物流

AMR在物流領(lǐng)域的市場迅速增長，吸引了新的機器人制造商和物流軟件供應(yīng)商。物流機器人的銷售在2019年蓬勃發(fā)展，銷售了75,000臺13，比2018年增長了42%。物流機器人的銷售占2019年專業(yè)服務(wù)機器人總單位銷售的43%。

大多數(shù)物流機器人被設(shè)計為在室內(nèi)操作。設(shè)計用于戶外的機器人是一個挑戰(zhàn)，因為它們必須能夠穩(wěn)定地瀏覽非常多變的表面，并在不斷變化的氣候條件下工作，如雨和霧以及突然爆發(fā)的明亮光線。然而，其他戶外領(lǐng)域的發(fā)展，如農(nóng)業(yè)和國防機器人技術(shù)，可能會在未來的某個時候被物流業(yè)采用。還有一個快速發(fā)展的所謂"最后一英里物流"市場--從最后一個中央收集點到最終交付點之間的距離--我們將在下文中詳細討論。

對于尚未實現(xiàn)自動化的約95%的物流供應(yīng)商來說，采用AMR的兩個關(guān)鍵動機是最大限度地利用現(xiàn)有空間和處理勞動力短缺問題。AMR供應(yīng)商報告說，客戶使用AMR可以在相同的空間內(nèi)處理兩倍的貨物量。隨著物流業(yè)的蓬勃發(fā)展，大多數(shù)公司都面臨著勞動力短缺、高峰期人手不足和高流動率等問題。一些公司報告說，AMR不僅填補了勞動力缺口，而且還提高了現(xiàn)有員工的留任率，因為他們不再需要搬運沉重的貨物和拖拽小車。AMR被用于在整個倉庫中運輸貨物，以及分揀和堆放貨物。

傳統(tǒng)上，物流中的自動導(dǎo)引車（AGV）以高度標準化的方式工作，遵循預(yù)先設(shè)定的引導(dǎo)路線，并使用統(tǒng)一的托盤和板條箱尺寸。自動導(dǎo)引車越來越多地被添加到車隊中或取代AGV。對以下應(yīng)用的需求很高，如：拖動托盤；裝載和卸載托盤；以及履行訂單。大多數(shù)AMR是移動基地，但也使用拖曳機器人和帶叉車的AMR來移動托盤。

案例研究：物流

Fetch AMR在瓦錫蘭全球物流服務(wù)的分銷中心，圖片來源：Fetch Robotics

瓦錫蘭全球物流服務(wù)（WGLS）與DHL合作，管理其位于荷蘭Kampen的37,000平方米的中央配送中心的倉儲業(yè)務(wù)。Fetch Robotics的VirtualConveyor物料運輸解決方案及其AMR被引入到倉庫工作流程中，以簡化點對點的物料處理，使瓦錫蘭分銷中心的工人每天多走30多公里，同時提高他們的生產(chǎn)力。

荷蘭CEVA物流公司的Locus AMRs

CEVA物流公司在其荷蘭的倉庫正在使用Locus公司的機器人小車。機器人與CEVA的倉庫管理系統(tǒng)相連，并自動和持續(xù)地審查和合并訂單，計算出通過倉庫的最佳路徑，以實現(xiàn)最大的揀選效率。訂單和所需產(chǎn)品的位置--最初是家庭用品和服裝--顯示在屏幕上，供倉庫工作人員挑選和掃描產(chǎn)品。工作人員在不到五分鐘的時間里學(xué)會了使用該系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有多語言界面。機器人可以被編程為來到最近的同事身邊，后者在指定的區(qū)域內(nèi)為多個機器人進行挑選。

諾和諾德中國的MiR AMR，圖片來源。 MiR

醫(yī)療保健公司諾和諾德在其位于中國天津的工廠安裝了一支由MiR500 AMR組成的車隊，將一排排包裝材料運送到一系列高架貨架上，由專門的叉式叉車將托盤吊起并放入貨架。這些機器人配備了先進的激光掃描技術(shù)、3D攝像機、內(nèi)置傳感器和復(fù)雜的軟件，可以分析兩個工廠之間長長的過道中的環(huán)境，使它們能夠避開障礙物，自主地找到通往目的地的最佳途徑。AMRs每周至少為工廠節(jié)省了35個小時，使人類工人能夠?qū)⑺麄兊募寄芗性诟袃r值的活動上。點擊這里查看完整的案例研究。

