国 外 市 场， 去 年 亚 马 逊 自 己 就 用 了 台就做不了，这就是为什么像极智嘉

15000 台， 而 我 们 国 内 接 近 2000 这样的企业又会避开电商或快递领域，

台。国外发展非常快，他们的政策对 重新寻找一些细分市场。如，关注医疗、

投资非常看重。上个月，美国商业评 电子行业，这是他们的天花板。其实

论出了一个报告，报告对全球最著名 做电商快递，有一定的局限性。如果

的 50 家机器人公司进行了排名，工业 你只盯着这个市场做，未来不再开辟

机器人占 30 家，其中，这 30 家里有 其他行业，那么这个市场就比较难做。

20 家是做智能仓储机器人的企业。从 所以，做仓储机器人的企业目前要做

全球角度来看，这块市场非常可观， 两件事：一是，提高大客户的渗透力。

2016 年，我国实物商品网络销售总数 我们很多企业只是关注大客户做，而

是 4.1 万亿，其中 DPC 是 2.6 万亿。 大企业就那么几家，其实小企业是未

为什么 我们要关注这个上百亿、上千 来我们做仓储设备企业的重点。

亿的市场？由于这个市场电商、快递

行业的高速增长。 二 是， 关 注 市 场， 比 如， 京 东 自

己都在做，阿里巴巴也投资了这种相

我 们 国 内 企 业 现 在 做 仓 储 AGV 关企业，唯品会找了很多企业合作，

机器人的有 30 多家，但真正有应用案 但价格利润压得很低。所以，我们可

例，或做出实际案例的，不超过 5 家 以多从小企业着手做起。

企业。为什么大家比较关注电商仓储，

而电商仓储对于做 AGV 的企业是有难 第三，智能物流或自动化立体库

点的。比如快仓，快仓是菜鸟联盟投 的未来应用。AGV 机器人的应用，未

资的企业 ，它如果做了阿里巴巴、淘 来自动立体仓储涉及智能仓储领域。

宝的生意，基本上东京，其他大的平 未来我们做机器人、AGV 仓储机器人

的企业将会往这三个方向发展。

自 2014 年以来，智能仓储物流 设有技术研发中心，在国内重要区域

机器人概念就非常火，越来越多的高 市场设有驻外办事机构。目前公司已

端人才，越来越多的大企业陆续进入 获得国际风投集团 IDG，合作伙伴上

这个领域，说明这个市场前景一片光 汽、 广 汽、TCL、 安 吉 物 流 等 业 内 知

明。 名企业的融资，为远能集团在工业 4.0

时代的快速发展提供有力的资金保障。

远能集团

广州市远能物流自动化设备科技 远能主营业务集中在汽车工业领

有限公司成立于 2008 年，致力于智 域，仓储领域也有渗透。

能装备、智能物流、智能停车库三大

板块；上海设有子公司，江西九江建 一、 智 能 装 备： 潜 伏 型 AGV、

有大型制造基地，于广州、上海两地 牵引型 AGV、滚筒型 AGV、举升型

AGV、侧移子母式 AGV；

二、 智 能 物 流： 仓 储 激 光 叉 车、

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自动化立体仓库、智能仓储物流系统， 化阶段，仓储机器人只是智能化的工

