對(duì)快速準(zhǔn)確的訂單履行的需求繼續(xù)呈指數(shù)增長(zhǎng)，推動(dòng)了對(duì)勞動(dòng)力需求的增加。勞動(dòng)力成本繼續(xù)增加，盡管工資上漲，但公司發(fā)現(xiàn)招聘、培訓(xùn)和留住工人是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。除此之外，確保工人安全所需的措施和機(jī)器人解決方案對(duì)于希望提高生產(chǎn)力和降低成本的公司來(lái)說(shuō)成為一個(gè)有吸引力的選擇。

機(jī)器人可用于履行的不同方面，包括揀選（以減少降低生產(chǎn)力的全部或部分步行/旅行）、物理取放（以減少接觸）、包裝以及在暫存區(qū)之間運(yùn)輸產(chǎn)品以備放置離開(kāi)或補(bǔ)充庫(kù)存。

在本文中，我們將描述七種類(lèi)型的倉(cāng)庫(kù)機(jī)器人及其優(yōu)勢(shì)、用例和挑戰(zhàn)，為如何考慮在配送操作中利用機(jī)器人提供一個(gè)框架。

(1)機(jī)械臂

機(jī)械臂已在制造業(yè)中使用了幾十年，在箱子配送環(huán)境中也使用了多年。視覺(jué)系統(tǒng)和末端執(zhí)行器（夾持器）技術(shù)的進(jìn)步現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)更好的工件拾取應(yīng)用和拾放操作。這些手臂可以在貨到人 (GTP)工作站上使用，也可以安裝到移動(dòng)機(jī)器人上進(jìn)行每次揀選。它們也可以安裝到位以處理重復(fù)性任務(wù)，例如將空紙箱裝載到高架輸送機(jī)、放置離散單元以引入單元負(fù)載分揀機(jī)以及將單元分揀到出站運(yùn)輸通道。

這些機(jī)器人的好處包括減少揀選站、分揀墻、單元分揀機(jī)感應(yīng)站和裝運(yùn)碼頭對(duì)勞動(dòng)力的依賴(lài)，以及提高揀選和揀選處理的準(zhǔn)確性。運(yùn)營(yíng)部署的主要挑戰(zhàn)仍然存在：

夾具涂抹器  找到一種單一類(lèi)型的末端執(zhí)行器來(lái)處理所有產(chǎn)品特性可能是一個(gè)挑戰(zhàn)——足夠溫和以處理可壓碎的物品，但又足夠熟練以處理奇怪的形狀。一種可能的解決方案是部署不同類(lèi)型的夾具并將產(chǎn)品運(yùn)送到最適合處理產(chǎn)品的站點(diǎn)，但這需要一個(gè)拾取和傳遞過(guò)程或下游訂單的手動(dòng)整合。

可視化軟件  機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)的深度和尺寸感測(cè)提高了它們確定產(chǎn)品邊緣的能力，但挑戰(zhàn)在于照明必須良好，反光產(chǎn)品仍然是這些系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。機(jī)器人也很難看到小隔間（比如，在高度分隔的手提袋中）。

產(chǎn)品可變性和限制  在某些情況下，機(jī)器人手臂能夠處理的重量范圍仍然是一個(gè)限制，并且根據(jù)要處理的產(chǎn)品范圍，可能需要在設(shè)計(jì)中考慮不同的手臂。您可能會(huì)為 90% 的 5 磅以下產(chǎn)品設(shè)計(jì)操作，但不能忽視如何處理 10% 的較重產(chǎn)品。考慮您是否將擁有一個(gè)可以完成所有工作的站點(diǎn)，或者設(shè)計(jì)用于在具有不同機(jī)器人的站點(diǎn)之間進(jìn)行拾取和傳遞。

在接下來(lái)的 2 到 3 年里，我們預(yù)計(jì)會(huì)看到更多機(jī)械臂在固定工作站上使用。這項(xiàng)技術(shù)似乎可以很好地處理貨到人系統(tǒng)的部分揀選，并且隨著機(jī)器人能力和業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)，可以通過(guò)擴(kuò)展機(jī)器人的數(shù)量來(lái)輕松擴(kuò)展。未來(lái)，我們希望機(jī)械臂能夠提高從較小的隔間尺寸中挑選的能力，并處理更大范圍的產(chǎn)品尺寸和特性。