利用AMR完成訂單的新模式正在出現(xiàn)。AGV已經(jīng)在電子商務(wù)的物流和倉庫管理的"貨物到人"模式中使用了一段時間。一些電子商務(wù)公司，如亞馬遜和Ocado，擁有巨大的、高效的貨到人模式，使用數(shù)以千計的AGV，按照預(yù)先確定的路線，集中管理。使用AMR的較新發(fā)展是"機器人到人"模式，其中AMR是履行個人訂單的中心點。AMR從訂單執(zhí)行系統(tǒng)中獲得客戶訂單，并在第一件物品的區(qū)域內(nèi)找到最近的揀選機。揀貨員找到所需物品，進行掃描并將其放入AMR的購物車。AMR移動到下一個揀貨員處，以獲取下一個物品，并以這種方式繼續(xù)下去，直到完成訂單。也可以使用貨物到人和"機器人到人"模式的組合。傳統(tǒng)上投資于AGV完成訂單的公司對AMR供應(yīng)商進行了一些收購--比如亞馬遜2019年對AMR供應(yīng)商Canvas Technology的收購。

車隊管理軟件，正如我們上面指出的，可用于管理移動機器人車隊，或擴大到涵蓋機器人與之互動的其他硬件和機器，也在迅速發(fā)展，使物流供應(yīng)商更容易實現(xiàn)整個物流運作的自動化。

正如我們在上文中指出的，對小批量、短周轉(zhuǎn)時間的定制產(chǎn)品需求的增加，正在改變一些制造商的生產(chǎn)運營結(jié)構(gòu)。這當(dāng)然對物流供應(yīng)商產(chǎn)生了下游的連鎖反應(yīng)。傳統(tǒng)上，物流是以類似的線性方式組織的，由固定的傳送帶從一個站點通往另一個。處理小型、非標準貨物的壓力越來越大，促使一些物流企業(yè)從固定傳送帶轉(zhuǎn)向AMR，AMR使他們具有越來越大的靈活性，可以快速重新設(shè)計物流過程中的各個站點--盡管傳送帶可能仍然在這個過程中發(fā)揮作用。

新的電子商務(wù)公司更有可能從一開始就考慮使用AMR，因為他們沒有對傳統(tǒng)設(shè)備的現(xiàn)有投資?，F(xiàn)有物流硬件的制造商，如傳送帶和叉車，也在使其車輛自動化，有時與專業(yè)軟件公司合作。同時，一些傳送帶制造商正在調(diào)整他們的產(chǎn)品，使之與靜態(tài)機器人（如拾取和放置機器人）更加兼容。

Twinswheel送貨機器人，圖片來源：Twinswheel

在過去的幾年里，揀選機器人取得了巨大的進步，它們現(xiàn)在能夠迅速地識別要拾取的物品，找出如何拾取它們，并應(yīng)用正確的運動。在許多情況下，它們是在物體移動時進行的，例如在傳送帶上。拾取和放置的技術(shù)非常復(fù)雜，使用三維視覺、圖像識別算法（主要通過監(jiān)督學(xué)習(xí)訓(xùn)練，盡管正如我們前面所指出的，在無監(jiān)督學(xué)習(xí)方面正在進行開發(fā)，這將使機器人能夠自己找出要拾取的物體）和路徑規(guī)劃算法來確定接近和正確的抓取角度和力量。拾取和放置機器人通常是靜態(tài)的，由AMR提供給生產(chǎn)線并運輸揀選的貨物。在未來，我們可能會看到在移動基地上使用機器人手臂的拾取和放置應(yīng)用。這些發(fā)展也非常適用于零售環(huán)境，我們將在下面討論。

