智能物流机器人来势汹汹

智能物流机器人来势汹汹

中国物流业正努力从劳动密集型向技术密集型转变,由传统模式向现代化、智能化升级,伴随而来的是各种先进技术和装备的应用和普及。当下,具备搬运、码垛、分拣等功能的智能机器人,已成为物流行业当中的一大热点。许多人相信,在多重因素驱动之下,来势汹汹的智能机器人拥有着广阔的应用空间,甚至会对物流运作模式和整个物流体系变革产生深远影响。

 

 

 
机器人涌进仓库

 

“在近五年乃至十年来,中国的机器人如雨后春笋般蓬勃发展,背后主要有两点主要原因:一是近五年来中国的人口红利已经消失,二是高质量、高附加值的需求。”德马泰克中国方案规划总监邓建一表示,随着电子商务高速发展带来物流业务量大幅攀升,以及土地、人力成本的快速上涨,智能化的物流装备在节省仓库面积、提高物流效率等方面的优势日渐突出,因此越来越受到企业青睐,其中机器人就是一个典型代表。

 

 

总体来看,目前在仓库中广泛应用的机器人,主要以承担着搬运、码垛、分拣等功能的机器人为主。

 

 

AGV机器人 

AGV在国外的应用时间较早,目前已经在制造业、港口、码头等领域得到普遍应用,在国内逐渐也有部分企业重视并应用AGV来完成一些简单的搬运任务。作为一种柔性化和智能化物流搬运机器人,目前以亚马逊的Kiva机器人最具代表性,国内企业方面也纷在纷推出各自的产品。AGV机器人在我国汽车汽车制造业(主要是零部件制造)应用较高,其次在电力、烟草、乳品和饮料等行业也都有应用。可以说,AGV机器人是物流装备中自动化水平最高的产品,是物流自动化系统中最具有柔性化的一个环节,几乎囊括了所有物流装备的技术。

 

 

 

 

码垛机器人 

码垛机器人主要有直角坐标式机器人、关节式机器人和极坐标式机器人,码垛机器人能适应于纸箱、袋装、罐装、箱体、瓶装等各种形状的包装成品码垛作业。从效率上说,码垛机器人不仅能承担高负重,而且速度和质量远远高于人工。从精度上看,每一台码垛机器人都有独立的控制系统,极大地保证了作业精度,完全可以满足物流码垛作业的定位要求;从稳定性上讲,目前最先进的码垛机器人已经达到5轴和6轴,通过相应的科学、合理的刚性机械本体设计,使得机器人本体不仅适应高负重、高频率的码垛作业,还能适应分拣繁琐、灵活性高的作业要求。

 

 

 

分拣机器人 

拣选作业是由机器人来进行品种拣选,如果品种多,形状各异,机器人需要带有图象识别系统和多功能机械手,机器人每到一种物品托盘就可根据图象识别系统“看到”的物品形状,采用与之相应的机械手抓取,然后放到搭配托盘上。目前抓取分拣机器人在仓储物流应用不是很多,但有着广阔的应用空间。

 

 

 

 
机器人影响物流过程

 

目前谈论最多的“智能机器人”是由工业机器人发展而来,而我国早在30年就研发出第一代工业机器人。只是经过发展变革,如今的智能机器人已经很有大不同。

 

 

实际上,应用于物流中的机器人发展到今天,大致可分为三代:第一代物流机器人主要是以传送带及相关机械为主的设备,为机器人原型,实现从人工化向自动化的转变。第二代机器人主要以自动导引车(AGV)为代表的设备,通过自主移动的小车实现搬运等功能,以亚马逊Kiva机器人为代表,该类型机器人依托AGV小车技术,实质上仍然需要人工完成拣选货物操作,效率仍有待提升。第三代机器人在第二代基础上,增加了替换人工的机械手、机械臂、视觉系统、智能系统,提供更友好的人机交互界面,并且与现有物流管理系统对接更完善,具有更高的执行效率和准确性。例如Fetch&Freight等机器人产品,实现了从自动化到智能化的转变,由移动车体、机械臂和机械手组成,具备高度的自主性,能够完成多种功能如物体识别、抓取、分拣及运输等。

 

 

“智能机器人”之所以被冠以“智能”,并非只具有一般编程能力和操作功能的机器人,而是因为具有相当发达的“大脑”,利用中央处理器和传感器,进行导航与定位、路径规划、智能控制。大多数专家认为,智能机器人至少要具备三个要素:一是感觉要素,用来认识周围环境状态;二是运动要素,对外界做出反应性动作;三是思考要素,根据感觉要素所得到的信息,思考出采用什么样的动作。