为电商提供智能物流解决方案。 具之一。AGV 机器人是从亚马逊收购

KIVA 仓储机器人以后，大家才看到这

三、 智 能 停 车： 以 AGV 为 移 载 个机会。新企业要想做大，一定要思

工具，实现车到人的智能停车模式。 考下，我们是要把领域做深，还是将

产品做宽？

电商物流是指为电子商务活动提

供的物流服务，它具有智能化、自动 目前，智能仓储机器人行业还处

化、柔性化、信息化、高效化等特点， 在测试认证阶段。大家要更多的关注

尤其是高效化，可以说，中国物流是 中小电商，因为它不会很复杂，而且

全世界最快的。 数量多，机会将更大。

电商物流技术的发展经历了三个 远能也开发了类似 KIVA 仓储机

阶 段： 第 一， 采 用 简 易 自 动 化 技 术； 器人，在设计上，远能自主研发的仓

第二，采用机器人技术、高速分拣技 储机器人从驱动系统、通讯系统、举

术、视觉技术；第三，采用高集成物流、 升系统、控制系统、供电系统等多个

新能源、信息化技术等。 维度上避开了 KIVA 机器人的设计专

利，属于真正意义的自主研发产品。

电商物流技术发展可分四个趋势： 所以，目前我们的 AGV 机器人有一个

1）自主物流正在兴起； 试用的过程。

2）机器成为员工—一种新的合作

形式； 智慧物流发展趋势

3）任何时间，任何地点的交付—— 首先，物流人从思想上将更加开

零售物流的未来； 放和更加的协同；其次，作为物流公司，

4）公平和负责任的供应链需求增 内部管理理念更加先进，物流设备更

加。 科学，更现代化，70% 的包裹由大数

据算法分配路线，智能分仓提高库存

智能仓储机器人的应用 周转率，实现全渠道供应链优化；第三，

未来电商物流市场规模将超千亿 更加绿色。

元，但仓储机器人占整个物流市场的

份额并不大。因为电商物流进入智能

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NDC 一直以来生意模式是仅仅提 准化，同时又必须保持 在应用层面上

供技术平台，NDC 的客户都是 AGV 的定制化能力。 NDC 的技术平台一

制造和系统集成商，与客户的关系不 直以来就是以这个角度来设计和创新

仅仅是偶发项目的合作关系，而是长 的。

期 战 略 合 作 伙 伴。NDC 提 供 标 准 技

术 平 台， 附 加 值 服 务， 包 括 培 训， 帮 除了刚才说的系统方案的集成和

助平台，经验及流程等，为战略合作 灵活性，我也很愿意分享一下 NDC 超

伙伴建造各种标准或者定制化的 AGV 过 45 年来在 AGV 业界创新和持续改

车，利用 NDC 平台在各个细分行业去 善方面的几个重要事件点，来说明根

做项目集成。NDC 未来将持续这种模 据市场需求来创新的基因。

式做好 NDC inside。

1953 年， 我 们 研 发 了 第 一 套

物流集成从三个角度来看，投资 AGV 系统，当时仅仅是一台改装后的

回报毫无疑问是最直接的，当然投资 牵引拖拉机在仓库里拉动一个拖车。

回报不仅仅是成本高低的问题，而是 现在，AGV 的种类已经有很多种类，

以投资的角度是否能够达到仓储物流 诸如移动机器人，搬运车和牵引车等。

运营的最大价值回报。其次是技术方 它们比以往任何时候都复杂，所以您

面，这个自动化方案是需要可靠，灵活， 更需要找到合适的供应商以满足制造

集成性，以及创新和持续改善，这是 和仓储的需求。

支撑投资回报的计算基础，尤其是可

靠性。第三方面是附加值服务，从某 您可以从我们的供应商列表里开

个角度来说也是，自动化供应商和仓 始。这个列表自从上世纪 80 年代起就

储物流运营商的深入协作，一起面对 一直在增长，当时我们公司（曾用名

市场以及消费者的机遇和挑战，不仅 NDC）决定专注于研发 AGV 的通用

仅是简单的买与卖。 控制平台。NDC 解决方案平台包括导

航，硬件和软件，并将它销往世界各

技术方案的集成和灵活性 地的 AGV 制造商，因此该列表是一个

1) 智能仓储物流的环节和不同场 很好的参考。此外，我们的平台仍在

景对导航，车型的技术要求会有所差 不停地开发迭代，比如新加入的自然

异。 相同环节和场景，由于外部环境 导航，可以让系统不再依赖于地面标

的影响也会对导航要求会有不同。 记和反射器。

2) 价值角度，不同场景的价值程

度会有所差异。

3) 实施的角度，希望技术方案既

是标准的，便于软硬件的模块化和标

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到目前为止，基本上整个机器人 结果； 2010 年，第一代深度感知设