如上所述，人們相當(dāng)關(guān)注物流鏈中的"最后一公里"，即最后一個分揀中心和收件人之間。最后一公里配送的自動化帶來了挑戰(zhàn)。機器人必須能夠在戶外環(huán)境中與其他車輛和行人安全互動。它不能造成傷害，但同樣，它必須能夠承受惡意的對待?，F(xiàn)有的最后一公里機器人大多是輪式的，這意味著它們不能夠瀏覽臺階--例如上到房門。如果收件人不能從街上撿起包裹，這就容易造成包裹的丟失。然而，這是一個不斷增長的行業(yè)，在COVID-19大流行期間，快遞機器人的使用推動了這一行業(yè)。展望未來，我們將看到越來越多的智能被納入車隊管理系統(tǒng)--例如，找出在車隊中發(fā)送AMR進行充電的最佳時間，以及何時選擇一個AMR而不是另一個。車隊管理系統(tǒng)有可能在某個時候包括語音控制，盡管這還需要一段時間，因為語言處理是高度復(fù)雜和資源密集型的。

在未來五年內(nèi)，我們可以預(yù)期物流業(yè)的AMR的大多數(shù)發(fā)展都與車隊內(nèi)和車隊之間的機器以及與其他機器之間的互操作性增加有關(guān)。正如我們前面所指出的，這可能是安裝更復(fù)雜的移動自動化方案的總體成本的一個重要部分。傳感器等部件的成本應(yīng)逐漸降低，傳感器和視覺控制系統(tǒng)等部件的安全標準也將發(fā)展。人們也在關(guān)注減少移動自動化的能源消耗。目前，自動化倉庫的總能源需求中約有65-70%用于為邊緣計算（數(shù)據(jù)在機器人或其他機器附近單獨處理）和各種傳感器供電。

各種類型的傳感器

在更長的時間范圍內(nèi)，我們還可以期待機器人和自動化使物流供應(yīng)商進入制造業(yè)的定制階段--例如雕刻、刺繡或壓花。當(dāng)這成為現(xiàn)實時，帶有機器人手臂的AMR可能會發(fā)揮重要作用。

衛(wèi)生保健

AMR越來越多地被用來在整個醫(yī)院里運送床單和藥品。雖然AGV沿著導(dǎo)向軌道在醫(yī)院的地下室工作了一段時間，但AMR在醫(yī)院里自主導(dǎo)航，例如將藥品運送到病房的護士站。通常情況下，護士或藥劑師將藥品裝入和卸下AMR，但隨著上述更復(fù)雜的揀選技術(shù)變得無處不在，機器人將揀選藥品并自己裝入運輸機。機器人向病人運送藥物和其他材料，節(jié)省了護士取藥和搬運的寶貴時間，并使醫(yī)院能夠更好地跟蹤每個病人得到了哪些藥物。

SeRoTi護理車，圖片來源：Fraunhofer IPA

自主清潔和消毒機器人也在醫(yī)院中廣泛使用。一些制造商提供了移動式地板清潔機器人，COVID-19大流行病迅速加速了它們在醫(yī)院的使用。清潔機器人擦洗、清掃和吸塵地板。同時，消毒機器人的銷售在COVID-19大流行期間蓬勃發(fā)展，2020年有超過30種來自不同制造商的新消毒機器人類型被注冊。大多數(shù)使用高頻紫外線（UV-C），但也有一些噴灑消毒劑。

AMR也被用來協(xié)助醫(yī)生和護士--例如，一個配備有機械臂的移動機器人基地可以被編程來進行簡單的診斷測量，如病人的溫度。配備有計算機屏幕的移動基地可以跟隨護士或自主導(dǎo)航到病人的床前，將病人與遠處的醫(yī)生聯(lián)系起來。這不僅允許更有效的專家咨詢--因為醫(yī)生可以看到病人并與之互動，而不是根據(jù)病人的筆記工作--它還可以與可能具有高度傳染性的病人進行醫(yī)療互動。

協(xié)作機器人在醫(yī)學(xué)實驗室中已經(jīng)使用了一段時間，幫助科學(xué)家完成繁瑣的、重復(fù)性的、需要高度精確的工作，如用吸管將樣本轉(zhuǎn)移到試管中。將協(xié)作型機器人手臂與移動底座結(jié)合起來，可以提高實驗室的靈活性--機器人可以取走和搬運樣品和其他醫(yī)療材料，也可以執(zhí)行典型的機器人實驗室分析任務(wù)，如移液和裝載離心機。ABB正在德克薩斯醫(yī)學(xué)中心試用這一概念16，而利物浦大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種移動實驗室機器人，它可以自主地進行實驗，使用人工智能算法，根據(jù)之前的實驗結(jié)果決定進行哪種實驗。