 

智能机器人的出现,必将改变传统的物流运作模式,其中包括:减少从订单到交货的时间。机器人将会让订单从生产设施到分拣机器人到货盘到包装、尺寸定价到装卸码头到集装箱的运输过程更加便利;减少错误和对逆向物流的需要,机器人记录海量数据和以精准的精度审查数据寻找错误的能力,无疑会减少物流过程中订单信息错误的发生,而所产生逆向物流的需求将会减少;减少劳动力负担,机器人的使用将会减轻员工所承担的体力劳动,例如长时间行走、装卸和搬运超重产品等等。此外,机器人不需要食物和水,可以全天候工作,并且通过互联网能与其他设备连接,这些对于传统的物流模式都将产生重要影响。

 

 

 
各方企业争相创新

 

尽管我国智能机器人市场仍处于发展初期,但市场参与者显然都已看到了潜在的机遇,2016年各方企业都在加紧进行产品研发和推广,其中既包括德马泰克、Swisslog等国际企业,也包括新松、机科发展等国内领先企业,还有近年来发展迅速的快仓、远能等新兴企业。

 

作为国内机器人产业的领导企业,新松机器人自动化股份有限公司,在7月举行的2016中国国际机器人展上,携全线新品盛装亮相,其中包括打破国外垄断国内首创的重载复合机器人。

 

 

随着复合机器人市场规模日趋扩大,中、重载复合机器人也成为了市场新的需求方向。目前,新松公司移动机器人负载能力能够达到80吨,工业机器人负载能力能够达到500公斤。新松基于在重载领域研发优势,在国内率先推出了采用麦特纳姆轮的重载复合型机器人,其车体负责能力能够达到2吨,机械手负载能力能够达到50公斤。该重载复合机器人已经在控制系统、运动单元、搬运单元全部实现国产化,可以实现全方位灵活运行。重载复合机器人研制成功国内首创,在国际上也是率先推出的,标志着国产机器人水平再上一个新的台阶。

 

2016年一些企业也在跨界进入这个领域。例如,5月25日,美的集团发布公告,公司计划通过境外全资子公司MECCA 以现金方式全面要约收购库卡集团的股份,希望借此共同开拓机器人蓝海。更值得关注的是,9月1日菜鸟网络也正式发布了一款名叫“小G”的末端配送机器人,身高1米左右,能承载约10~20个包裹,在接受指令后,可自动规划最优配送路径,将物品送到指定位置。据菜鸟网络相关负责人介绍,小G的能力是基于自主感知、智能识别、运动规划等多项关键技术,采用电动驱动方式,单次投递费用与人工相比几乎可以忽略不计,同时保证对环境的零污染;与无人机相比,小G载重量大,续航里程高,同时也更为安全可靠。

 

实际上,菜鸟网络此次推出机器人并非是心血来潮。据了解,菜鸟网络在2015年底就组建了“E.T.物流实验室”,成员包括一批来自全球顶尖高校、科研机构的博士,目标是研发物流前沿科技产品,追求符合未来科技发展的物流生产方式,目前已在末端配送机器人、仓内复杂拣货机器人矩阵、无人送货机等多个产品方面取得突破。

 

我们可以预见,智能机器人的日益普及和高速发展,必将引爆一场仓储物流智能化的变革,甚至是整个物流行业、制造业、生产和生活方方面面的智能化大革命。但对于目前国内企业而言,应避免在低端产品层面的竞争,需要在智能机器人产品的研发方面投入更多力量。

 

 

 
未来向中高端发展

 

今年年初,工业和信息化部曾对全国机器人产业情况进行摸底调查,初步统计我国涉及机器人生产及集成应用的企业800余家,其中200多家是机器人本体制造企业,但大部分企业以组装和代加工为主,产品主要集中在三轴、四轴的中低端机器人。因此,在工业机器人方面,六轴及以上工业机器人产品的规模化、产业化能力的提高将是未来的重中之重。

 

 

 

在工业机器人方面,我国已基本掌握设计、制造、应用过程中的多项关键技术,开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、喷漆等工业机器人。但总体来看,我国机器人产品同国外先进水平还存在一定差距,其中工业机器人在速度、载荷、精度、自重比等方面相对落后,服务机器人在自主决策、脑机接口和智能感知等关键技术及前沿技术研究上仍较落后,概念性产品较多、产业化产品很少。

 

