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★浙江國自機器人技術(shù)股份有限公司

1　背景

意大利美食享譽全球，食品行業(yè)是意大利最重要的產(chǎn)業(yè)之一。國自食品行業(yè)智能倉儲搬運解決方案落地意大利，以超百臺物流機器人為核心，采用柔性、智能、高效的智能倉儲物流新模式，相關(guān)產(chǎn)品及系統(tǒng)均通過CE認(rèn)證，安全可靠有保障。

該意大利客戶是一家集農(nóng)業(yè)種植、生產(chǎn)加工、包裝運輸于一體的制造商，在全球智能倉儲高速發(fā)展的背景下，致力打造全新食品生產(chǎn)智能倉庫。國自為其提供的智能倉儲搬運解決方案，以潛伏頂升搬運機器人Ants A3和Slim堆垛機器人為核心，實現(xiàn)托盤和料箱在存儲區(qū)間、輸送線、揀選工位的自動化流轉(zhuǎn)，替代人工作業(yè)，助力傳統(tǒng)食品行業(yè)運行模式智能升級。

2　項目實施與應(yīng)用

食品生產(chǎn)行業(yè)普遍存在倉庫食品種類多、業(yè)務(wù)邏輯復(fù)雜和效率提升較難的特點，在和客戶數(shù)十輪的溝通、探討后，國自為其定制了軟件，創(chuàng)新采用動態(tài)庫位管理和動態(tài)路線規(guī)劃，以支持不同類型機器人的聯(lián)合協(xié)同作業(yè)，使倉儲搬運更加智能，有效應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境。

國自智能倉儲搬運解決方案根據(jù)客戶上層業(yè)務(wù)系統(tǒng)（WMS）下發(fā)點到點搬運任務(wù)給機器人REX系統(tǒng)，機器人完成任務(wù)后主動反饋完成信號給上層業(yè)務(wù)系統(tǒng)（WMS），形成任務(wù)閉環(huán)。

在現(xiàn)場作業(yè)區(qū)域中，潛伏頂升搬運機器人ANTS 03將滿載的周轉(zhuǎn)箱、食品包裝盒材料運輸至指定區(qū)域完成揀選、運輸、清洗等工作，Slim堆垛機器人搬運裝滿包裝盒材料的托盤和質(zhì)檢完成的食物成品托盤實現(xiàn)運輸、出庫的效率提升。

潛伏頂升搬運機器人ANTS 03底盤系統(tǒng)采用全新浮動式底盤懸掛設(shè)計，能適應(yīng)不同的地面情況；運用連桿式頂升結(jié)構(gòu)，頂升速度快、效率高；具備可旋轉(zhuǎn)式托盤，能夠?qū)崿F(xiàn)托盤不同角度換向，支持先將貨物旋轉(zhuǎn)到指定方向，再完成卸貨動作。

Slim堆垛機器人相較于傳統(tǒng)叉車具有更小的車身底盤系統(tǒng)，更小轉(zhuǎn)彎半徑，在窄巷道倉儲環(huán)境下有更好的運動表現(xiàn)；驅(qū)動輪采用立式舵輪，三相異步行走電機與伺服轉(zhuǎn)向電機結(jié)合，實現(xiàn)更高的控制精度與轉(zhuǎn)向角精度。

解決效率問題的同時，安全始終是第一位。國自的各款搬運機器人均具有完備的異常防護(hù)機制：

（1）觸邊防護(hù)：碰撞到物體后機器人能夠立即制動，防止造成事故。Slim堆垛機器人還具有叉齒防撞機構(gòu)，在叉齒側(cè)提供接觸式防護(hù)。

（2）安全激光360°安全防護(hù)：若物體處于避障減速區(qū)域，機器人會進(jìn)行減速動作；若物體處于急停區(qū)域內(nèi)，機器人會立即停止。

（3）當(dāng)機器人出現(xiàn)任何異常情況（如地面打滑導(dǎo)致走偏，定位環(huán)境極差導(dǎo)致定位置信度低等）后，會立刻聲光告警，停止各機構(gòu)運動，以確保安全。排除異常問題后，可通過清錯按鈕清錯，使機器人恢復(fù)執(zhí)行任務(wù)。

3　應(yīng)用創(chuàng)新性

在該意大利食品行業(yè)項目中，國自搬運機器人負(fù)責(zé)從清洗區(qū)域到混合生產(chǎn)線的蔬菜搬運，以及從混合生產(chǎn)線到包裝區(qū)域的空箱搬運等任務(wù)；通過解決如下難點，在滿足生產(chǎn)工藝要求的基礎(chǔ)上大幅提升了搬運效率。

（1）為滿足入庫時每個分組訂單的物料按照指定順序（例如ABCD）從外往里排列的需求，每個組訂單取完貨之后，系統(tǒng)會確認(rèn)同組訂單中前一個訂單是否完成，控制機器人在緩存區(qū)等待或觸發(fā)變更目的地的流程，以保證物料順序入庫。