行业，都存在一个令大家头疼的问题： 备 Kinect 诞生； 2015 年至今，VR\/

不能实现长期可重新定位的导航方案。 AR、机器人、无人驾驶兴起。

无 论 是 原 始 的 无 线 电 方 案，GPS 方

案，还是非常贵的纯惯性导航方案， SLAM 技 术 涵 盖 的 范 围 非 常

都是很难被平常的消费及工业级的场 广， 按 照 不 同 的 传 感 器、 应 用 场 景、

景所能接受的。但是视觉导航有一个 核 心 算 法，SLAM 有 很 多 种 分 类 方

天生的优势：使用摄像头，然后跟一 法。 按 照 传 感 器 的 不 同， 可 以 分 为

些 MEMS 惯性传感器做组合，可以用 基 于 激 光 雷 达 的 2D\/3DSLAM、 基

一个很低的成本达到非常高的精度， 于 深 度 相 机 的 RGBDSLAM、 基 于

所以基于视觉的导航越来越得到大家 视 觉 传 感 器 的 visualSLAM（ 简 称

的重视，也逐渐被行业认可。 vSLAM）、基于视觉传感器和惯性单

元 的 visualinertialodometry（ 简 称

SLAM 技 术 的 发 展 已 有 30 余 VIO）。

年 的 历 史， 涉 及 的 技 术 领 域 众 多。

SLAM 技 术 本 身 包 含 许 多 步 骤， SLAM 研究问题主要研究以下几

每一个步骤均可以使用不同算法实 个问题。

现，因此成为机器人和计算机视觉领

域 的 热 门 研 究 方 向。SLAM， 全 称 地图表示问题

Simultaneous Localization and 即如何对环境进行描述的问题，

Mapping，能够让机器人依靠自身传 常用的有栅格表示、特征表示和拓扑

感器在位置环境中进行增量式的地图 表示 3 类

创建，同时利用创建的地图实现高精 信息感知问题

度的自主定位。是目前移动机器人很 即如何通过不同传感器对环境进

好的一种导航方式 SLAM 发展史上的 行感知的问题，以及对相应的测量数

三个里程碑： 2000 年，首次给出了 据进行表示的问题

SLAM 这一基本框架和收敛性的验证 数据关联问题

将不同时间，不同地点所获得的

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感知数据进行匹配、关联、融合的问 分。

题 大家可以看到这样一个趋势，对

定位构图问题 于机器人来说，它的定位方案会做得

主要包括基于概率模型的方法和 越来越小，功耗越来越小，体积越来

基于图模型的方法 越小，成本越来越低，但是它的数据

量会越来越多，从一维到二维到三维，

vSLAM 技术分类及架构 在配合着芯片嵌入能力的提升的同时，

基于视觉的定位定姿可以 它整个模块的集成度会越来越高，而

称 为 视 觉 里 程 计 VO（Visual 且从整个行业来看，大家对于定位定

Odometry）； VO 的 惯 性 测 量 单 元 姿的需求很统一，很明确的，整个行

（IMU）的优化方式成为 VIO； VO 业的通用型接口和标准也在逐步形成，

加上后端的全局优化机制可以演化为 而且随着现在各种各样处理器的发展，

Visual SLAM（vSLAM）；vSLAM GPU、FPGA 等处理器不断推陈出新，

目 前 最 稳 定 的 架 构 是 Tracking、 计算机资源越来越丰富，可实现的功

Mapping、Loop Detection 三 大 部 能也会越来越多。

艾 瑞 思 智 能 仓 储 机 器 人 iWR 仓储订单分拣。针对智能工厂的物料

（Intelligent Warehouse Robot） 搬运需求，iWS 提供独有的 P2P 搬运

和 智 能 仓 储 系 统 iWS(Intelligent 方式。

Warehouse Robot System)。艾瑞

思自有的人工智能算法，帮助艾瑞思 货 到 人 应 用 场 景： 类 似 亚 马 逊

机器人实现自学习、自适应功能，引 KIVA 仓储机器人方案，替代传统人工

发了广泛关注。 仓人找货的模式，由仓储机器人根据

订单任务将要拣选的货品货架主动搬

从艾瑞思机器人在电商仓储客户 运到拣货点，拣货人员在拣货点完成

应用情况来看，相比传统人工仓储， 拣货；机器人再将货架搬运到下一个

使用仓储机器人进行订单分拣可以节 拣货点或搬回库存区。

约 60%~70% 的人力，同时人均拣货

效率提高 2~3 倍，并大幅降低拣货人 智能搬运应用场景：旨在替代传

员的劳动强度，订单拣选准确率高达 统重装流水线完成拣货，机器人根据

99.99%，客户可在 1.5~2 年内收回 拣 货 任 务 每 次 分 配 18~36 个 订 单 任

投资建设成本。 务，带着订单去相应拣货点实现订单

找货，由区域拣货员根据当前机器人

根 据 客 户 应 用 场 景 不 同， iWS 订单完成拣货；机器人根据分配的订

分 别 提 供“ 货 到 人 ”、“ 智 能 搬 运 ” 单任务在不同拣货点跑动完成所有订

两种解决方案，可广泛应用于商超、 单拣货。

3C、日用品、服装鞋帽、药品等电商

P2P 搬运方式：在智能工厂被广

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泛采用，在智能工厂中经常会存在上 MES 等系统无缝对接，运用艾瑞思自