随着制造业智能化的全面推进,传统机器人所能完成的工作范围,无法适应新的制造方式和商业模式,新一代机器人将在数字化车间、智能工厂中扮演更为重要的角色,未来应用空间将更加广阔。在新一代机器人领域,重点开展人工智能、机器人深度学习等基础前沿技术研究,突破机器人通用控制软件平台、人机共存、安全控制、高集成一体化关节、灵巧手等核心技术,实现智能机器人创新应用。

 

关键零部件是机器人产业发展的基础,是决定机器人质量、性能的关键所在。长期以来,我国机器人关键零部件的研发和制造能力还比较薄弱、技术水平较低、性能质量不高,并成为一直以来制约我国机器人产业发展的短板问题。虽然一些企业已经实现了部分关键部件的国产化,但在批量生产时的性能稳定性、质量可靠性方面还有待提升,这一问题如得不到解决,将阻碍国产机器人整体质量、性能的提高,影响产品市场竞争力,使产业难以可持续健康发展。

 

针对国内机器人产业的发展现状,今年3月工业和信息化部、国家发改委、财政部等三部委联合印发了《机器人产业发展规划(2016-2020年)》,指出机器人产业发展要推进重大标志性产品率先突破。其中,“在工业机器人领域,聚焦智能生产、智能物流,攻克工业机器人关键技术,提升可操作性和可维护性,重点发展弧焊机器人、真空(洁净)机器人、全自主编程智能工业机器人、人机协作机器人、双臂机器人、重载AGV等6种标志性工业机器人产品,引导我国工业机器人向中高端发展。”我们可以预见,智能机器人在物流行业的应用,未来5年将进入持续稳定发展的新时期。

 

 

 

 

德国仓库机器人Toru在DHL物流中心的应用

Magazino公司推出的TORU机器人不仅能运输货物,还能直接从货架上挑选物品。其通过视觉系统进行导航,可一次性能抓取并移动多达8个鞋盒大小的箱子,并将货物递送到指定位置或者根据需要进行替换。

 

Toru在DHL物流中心的应用:

 

TORU机器人配备激光测距仪器,能识别周围的人和意外障碍物,不需要特殊的信标或发射器告诉其具体位置在哪里;也能通过存储地图感知其周围环境推导其位置。

 

据悉,Magazino还致力于着手另一项稍有不同的Toru机器人版本,名叫Toru Flex,其机器人手臂可挑形状不规则的物体。

 

该公司首席执行官 Jens Fiege表示,机器人能够使仓库更加数字化,同时认为,通过实践经验,将继续推动内部物流机器人应用。

 

 

 

 

 

 

穿梭车穿梭式货架使用可提高30%效率

 

核 心
穿梭车在仓储物流设备中主要有两种形式:穿梭车式出入库系统和穿梭车式仓储系统,以往复或者回环方式,在固定轨道上运行的台车,将货物运送到指定地点或接驳设备。配备有智能感应系统,能自动记忆原点位置,自动减速系统穿梭车是一种智能机器人,可以编程实现取货、运送、放置等任务,并可与上位机或WMS系统进行通讯,结合RFID、条码等识别技术,实现自动化识别、存取等功能。

 

目前客户存在产品品项较多,不易管理等问题,传统的作业模式-扫描条码不仅容易出现人工扫码的错误并且比较浪费时间,存在安全隐患。

 

1.客户寻求一种更密集、更高效、更安全、更精确的存储作业模式;

2.提升-有限面积下最大化仓库存储量;

3.提升-企业整体形象;

4.防止-包装损耗;

5.提高-企业物流效率;

6.提高-企业管理水平;

7.操作-便捷、安全。

4.防止-包装损耗;

5.提高-企业物流效率;

6.提高-企业管理水平;

7.操作-便捷、安全。

 

针对上述客户情况,建议采用:穿梭式货架+仓库管理系统(WMS)+RFID=全新穿梭式货架解决方案。穿梭式货架是由货架、穿梭台车及叉车组成的完整的高密度存储系统。

 

此方案可起到扩容,密集存储的穿梭库,使仓库容量倍增;

快速存取,显著提高工作效率;

减少人力物力、降低成本;

操作安全性强。

 

 

针对上述客户情况,建议采用:穿梭式货架+仓库管理系统(WMS)+RFID=全新穿梭式货架解决方案。穿梭式货架是由货架、穿梭台车及叉车组成的完整的高密度存储系统。

 

此方案可起到扩容,密集存储的穿梭库,使仓库容量倍增;

快速存取,显著提高工作效率;

减少人力物力、降低成本;

操作安全性强。

 

同时让穿梭式货架与WMS(仓库管理系统)搭配使用,可以达到:有效批次管理、派发进货、出货、移货、批次管理、盘点工作,动态监控每个储位,明确指示货物应存放位置,避免货物错放、错取,并对穿梭车进行作业模式监控。

