處理系統實現了技術升級，海量SKU無需提前注冊，機器人即可識別出來，在準確性和作業效率方面得以全面提升；此外，軟件技術和機器人控制技術也得到快速發展，尤其是AI技術和數字孿生技術的應用已初現端倪，這些都是最近兩年所取得的進步。

MUJIN通過自主研發的“免示教技術”及領先的視覺識別技術開創了機器人在物流行業的應用新時代。據黃繼海介紹，傳統技術需要專業的機器人工程師進行大量示教，只能進行簡單的重復工作；而搭載運動規劃AI技術的MUJIN系統能夠賦予機器人智能，完全免示教。機器人可以實時按需運動，自動避開障礙及奇異點；此外，機器人還可根據商品的重量和狀態自動調節運行速度及加速度，能夠實現輕拿輕放，有序碼放，靈活應對不停變化的物流場景。

華章“貨到機器人”揀選

此外，在CeMAT ASIA 2020展會上，越來越多的“貨到機器人”技術得到充分展示。例如，梅卡曼德、XYZ Robotics借助深度學習、3D視覺、智能路徑規劃等先進AI技術，全方位展示了其AI+3D視覺智能工業機器人在物流領域的豐富應用場景。伍強智能也重點展示了與穿梭車相配合的“貨到機器人”揀選技術。

應用場景更加豐富

在物流行業智能化發展的總體趨勢下，隨著“貨到機器人”技術的不斷升級，行業對“貨到機器人”揀選技術的態度也由“觀望”逐漸發展為嘗試應用，近年來在電商、服裝、醫藥等諸多領域均有項目落地實施，進入該領域的集成商和設備商也越來越多，“貨到機器人”揀選技術及解決方案逐漸豐富。

據江蘇華章物流科技股份有限公司總經理華聚良博士介紹，目前提供“貨到機器人”系統的企業主要分為四類：第一類是以機器人控制專有技術為切入點，以日本MUJIN和美國RightHand等為代表；第二類主要是針對拆零揀選場景推出產品型解決方案的系統供應商，如KNAPP、華章等；第三類以視覺傳感器為切入點，如梅卡曼德、XYZ Robotics等；第四類以機器人本體為切入點，如ABB、KUKA等。

其中，華章作為國內“貨到機器人”技術領域的先驅，目前已經開發出產品化的機器人揀選標準產品GTR120，據悉，這是一款經過實例驗證的標準化工業級產品，適用于大多數揀選品類，性價比高，性能穩定可靠，并取得CE認證，在歐洲等國家已有項目落地。華聚良進一步強調，未來華章還將進一步關注無示教系統、更完美的機器人動力學控制技術、適應更多場景的夾具和性價比更高的視覺系統等前沿技術，推出更多“貨到機器人”產品。同時他透露，華章即將推出和懸掛鏈結合的HTR200，即結合機器人、穿梭車和懸掛鏈技術的新一代訂單行級“貨到機器人”揀選解決方案。

MUJIN自2012年世界上第一臺搭載運動規劃AI技術、可適配任意品牌機器人的控制器誕生后，不到十年時間已經積累了豐富的案例：2015年，MUJIN自主研發的PickWorker幫助日本商超類客戶ASKUL實現海量SKU全自動拆零揀選，至今客戶自行注冊實現機器人揀選的SKU數量已經達到4萬多種；2018年，MUJIN助力京東打造了全球首個全流程無人倉，智能拆零揀選機器人面對“6·18”“雙11”“雙12”的物流高峰毫無壓力；2019年，MUJIN為優衣庫母公司迅銷集團研發出服裝類商品的“貨到機器人”揀選解決方案，成為迅銷集團全球供應鏈戰略合作伙伴；同年，MUJIN通過結合空中自動掃碼核對訂單、輕拿輕放、自動檢測周轉箱轉換、力矩感測、抓取點預限定五大突破性技術，實現了醫藥物流的“貨到機器人”拆零揀選，征服了自動化藥品揀選高精準度的技術高峰。一個個MUJIN成功的生產案例，實證了“貨到機器人”揀選技術能夠幫助客戶降本增效，提高生產力。