下游物料供应的业务，上游多个产线 有的人工智能算法，实现自学习、自

产出的物料，需要运送给下游多个产 适应，可大幅降低工程部署难度。艾

线使用，P2P 搬运方式很好的解决了 瑞思机器人系统灵活强大的功能吸引

这种情况下的工厂需求。 了大量的业内人士进入深入的交流探

讨。

为 了 降 低 客 户 部 署 的 成 本，iWS

可 与 仓 储 运 营 商 的 WMS、ERP、

物流快递的业务量呈爆炸式增长， 器人

而人力成本的过高导致利润率下滑， 智能分拣机器人可节约 70% 的人

物流行业不可避免的陷入了同质化低

价竞争的怪圈。全球物流行业正在迎 工分拣的人力，且 24 小时不间断工作。

来新一轮升级机遇，现有物流模式很 智能分拣机器人的广泛应用，不仅节

难满足，必然催生新的物流模式。 约大量劳动力，而且它将逐步打破整

个快递行业对于人的严重依赖性，并

浙江立镖机器人有限公司注册成 大大降低快递工作者的劳动强度。对

立于 2016 年 7 月，致力于物流自动 整个物流行业而言，智能机器人代替

化项目的研发与创新。我们的核心技 人工将是一种发展趋势。

术研发团队具备 15 年的自动化控制技

术积累。创始团队用两年的时间发明 “智”— — 快递分拣设备现状

了一套足以颠覆快递行业传统经营模 目前，国内普遍应用的分拣设备，

式的快递分拣机器人系统。 除了皮带输送机 + 人工（半自动化）

之外，就是传统的自动化分拣。例如，

立 镖 小黄 人— — 智 能 快 递 分 拣 机 交叉带自动化分拣机，首先对快件业

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务处理量的要求非常高，一套自动化 智能分拣机器人系统操作简单，

分拣设备的维护使用成本相当高，且 节能环保，每年的维护成本相当低，

能耗很大；其次，当快件业务处理量 大概是传统自动化分拣设备的三分之

无法满足开机条件时，机器设备不得 一。

不闲置下来，这也会增加额外的成本，

这在最早引入国外自动化分拣设备的 智能机器人分拣系统的应用范围

邮政与顺丰是普遍现象；再次，快递 打破了在时间上，以及快递与其相关

行业的配送体系一般包括三级分拣体 行业之间的局限性。它符合 24 小时全

系，而只有部分快递公司较大的一级 天候运营的条件，可以大大满足包括

分拨中心可以满足业务量的需要，其 快递在内的相关行业对于自动化分拣

二级或三级分拨中心想用上自动分拣 的不同需求，对分拣目的地的扩展可

设备也还是很奢侈的。 以达到 500 甚至于更多，这更是传统

自动化分拣很难达到的。智能机器人

我们的智能快递分拣机器人系统 分拣系统为未来城市化配送中心平台

很好的解决了这类问题。其一，它可 搭建，以及区域性自动分拣中心建设

以根据快件的实际业务处理量来灵活 提供了最好的技术支持。

配置需要多少台机器人投入生产使用；

其二，也可以通过增减机器人数量来 目前这套机器人智能分拣系统已

满足快件淡旺季业务量的处理需求； 在义乌、天津和东莞三地的分拣仓库

其三，单独租赁机器人也可以。 投入使用，同时与国内多家知名企业

展开了深入合作。

工业 4.0 的背景下，仓储配送中 保持连续增长，在仓库建筑空间布局

心的分拣方式也多样化起来，传统人 合适的场景下，一般用户都会选择上

工分拣、大型自动化分拣机、多穿系统、 效率高的分拣机，在物流领域，德马

miniload 库及垂直货柜等设备，成了 深耕细作输送分拣系统，取得用户信

分 拣 的“ 常 客”， 近 几 年， 随 着 市 场 赖。

对物流服务追求快速、准确的高要求，

只要订单体量或配送规模形成稳定或 在智能物流时代，提及货到人智

能分拣，物流粉儿们，除了背着货架

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满地跑的可爱的类 kiva 机器人，德马 案，结合输送线可以实现多纵多横的