 

通过穿梭式货架系统与RFID的结合,可以实施效益:

 

1、完整的货物物流过程管理功能-出入库差错及时报警,对货物的实时动态管理能力得到极大提高;

 

2、全过程数据的实时采集并记录,通过信息集中管理,达到信息共享,减少劳动环节,节约时间;

 

3、通过对数据进行统计、分析处理,提供管理所需的各种数据,为决策者提供可靠依据;

 

4、灵活易用的RFID技术,可在现有管理系统中方便地扩展RFID数据采集方式;

 

5、管理实时,操作快捷,记录详尽,实现完整的管理链路;

 

6、提高出入库准确率,库存更加精准。

 

穿梭车在仓储物流设备中主要有两种形式:

 

穿梭车式出入库系统和穿梭车式仓储系统,以往复或者回环方式,在固定轨道上运行的台车,将货物运送到指定地点或接驳设备。配备有智能感应系统,能自动记忆原点位置,自动减速系统。穿梭车是一种智能机器人,可以编程实现取货、运送、放置等任务,并可与上位机或WMS系统进行通讯,结合RFID、条码等识别技术,实现自动化识别、存取等功能。

 

 

目前客户存在产品品项较多,不易管理等问题,传统的作业模式-扫描条码不仅容易出现人工扫码的错误并且比较浪费时间,存在安全隐患。

 

1.客户寻求一种更密集、更高效、更安全、更精确的存储作业模式;

2.提升-有限面积下最大化仓库存储量;

3.提升-企业整体形象;

同时让穿梭式货架与WMS(仓库管理系统)搭配使用,可以达到:有效批次管理、派发进货、出货、移货、批次管理、盘点工作,动态监控每个储位,明确指示货物应存放位置,避免货物错放、错取,并对穿梭车进行作业模式监控。

 

 

通过穿梭式货架系统与RFID的结合,可以实施效益:

1、完整的货物物流过程管理功能-出入库差错及时报警,对货物的实时动态管理能力得到极大提高;

 

2、全过程数据的实时采集并记录,通过信息集中管理,达到信息共享,减少劳动环节,节约时间;

 

3、通过对数据进行统计、分析处理,提供管理所需的各种数据,为决策者提供可靠依据;

 

4、灵活易用的RFID技术,可在现有管理系统中方便地扩展RFID数据采集方式;

 

5、管理实时,操作快捷,记录详尽,实现完整的管理链路;

 

6、提高出入库准确率,库存更加精准。

视频|瑞仕格高性能CycloneCarrier多层穿梭车系统动态演示

瑞仕格公司分析了不断变化的市场环境对于高动态、高效率与高可靠性的要求,在最小的细节方面都精心设计,最终成功设计了CycloneCarrier多层穿梭车系统。这是一种全新的穿梭车系统,满足市场对于物流系统高性能的需求。

 

CycloneCarrier小件存储系统将来自不同区域的货物整合起来。与其说它是一个独立的解决方案,不如说它是整个轻载自动化物流系统的一部分,设计协调和组合各种存储和输送技术。

 

这一全新的、高动态箱式存储系统与供应链中的各个流程无缝衔接:实现食物与新鲜商品的配送;作为智能缓存系统,合并医药或电商企业的订单;抑或是自动化货到人拣选的上游系统。

 

 

 

该系统目前已于德国LogiMAT展和澳大利亚墨尔本CeMAT两大物流展上亮相,吸引了无数专业关注的驻足。

 

同时,即将于上海举办的CeMAT国际物流展(11月1-4日)也将有幸展出这一瑞仕格的最新系统,动态演示系统运作方式。(新国际博览中心W2馆D4展台)

 

 
 

技术特点

 

 

 

 

环境温度

 

CycloneCarrier在周围环境温度达到0摄氏度时也能可靠运行。

 

 

 

 

多样性——支持双深至四深存储

 

为了保持其广泛的应用范围,该全新的自动化料箱缓存系统有各种配置可以提供。其中一个具有创新意义的特征是多样性。和市场上其他大多数的箱式存储和输送系统不同,CycloneCarrier多层穿梭车支持双深至四深的存储深度。

 

 

 

1000/小时的入出库量

 

CycloneCarrier多层穿梭车之所以能达到如此高的性能,是因为其各个部件之间的无缝交互。例如,轻载处理系统独特的特征之一即是货架系统的每一层都配备一台穿梭车,穿梭车的速度可达4米/秒。

 