（2）由于現(xiàn)場空間限制，部分庫位沒有獨立的出口，形成至少4行為一組的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。機器人路徑規(guī)劃時，采用動態(tài)權(quán)重計算，根據(jù)庫位的使用情況靈活調(diào)整路徑，確保物料按照規(guī)定的順序入庫。如果目的地不可抵達(dá)，系統(tǒng)會觸發(fā)變更目的地的邏輯，以確保生產(chǎn)流程的連貫性。采用“空車穿庫”，以確保機器人在取貨時效率的最大化，即便在庫區(qū)繁忙時也能快速獲取所需物料。

（3）滿足該項目對搬運機器人的環(huán)境運行和搬運能力的特殊要求。首先，搬運機器人在零下幾度的低溫且高濕度的環(huán)境下長期穩(wěn)定運行；其次，ANTS 03在背負(fù)高料箱（package區(qū)域加上門架高度為2.2m）運行平穩(wěn)的前提下，保持了較高的過程精度對接輸送線，多車對接輸送線過程精度保持在±10mm以內(nèi)。

國自智能倉儲搬運解決方案融合集群調(diào)度系統(tǒng)、智能路徑規(guī)劃算法和自適應(yīng)安全防護(hù)機制，可有效解決機器人運行過程中“效率”“交通”“安全”三大核心難題。

（1）集群調(diào)度系統(tǒng)

·采用運籌優(yōu)化和深度學(xué)習(xí)等技術(shù)，將全場機器人和待分配任務(wù)作為輸入源，以代價最小作為優(yōu)化目標(biāo)來進(jìn)行機器人調(diào)度管理，有效提高機器人的整體利用率。

·綜合考慮地圖中路線的有向性、庫位黑白名單、機器人狀態(tài)是否可用、機器人電量、機器人是否可以到達(dá)指定任務(wù)點等實際情況；根據(jù)實際搜路距離與優(yōu)先級的比例折算后進(jìn)行任務(wù)指派。

·當(dāng)前已有任務(wù)的機器人也可參與指派，支持卸貨機器人卸完貨再取貨，避免機器人長距離接任務(wù)。

·當(dāng)某個區(qū)域機器人不足時，系統(tǒng)可調(diào)配其他區(qū)域的機器人進(jìn)行支援，確保各區(qū)域任務(wù)處理高效、均衡。

（2）智能路徑規(guī)劃算法

·結(jié)合高精度多傳感器（激光雷達(dá)、攝像頭等）采集數(shù)據(jù)，對機器人類型、載具類型、各路段載具可通過性和載具方向要求等影響要素集成計算，動態(tài)決策機器人最佳運輸路線。

·可以根據(jù)現(xiàn)場交通擁堵情況動態(tài)調(diào)整路徑，控制交通均衡并預(yù)防死鎖和碰撞，確保機器人安全高效運行。

·支持對配置的限制通行或禁止通行區(qū)域進(jìn)行交通管制，滿足現(xiàn)場部分區(qū)域封閉檢修等需求。

（3）自適應(yīng)安全防護(hù)機制

·采用類人駕駛思維，通過安全傳感器獲取周圍障礙物特征，根據(jù)障礙物距離自適應(yīng)減速和停車，完全摒棄傳統(tǒng)的手動配置安全防護(hù)機制，將安全防護(hù)配置從繁瑣、易錯、不靈活、減速不平穩(wěn)的困境中徹底解放出來。

·支持立體安全防護(hù)，包括庫位高高度安全自適應(yīng)、高高度安全轉(zhuǎn)彎點自適應(yīng)和近地面低反物體的安全檢測，適應(yīng)各類業(yè)務(wù)場景。

·安全防護(hù)范圍自適應(yīng)不同尺寸、不同形狀的載具。

4　效益分析

截至目前，該項目機器人搬運已覆蓋生產(chǎn)物流流程的85%，并已穩(wěn)定運行18個月，以運行高效率和低故障率贏得了客戶的好評。本項目的整體產(chǎn)品出庫量是傳統(tǒng)食品行業(yè)的2~3倍，運行效率提升80％。

5　項目意義

國自智能倉儲搬運解決方案在大幅提升倉庫搬運效率，加速食品生產(chǎn)流程運轉(zhuǎn)的同時，確保安全健康的生產(chǎn)及作業(yè)過程和環(huán)境。國自出品的機器人及相關(guān)系統(tǒng)均通過CE標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，助力客戶提速的同時亦充分保障產(chǎn)品品質(zhì)和安全，保證消費者、工作者處于安全健康的產(chǎn)品環(huán)境中。