提供的全面式智能柔性分拣解决方案 矩阵智能柔性分拣，根据项目规划要

还能这样玩。 求，小车可自动对接各种输送线（滚

筒、 皮 带、 链 轮）， 效 率 提 升 百 分 之

一、AGV 货到人智能分拣 百；根据分拣批量及物品重量的大小，

输 送 线 + 德 马 DR20 自 动 移 载 还可以时时灵活调整投入分拣 AGV 的

AGV（灵动），这样的分拣场景你可 数量，适应不同规模的仓库，仓库的

曾想到？ 基础设施投入低，搬迁容易等，真正

一 堆 堆 包 裹， 一 堆 堆 货 品， 负 重 做到降本增效，解决客户的实际分拣

从几十公斤到几百公斤，成品包装奇 问题。

形怪状，要么特别重，要么连搬运都

无从下手，愁坏了仓库的运营人员。 德马集团子公司德尚智能开发的

高峰期间，量还很大，不仅搬运还要 货到人拣选轻载高速 AGV 采用二维码

分拣，靠人，烦恼的时候工人将坏的 + 视觉导航，不仅具备高精度，高速

情绪全部发泄到了作业里去，包装属 度的优势，最大的差异化在于转弯半

性、重量及体量决定应用不了高效的 径小，不怕脱轨，可以实现脱轨遥控

分拣机系统解决问题，于是这种异型 恢复功能：小车脱轨后切换至遥控模

中大件的分拣成为目前仓储配送中面 式（可指定遥控车辆），前进，后退，

临的最大困难，传统作业都是手工人 原 地 旋 转， 刹 车， 至 地 图 线 路 上， 退

肉分拣模式，德马在布局智能物流市 出遥控模式，小车自动回到调度模式。

场中，睿智的发现了客户的痛点，作

为输送分拣专家，致力于为用户提供 二、立 体 存 储 — — 基 于 密 集 存 储

最实际的智能解决方案。于是货到人 功能的货到人“智能魔方 4.0”系统

智能分拣 AGV 出现了，它是这个样子

的。 基于密集存储功能的货到人利用

密集仓储提高空间利用率，灵活性低、

系统最高效率难以后期扩展。德马集

团在 2016 年预发布的“智能魔方 4.0”