在接下來(lái)的 2 到 3 年里，我們預(yù)計(jì)會(huì)看到更多機(jī)械臂在固定工作站上使用。

(2)協(xié)作機(jī)器人（CO-BOTS）

協(xié)作機(jī)器人的主要優(yōu)勢(shì)在于它們能夠減少與它們協(xié)同工作的揀貨員的行程。揀貨員大部分時(shí)間都在步行，而這些機(jī)器人減少（但不會(huì)消除）一些會(huì)降低生產(chǎn)率的步行浪費(fèi)。今天，有兩種主要類(lèi)型的協(xié)作機(jī)器人：

Meet-Me 機(jī)器人。這些機(jī)器人穿過(guò)揀選區(qū)，在揀選位置停下來(lái)等待執(zhí)行揀選的工人。工人們?cè)趧?dòng)態(tài)區(qū)域內(nèi)從機(jī)器人移動(dòng)到機(jī)器人，而不是遍歷整個(gè)倉(cāng)庫(kù)。

跟隨我的機(jī)器人。這些機(jī)器人前往工人身邊，并引導(dǎo)他們從一個(gè)揀選地點(diǎn)到另一個(gè)地點(diǎn)，以進(jìn)行機(jī)器人上的部分或全部揀選。裝滿后，機(jī)器人會(huì)前往包裝站，另一個(gè)機(jī)器人會(huì)被部署到揀貨工人的位置。

除了與減少差旅相關(guān)的勞動(dòng)力和時(shí)間節(jié)省外，這些機(jī)器人的好處還包括提高生產(chǎn)率以及與工人安全共存的能力。這些機(jī)器人也可以部署用于庫(kù)存補(bǔ)貨任務(wù)。還有一個(gè)潛在的應(yīng)用，將機(jī)械臂添加到移動(dòng)平臺(tái)，以消除人工執(zhí)行拾取的需要。

“Meet-Me”和“Follow-Me”機(jī)器人都最適合低揀選密度和高容量環(huán)境。除了減少工人在揀選區(qū)的行程外，“第一英里”和“最后一英里”的行程也實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。正如機(jī)器人分揀機(jī) AMR 所討論的那樣，使后者自動(dòng)化還可以降低高度復(fù)雜分揀場(chǎng)景（即從許多揀選區(qū)域到許多不同的包裝站或區(qū)域）中昂貴的分揀成本。廣泛采用的主要挑戰(zhàn)包括：

容量有限 與傳統(tǒng)揀選車(chē)的容量相比，單個(gè)機(jī)器人可以處理的手提箱或槽的數(shù)量是有限的。但是，使用牽引機(jī)器人牽引揀貨車(chē)可以獲得類(lèi)似的能力。這需要在設(shè)計(jì)上權(quán)衡更寬的過(guò)道以容納拖車(chē)的機(jī)器人。

密度臨界點(diǎn) 在更高揀選密度的環(huán)境中很難實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)案例，因?yàn)樾谐虦p少是基于讓機(jī)器人在沒(méi)有揀選的情況下經(jīng)過(guò)地點(diǎn)而不是為這次行程支付工人費(fèi)用。隨著揀選密度的降低，機(jī)器人的業(yè)務(wù)案例增加了。

吞吐量臨界點(diǎn) 消除的工人出差比例部分取決于系統(tǒng)的吞吐量。隨著系統(tǒng)吞吐量的增加，需要更多的機(jī)器人，因此需要更多的工人。這意味著工人在更小的區(qū)域工作，并且他們?cè)跈C(jī)器人之間的旅行減少了。因此，隨著吞吐量的增加，機(jī)器人的業(yè)務(wù)案例也會(huì)增加（受工作人員和機(jī)器人擁塞的影響）。

這些投資的回報(bào)不應(yīng)僅基于節(jié)省的勞動(dòng)力。相反，商業(yè)案例還應(yīng)該考慮到尋找或無(wú)法找到勞動(dòng)力的成本，以及較低準(zhǔn)確性的成本，例如誤選和人為造成的損壞。

(3)移動(dòng)貨架貨到人 (GTP) AMR

移動(dòng)貨架 GTP AMR 機(jī)器人通過(guò)移動(dòng)貨架系統(tǒng)將庫(kù)存帶到優(yōu)化生產(chǎn)力的工作站。與其他 GTP 解決方案相比，這些“Come-to-Me Bots”在產(chǎn)品存儲(chǔ)方式方面提供了更大的靈活性。AMR 機(jī)器人將包含在各種配置的存儲(chǔ)單元（貨架單元、機(jī)庫(kù)中的服裝等）中的產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)?GTP 工作站。與這些機(jī)器人相關(guān)的一些主要挑戰(zhàn)包括：