精彩觀點

浙江國自機器人技術(shù)股份有限公司總裁 王文斐

記者：國自主要為物流倉儲領(lǐng)域提供哪些產(chǎn)品、技術(shù)和解決方案？為用戶解決了哪些問題？

王文斐：國自作為移動機器人領(lǐng)域內(nèi)極少數(shù)擁有全系列機器人產(chǎn)品的公司之一，為各行業(yè)客戶提供豐富的產(chǎn)品類型，適應(yīng)多種應(yīng)用場景。在物流倉儲領(lǐng)域，國自旗下潛伏頂升式搬運機器人ANTS和多層揀選機器人PICKING應(yīng)用最為廣泛，不僅在國內(nèi)，在海外市場也實現(xiàn)長時間多行業(yè)應(yīng)用。

PICKING系列揀選機器人為國自全球首創(chuàng)，目前該系列機器人擁有托舉式、勾拉式、紙箱揀選、自適應(yīng)等多種揀選機構(gòu)，滿足倉儲揀選場景應(yīng)用的多樣性。PICKING可與智能料箱裝卸機SKY-PORT配合使用，同時取卸8個貨箱，進(jìn)一步提高出入庫效率。

PICKING還可與ANTS形成組合方案，“上存下揀”的模式同時滿足了標(biāo)準(zhǔn)箱和托盤出入庫的需求，并根據(jù)揀選需求動態(tài)調(diào)整存取策略。靈活的組合方式和柔性的解決方案，為滿足物流倉儲需求提供了更多的可能性。

記者：國自在物流倉儲領(lǐng)域的核心優(yōu)勢是什么？近兩年取得了怎樣的業(yè)績？

王文斐：國自深耕移動機器人行業(yè)13年，擁有與海內(nèi)外多家知名企業(yè)合作的經(jīng)驗，我們在提供標(biāo)準(zhǔn)化、成熟產(chǎn)品和解決方案的基礎(chǔ)上，還可以快速轉(zhuǎn)化客戶需求，制定針對性的解決方案及定制產(chǎn)品，響應(yīng)快速。同時，我們擁有豐富的項目實施經(jīng)驗及智能調(diào)度管理系統(tǒng)，讓項目快速投運，并與客戶原有各物流管理系統(tǒng)對接，實現(xiàn)規(guī)模化、集群化智能調(diào)度，為客戶提供一體化整體解決方案。

近兩年，國自憑借技術(shù)優(yōu)勢，在倉儲物流領(lǐng)域取得了不俗的業(yè)績。

在韓國，國自為知名零售商樂天集團(tuán)提供智能倉儲解決方案，落地近2萬個庫位，PICKING AGV在零下20℃低溫環(huán)境仍穩(wěn)定運行，助力樂天集團(tuán)倉儲物流中心完成智能升級。

在美國，國自與全球最大的運動服飾電商之一合作，40萬個庫位，部署PICKING AGV數(shù)量超過400臺，僅用6個月完成交付，采用高密度貨架、柔性方案設(shè)計，應(yīng)對促銷峰值和產(chǎn)品庫存結(jié)構(gòu)的不斷變化，實現(xiàn)客戶出入庫、庫存盤點以及倉庫運營中的各類異常處理全流程自動化。

在加拿大，國自與來自歐洲的某百年歷史家居品牌攜手，在總面積已超過10000㎡的倉庫中，用PICKING與ANTS組合方案功升級客戶倉儲系統(tǒng)，聯(lián)通客戶倉庫管理系統(tǒng)、安全系統(tǒng)，提升倉庫物流運輸及揀選效率40%以上，有效增加倉庫容積超50%。

記者：您如何看待數(shù)字化轉(zhuǎn)型時期自動化技術(shù)對于物流倉儲行業(yè)發(fā)展的重要性？

王文斐：數(shù)字化、自動化的結(jié)合可以大幅提高倉儲物流效率，降低誤檢率，縮短物流配送周期，進(jìn)一步滿足客戶更多定制化需求。如現(xiàn)在很多電商承諾“當(dāng)日達(dá)”，這對倉庫對SKU優(yōu)先級的劃分，揀選的策略算法都提出了很高的要求。而遇到電商大促的高峰期，出入庫數(shù)量在短時間內(nèi)快速增長，這時就需要根據(jù)訂單實時調(diào)整策略，柔性化部署AGV。自動化技術(shù)可以讓同一個倉庫的出單率、配送數(shù)量成幾何倍數(shù)增長。同時，我們也向客戶提供租賃服務(wù)，助力客戶在短時間內(nèi)快速提高效率，平穩(wěn)度過高峰期，降低管理成本。

行業(yè)的發(fā)展，需要甲乙雙方相互配合、攜手共進(jìn)。國自會從了解行業(yè)和客戶的特點和需求出發(fā)，站在客戶的角度看問題，配合自動化方案的同時，為客戶規(guī)劃有效方案，給予客戶專業(yè)意見，讓客戶對倉儲物流自動化的收益有切身體會。

摘自《自動化博覽》2024年4月刊