針對B2C電商物流倉儲中心海量商品的揀選需求，梅卡曼德基于其自主研發的3D相機、視覺AI算法、機器人運動規劃算法及軟件技術等推出了“貨到機器人”揀選解決方案。據悉，該解決方案具有諸多特點，如常見貨品免注冊拾取，可抓取多種常見包裝，夾具可靈活切換，可實現輕柔放置等，并且效率很高，輕小貨品抓取速度達1200件/小時。此外，梅卡曼德也在重點關注醫藥物流等場景的“貨到機器人”揀選需求，并持續提供有針對性的解決方案。

XYZ.Robotics作為機器人手眼協調應用的機器人技術公司，結合深度學習、3D幾何視覺、機器人最優運動規劃算法和快換夾具系統形成了場景標準化、部署簡易化的核心產品力，其“貨到機器人”揀選技術已經在海內外多個行業頭部客戶實現商業化落地。XYZ.Robotics表示，未來將在數據、算法、算力的驅動下加快機器人迭代升級，使“貨到機器人”揀選技術滲透到更多場景。

市場需求漸增 前景看好

盡管“貨到機器人”揀選系統構想多年，但基于前文提到的來自成本、技術、適用場景等諸多方面的瓶頸，該技術目前并沒有像類Kiva機器人和四向穿梭車那樣迎來快速發展。但在黃繼海看來，隨著機械臂、3D視覺技術等相關硬件的成熟和成本降低，以及集成商綜合集成能力的不斷提升，讓“貨到機器人”揀選技術在整個物流系統中的效率得到充分體現，目前市場對其接受度已經越來越高。今年在疫情的大背景下，企業對于物流自動化、智能化、柔性化的重視度大大提高，需求愈加清晰，在一定程度上促進“貨到機器人”揀選技術的發展和應用。

MUJIN“貨到機器人”揀選

基于“貨到機器人”揀選技術無人作業的特點，黃繼海看好其在以下行業和特定領域的應用：一是醫藥、商超集配中心等海量SKU的場景；二是銀行、珠寶等對安全性要求較高的行業；三是冷鏈等作業環境特殊，不適合人工長時間作業的行業；四是半導體、血液制品等對潔凈度要求高的行業。

華聚良也表示，目前市場對“貨到機器人”揀選的需求將逐步釋放，電商物流和制造業智能物流領域的潛在需求最為強烈。從全球范圍來看，“貨到機器人”揀選技術和解決方案正越來越成熟，有向更多行業普及的趨勢。近期，華章便在韓國實施了一個面向農業產品作業的機器人揀選項目，和傳統倉庫揀選需求類似，只是處理的商品和環境有很大不同，比如濕度更大、夾具更具特殊性等。

尹軍琪則從整個行業的發展趨勢上分析認為“貨到機器人”技術具有廣闊的前景。他表示，物流技術的發展趨勢總體來說是標準化和智能化，這是無容置疑的。其表現形式將是更高的自動化，更加柔性，更高的效率。而從應用來看，隨著電子商務的快速發展，定制化成為潮流，訂單將越來越小，物流倉儲系統處理的對象也會越來越小，箱單元存儲技術和拆零技術將是重點研究對象。“貨到機器人”揀選作為拆零技術的發展方向，隨著技術的不斷升級，SKU覆蓋率、作業效率和準確率的提高，系統部署（不需要提前錄入商品信息）難度的降低，以及量產后帶來的成本降低，必然迎來更大的發展。

因此綜合來看，業內專家普遍預計，未來5年“貨到機器人”揀選技術將得到重大突破并迎來市場爆發。但也有專家保守認為這個過程需要更長的時間。盡管行業看法并不一致，但從技術的本質和目的—提升效率，降低成本來看，只要能夠真正解決用戶痛點，切實滿足用戶需求，“貨到機器人”揀選技術成熟與應用普及，終究只是時間的問題。