多維數(shù)據(jù)集利用率這些類(lèi)型的機(jī)器人和流程使得建筑立方體的利用率很低。使用結(jié)構(gòu)夾層和機(jī)械升降機(jī)可以解決這個(gè)問(wèn)題，但會(huì)增加投資要求和運(yùn)營(yíng)問(wèn)題。

生產(chǎn)率與其他 GTP 技術(shù)相比，移動(dòng)機(jī)架系統(tǒng)中的 GTP 工作站的生產(chǎn)率較低。操作員從手提袋中挑選（在  GTP 中）比從貨架中挑選效率更高。

雖然 AGV 和牽引車(chē)是更成熟的技術(shù)，但 AMR 更靈活且更便宜。

(4)穿梭AMR群

Roaming Shuttle AMR （穿梭AMR群）用于在高密度存儲(chǔ)/檢索環(huán)境中存儲(chǔ)和運(yùn)輸產(chǎn)品，這通常是 GTP 解決方案的一部分。這些 AMR 的主要優(yōu)點(diǎn)是它允許用戶以相對(duì)獨(dú)立的方式擴(kuò)展存儲(chǔ)和吞吐量。也就是說(shuō)，當(dāng)需要更多存儲(chǔ)時(shí)，可以添加存儲(chǔ)而幾乎不需要額外投資來(lái)促進(jìn)吞吐量（這可能沒(méi)有改變）。

這與同時(shí)增加存儲(chǔ)和吞吐能力的固定穿梭 GTP 形成對(duì)比。漫游班車(chē)通過(guò)充分利用設(shè)施的凈高度來(lái)幫助減少整體建筑占地面積。一些漫游班車(chē)系統(tǒng)也可以配置為利用奇形空間。作為本地或微型履行解決方案的一部分，它們?cè)絹?lái)越受歡迎。評(píng)估這些類(lèi)型的機(jī)器人時(shí)要考慮的因素包括：

擁塞 為了實(shí)現(xiàn)更高的存儲(chǔ)密度，使用了深通道或高列的周轉(zhuǎn)箱。然而，這些策略需要額外的訪問(wèn)時(shí)間，這可能會(huì)限制吞吐量。一些供應(yīng)商已經(jīng)通過(guò)“學(xué)習(xí)”算法解決了這一挑戰(zhàn)，并將快速移動(dòng)的 SKU 放置到更容易訪問(wèn)的位置，以減少訪問(wèn)和運(yùn)輸時(shí)間。最終結(jié)果是漫游穿梭機(jī)系統(tǒng)將在某個(gè)時(shí)候變得“飽和”（即，增加更多穿梭機(jī)不會(huì)增加吞吐量）。

手提袋容量  這些系統(tǒng)是圍繞一組標(biāo)準(zhǔn)的手提袋尺寸構(gòu)建的。與移動(dòng)貨架解決方案相比，手提箱尺寸最終限制了哪些產(chǎn)品可以包含在基于穿梭車(chē)的 GTP 中，移動(dòng)貨架解決方案幾乎與從貨架或金屬絲甲板上挑選一樣靈活。例如，當(dāng)客戶意識(shí)到如果要在該解決方案中處理一件外套，他們將不得不折疊一件外套時(shí)，考慮使用該技術(shù)的客戶被嚇退了。不愿在此類(lèi)服裝的處理上妥協(xié)，因此移動(dòng)式衣架成為他們更好的選擇。

滅火  頂部裝載漫游穿梭系統(tǒng)在滅火方面具有獨(dú)特的特性。一方面，由于手提袋直接堆疊在一起，幾乎沒(méi)有氧氣可以生火。另一方面，很難隔離并向火點(diǎn)取水。正在開(kāi)發(fā)解決方案以緩解此問(wèn)題。

（5）托盤(pán)負(fù)載運(yùn)輸自主移動(dòng)機(jī)器人 (AMR)

已開(kāi)發(fā)單元負(fù)載運(yùn)輸 AMR 以解決已部署多年的 AGV 的兩個(gè)基本限制。首先是限制 AGV 部署在沒(méi)有其他卡車(chē)或人員活動(dòng)的區(qū)域，或者 AGV 可以安全優(yōu)先的區(qū)域。其次是AGV的成本。因此，AMR 更靈活且更便宜。這些機(jī)器人通常用于運(yùn)輸產(chǎn)品以存放、運(yùn)輸托盤(pán)或手提箱跨越更長(zhǎng)的距離，例如從接收到暫存區(qū)或從暫存區(qū)到運(yùn)輸。它們還可用于移動(dòng)成堆的空托盤(pán)以及運(yùn)輸垃圾和墊料。不太常見(jiàn)的是，它們被用于揀貨協(xié)作機(jī)器人。對(duì)于這些機(jī)器人，還有一些問(wèn)題需要解決：