系统在料箱储位和订单行拣选数量中

小量级时，性价比及占地面积有显著

优势。它采用模块化塔式构造，可以

串联、并联，针对不同的商品和拣选

作业模式，有不同的高效运作算法，

它不仅是一个自动化产品，而且是智

AGV 货到人智能分拣图

此种解决方案适用于电商、快递、

第 三 方 物 流、 服 装、 医 药、 食 品 企 业

以及中小型 DC\/RDC 的应用，优势在

于货到人自动搬运，按照规划好的方

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能化产品，输送线部分可以用 AGV 替

代。适用于用于电商物流中心高密度

存储及全自动订单集结、缓存、拣选。

对于 SKU 较多、进出库频率高大中型

电商、垂直电商等需要显著降低拣选

人工成本的客户，快来德马找它吧。

三、吞 吐 量 大 — — 基 于 缓 存、排 图：某仓库现场调试运行中

序 的 货 到 人“ 快 存 ”系 统

占据市场的核心竞争力。

想要进出复核作业效率高，多单

元拓展，易实施和方便维护，德尚智 综上，从制造业少 SKU 低流量，

能开发出创新性单元化模块快的快存 到电商多 SKU 高效率需求，德马为客

系统是您绝佳的选择。垂直电商、品 户提供一站式多样化的智能，柔性、

类电商甚至延伸到制造业，快存系统 高效、低成本的分拣解决方案，但是

中核心机和货架可以快速部署和移动， 如何选呢？技术选型怎么做？

具有远超其他系统的灵活性，为用户

未来的性能升级留有余地的优势，迅 你 提 需 求， 我 们 一 起 碰 撞， 德 马

速得到了图书，服装业制造业及电商 的服务宗旨是解决客户的痛点，共同

用户的青睐。在一些不可逆序进行的 创造美好未来，与用户一起成长。

复杂作业环境里，机械臂通过系统调

度， 自 动 拾 取 料 箱， 放 置 输 送 线， 输 最后大胆展望一下仓储拣选的未

送到人的面前，进行下一工作程序。 来方向

四、类 K IVA 模 式 货 到 人 智 能 分 毫 无 疑 问， 未 来， 电 商 仓 储 的 拣

拣 选方式将是多样化的结合体，也会呈

现出更加智能、人性化的拣选方式与

讲 到 最 后， 德 马 也 有 背 货 架 类 设备，以下四个趋势值得关注。

KIVA 模式货到人智能分拣，代表产品

“灵慧”AGV，采用二维码视觉识别 第一，\t 劳动紧缺和全渠道运

及惯性导航技术，实现货到人柔性拣 营将促使货到人成为仓配领域的持续

选。本款产品最大的差异化在于聚焦 热点 。

于仓储执行的优化和有效管理，WMS

及 WCS 系统稳定、可靠，将是德马 第二，\t 由于需求的多样性，

多种解决方案并存将持续相当长的时

间。

第三，\t 拣 货 环 节 仍 然 是 痛

点，视觉识别和 AI 将加速无人仓的实

现。

第 四， 硬 件 差 距 在 逐 步 缩 小， 算

法将成为未来竞争的关键因素之一。

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我国智能物流装备平均每年增速达 充 满 电 的 LIC 电 源；（2） 采 用 法 勒

30% 以上，在新的发展趋势下，AGV 50 ～ 200A 的 刷 板、 刷 块；（3） 自

及 RGV 对电源也将有更高的要求。 主研发的智能充电站。

智能仓储和工业自动化对电源的 AGV 线路上的方案设计

要求：第一，智能、自动。1）互动能 对 于 24h 在 线 运 行 AGV 系 统，

力（实时监测、报告、控制）；2）精 我们不需要额外的充电房，只需充电

准、判断与执行；3）自识别，减少人 桩在 AGV 线路上就可以自动充电；其

工干预。第二，快速、快节拍，1）即 整 体 特 点： 在 线 快 充、 充 电 节 拍 快、

充即用，快节拍；2）24H 运行；3） 节省人工。

工业设计寿命（8 年以上）。LIC 电源 在线充电方式，可分为侧充和底

系统能满足所有的要求。在电源领域， 充；充电安全性靠安电机控制：充电

智能、快充将成为行业趋势。 机必须检测到电压才输出电流；不充

电时，刷块无电压；平时是绝对安全的。

LIC 电源系统 充 电 节 拍 为 3min： 减 速 至 停 止

什么是 LIC ? 锂电容（LIC）是 1min；充电时间 1min；启动至运行

新一代超级电容器，市面上叫它第二 1min；在产线用车节拍固定情况下，

代超级电容。它是锂电池和传统电容 可 节 省 20 ～ 50% 的 AGV 小 车， 且

的结合体，寿命及安全性都优于原来 无需充电房。LIC 充放比高达 1:30，

产品，特别适合动力和节能应用。目前， 即充电一分钟，AGV 在重载的情况下，

上海展枭是国内唯一能量产 LIC 电源 可运行 30 分钟。

的公司。

自动化与智能化 RGV 有轨穿梭车方案设计

LIC 电源能与整车控制系统通讯； RGV 充电要求的时间更短，我们

CMS 实时数据监控与控制，可检测电 的充电机可进行一对多的控制，降低

压、 温 度、 电 流、 数 据 输 出 次 数； 具 充电成本，同时提高充电机利用率。

备自动防护功能，CMS 和硬件控制双

重 保 护， 有 过 流 保 护、 过 压 保 护、 温 秒充及换层

度保护、刹车过压防护、电芯自动均衡。 智能立体仓储中的穿梭车同层运

行时，我们可在 5 秒内迅速补满电，

长寿命与低自放电 存取货间隔即可完成，大大增加 RGV

LIC 电 源可循环 525000 次，容 拣货频率；提升机换层运行时，我们

量保持率 85% 以上；低自放电。 也可以换层时充电，大大增加 RGV 使

LIC 电源系统组成：（1）1 分钟 用频率。

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轻量化与免维护 线 优 势： 无 压 降 损 失、 无 形 变 之 忧、