穿梭车、提升机以及移载输送机的完美、高效组合使系统的性能可达1000箱/小时/巷道。

 

 

 

 

最大化可靠性

 

载货处理设备与穿梭小车的集成确保任意时刻都能够可靠处理货物。车载智能系统时刻监督正在存储或取出的输送单元是否正确。如果载货料箱不符合要求,载货处理设备可以作相应调整。

 

 

 

 

可变规格

 

由于不同行业、不同公司的要求各不相同,瑞仕格谨慎处理穿梭系统载货处理设备的可变规格。

 

不可调节尺寸的载货处理设备是优化成本效益的解决方案,适用于任何应用,用于处理相同尺寸的纸箱、货盘或料箱。

 

可调节尺寸的载货处理设备适用于所有类型的纸箱、货盘和料箱,但是其尺寸必须间于200x200mm和650x450mm之间。

 

 

 

 

快速维修与调试,不影响系统性能

 

CycloneCarrier多层穿梭车最重要的特征之一就是可以边运行边维修。操作员可通过平台进入穿梭式货架任意存储位,因此,即使在发生故障时仍可以取出所有料箱、货盘和纸箱。

 

另外,穿梭车提供“即插即用”的功能,也就是说完成维修后可快速进行调试,快速重新投入使用,不会产生影响系统性能。

 

 

 

 

最大卖点

 

瑞仕格CycloneCarrier多层穿梭车系统特别适用于对于吞吐量需求大的企业。高动态与高可靠性使得CycloneCarrier大大提升仓储效率。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

智能物流机器人在美国啤酒企业(CBA)的应用

Craft Brew Alliance(CBA)公司是美国一家独立上市的地区性酒业公司该公司是由美国西北太平洋沿岸啤酒业的三家领军企业,Widmer Brothers Brewing,Redhook Ale Brewery,和Kona BrewingCompany公司合并而成。

 

Widmer Brothers Brewing公司拥有众多的啤酒品种。例如,Widmer公司的精酿啤酒,Kona公司的夏威夷岛风味啤酒,以及Redhook公司的品牌啤酒风靡全美。然而,伴随着市场需求的不断增长,原有的生产设备以及生产流程已经满足不了如今CBA公司的订单需求,同时为了解决酿造车间的啤酒箱取放问题,Widmer Brothers Brewing公司就向KUKA订购了一台六轴机器人,具体操作方案如下:

 

原有仓库环境:

仓库内部有横梁对堆叠至最大高度的托盘实施卸垛操作难度较大。


原有啤酒取放系统:

手工卸垛+半自动化的卸垛系统。

 

缺点

手工卸垛啤酒箱重复性高+易受伤+耗费体力+动作缓慢。

 

针对以上问题KUKA系统合作伙伴Midwest Engineered Systems公司提出了使用机器人解决现存问题

 

 

主要流程如下:

 

第一,卸垛工作流程是从叉车操作员开始。叉车操作员将酒瓶放在有五个分区的托盘堆叠传送线的进料区内,装满后,气动托盘推进装置会伸出来,将载有酒瓶的托盘通过其下方的辊子滑动;

 

第二,滑到传送线的另一端,进入机器人卸货区域,这样托盘会进入一个弹出式制动区域,托盘会在这里停下来,在这里,该托盘会被排列至其需要去的方向上,然后气动托盘推进装置又会将载有酒瓶的托盘沿着辊子滑动并将其调节为与传送线前进方向成直角的位置;

 

第三,KUKA型机器人会定位到高于托盘顶层的位置,将最上面一层的啤酒箱从托盘上取下,移动至分层传送线并将该层啤酒箱放在该传送线上;

 

第四,分层传送线会以每次一排的频率将啤酒箱传送至啤酒箱传送线,啤酒箱传送线将啤酒箱从分层传送线上拉走,这样就能保证啤酒箱之间存在适当的空隙;

 

在啤酒箱传送线运送啤酒箱的过程中,会经过一个可视化系统,以检查啤酒箱的长度端和宽度端的摆放是否一致,并根据情况时时进行调整。

 

第五,啤酒箱传送线会向着机器人方向螺旋式退回,并向上方靠近现有的倾斜状传送线,当机器人卸下托盘后,托盘会沿着托盘传送线一路向下,然后被放到一个自动托盘堆垛机上,并且被叉车卸走。


Widmer Brothers Brewing 在采用KUKA机器人后取得了较为明显的效果,最直观的体现是将12只一箱的啤酒的产能提升了20%的产能;除此之外卸垛工作杜绝了手工操作,减少了如员工背肌拉伤以及关节和肌肉受伤的情况