安全 它們的速度、發(fā)生撞擊時(shí)損壞的可能性，以及傳感器不夠精密，無(wú)法捕捉到人體運(yùn)動(dòng)或無(wú)法快速響應(yīng)以避免碰撞，這些都是在人類(lèi)附近工作時(shí)的安全問(wèn)題。供應(yīng)商正在努力解決這些問(wèn)題，包括能夠“看到”離地面很低的叉車(chē)貨叉。

垂直提升限制 這些機(jī)器人通常沒(méi)有帶有升降機(jī)構(gòu)的桅桿，從而限制了它們的作用范圍和當(dāng)前的使用范圍。

源站和目標(biāo)站 機(jī)器人需要專(zhuān)門(mén)的源站和目標(biāo)站來(lái)從機(jī)器人上的傳輸設(shè)備上拾取和放下產(chǎn)品。

在不久的將來(lái)，您可以期待看到帶有門(mén)架的 AMR 能夠在不同高度提升和降低產(chǎn)品，這將增加從選擇性貨架存儲(chǔ)和揀選產(chǎn)品的能力。這將使 AMR 移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)入目前由 AGV 主導(dǎo)的相同配送空間。

（6）分揀AMR

機(jī)器人分揀機(jī)不再需要傳統(tǒng)的、固定的就地分揀機(jī)，因?yàn)殡S著分揀操作的復(fù)雜性增加（例如，分揀目的地的數(shù)量增加），成本也會(huì)急劇增加。它們還具有更大的靈活性，能夠以最小的時(shí)間和成本影響改變分揀機(jī)的位置和邏輯。它們可以提取產(chǎn)品并進(jìn)行多對(duì)多的分揀，或?qū)}(cāng)庫(kù)中幾個(gè)區(qū)域的產(chǎn)品合并。取貨和卸貨可以是手動(dòng)的，也可以是從輸送線上取貨。這些機(jī)器人的局限性包括。

吞吐量。這些機(jī)器人只有在低到中等吞吐量的應(yīng)用中才是合理的商業(yè)案例。對(duì)于高吞吐量的應(yīng)用，傳統(tǒng)的分揀機(jī)，即使有其局限性，也會(huì)在吞吐量方面提供顯著優(yōu)勢(shì)。

立方體的利用。這些機(jī)器人需要一個(gè)專(zhuān)門(mén)的地板表面來(lái)正常運(yùn)作。要利用整個(gè)建筑的立方體，需要一個(gè)夾層。

（7）機(jī)器人在倉(cāng)庫(kù)的其他應(yīng)用

在人體工程學(xué)條件差并導(dǎo)致受傷的地方，可以使用卡車(chē)裝載機(jī)和外骨骼來(lái)協(xié)助提升，但這些解決方案的成本尚不合理。當(dāng)要處理的產(chǎn)品種類(lèi)繁多時(shí)，卡車(chē)裝卸 AGV 往往會(huì)遇到挑戰(zhàn)。此外，這些解決方案的吞吐量通常低于手動(dòng)流程，并且與手動(dòng)流程相比需要更大的暫存區(qū)域。自動(dòng)化機(jī)械臂選項(xiàng)仍然非常昂貴，并且面臨一些相同的挑戰(zhàn)。這些應(yīng)用程序有一個(gè)最佳位置，但它非常狹窄。

成本、效率和缺乏靈活性有時(shí)被認(rèn)為是不更廣泛地部署機(jī)器人的原因。誠(chéng)然，在適用的情況下，機(jī)器人可能需要比類(lèi)似的基于人類(lèi)的解決方案更大的初始投資。此外，仍然缺乏人類(lèi)批判性思維技能的機(jī)器人在速度和/或靈活性方面通常仍不如人類(lèi)操作員有效。但我們已經(jīng)看到，在我們上面討論的應(yīng)用程序中使用的機(jī)器人是比其他自動(dòng)化更好的替代方案，并且從業(yè)務(wù)案例的角度來(lái)看，與純手動(dòng)解決方案相比具有固有的優(yōu)勢(shì)。簡(jiǎn)而言之，機(jī)器人已經(jīng)超越了其他自動(dòng)化解決方案，并且正在快速超越手動(dòng)應(yīng)用，在某些情況下，已經(jīng)超越了它們。