在 达 到 同 等 效 果 的 前 提 下，LIC 后期维护成本低。

电源比锂电池轻 50% 以上；相比滑触

德国制造业是世界上投入最大、 智能仓储与物流

最 专 注、 最 精 尖， 最 具 竞 争 力 的， 在 智能仓储与物流系统指智能仓储

全球制造装备领域占据领头羊地位， +AGV+ i-PLANT 物料管理系统，包

拥有良好的技术基础，智能程度最高。 括 SMT 原 材 料 及 PCB 存 储：1、 使

中国在此基础上提出“两化深度融合” 用智能货架 + 举升式穿梭车进行存取

的 目 标， 结 合 中 国 的 国 情， 提 出“ 中 管理；2、使用背负式 AGV 进行搬运

国制造 2025”的战略规划。 管理；物料齐套：按照工单检料表清

单出料：1、i-PLANT 系统收到工单

智能工厂的概念及应用 信息后，调度不同存储终端物料出库

现 阶 段， 我 国 制 造 业 亟 待 进 行 齐套；2、齐套后，将物料放入周转货

一场深度而智能化的变革，对生产线 盒中，放在 AGV 专用货架上；物料配

的 信 息 化、 自 动 化、 无 人 化、 防 呆 防 送：1、料架上物料放置 OK 后，系统

错、 通 用 性 改 善 的 需 求； 对 自 动 仓 调度 AGV 送至指定工位；2、达到工

储、自动搬运、自动物流改善的需求； 位后，AGV 将装载物料的货架放下，

对 虚 拟 工 厂、 早 期 预 测、 智 能 学 习、 将空货架拉回。

自动化排产、自动化编程的需求；对

SCADA、M2M、IOT、 自 动 化 数 据 德富莱智能工厂方案

采集的需求； 对 TPM、设备 BOM、 德富莱自主研发的智能自动化装

组件安装的防呆防错、能源管理改善 备，可适应国内制造业的快速多变的

的需求；对电子 Andon 报警、异常即 生 产 模 式， 为 小 批 量、 多 品 种、 可 定

时纠正及预防、快速换产换线、持续 制的柔性化制造提供灵活多变的自动

改进的需求均对智能工厂提出了新的 化、无人化解决方案。

要求。 德富莱现在国内外 10 几个研发生

未来，智能工厂的概念将会在实 产 中 心， 有 MES 系 统， 智 能 仓 储，

际生产车间得到更多应用，智能工厂 AGV，自动化设备，非标自动化与视

包括智能化仓储及物流、智能化制造 觉设备，机器人，测试七大业务板块。

与自动化、智能工厂信息化与集成。 其中视觉领域博士后研发团队，历时

智能工厂将给制造业带来智能设计管 五年升级的第三代高速高精度异型插

理、 智 能 仓 储 管 理、 智 能 搬 运 管 理、 件机产品，最快插件速度达到 0.7 秒，

智能维护管理、智能排程管理、智能 处于全球领先水平。

制造管理等。

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M 市场数据

Market data

电商零售爆发增长

主流电商加大物流仓储投资

文\/新战略机器人产业研究所

近年来我国电子商务尤其是网络购物快速兴起，2016 是质量和物流，其中约 49.2% 的消费者

年我国网络购物市场规模达到 5 万亿元，占全社会商品零售 提及发货速度慢影响网购满意度。另一项

总额的比例已超过 15%，激增的市场需求使得快递业爆发式 调研结果表明，约 55% 的网购消费者希

增长，2016 年我国快递业务量达到 312.8 亿件，日均处理 望下单当天能收货，希望两天内收货的占

量达到 8571 万件，最高日处理量超过 2.5 亿件，其中 60% 到 95% 之多，尤其在 3C、化妆品等冲动

的业务量来自电商。 型消费领域，发货速度对消费选择的影响

更大。承诺“闪电发货”、“上午下单下

一般来说，一个快递需要经历大型物流中心、区域配送 午送达”已经成为京东、易迅等近年迅速

中心和城市分拨中心三个节点的分拣，按照 2017 年 423 亿 崛起的电商最重要的竞争手段之一。

件快递来计算，对分拣设备的需求为 1269 亿次 \/ 年，按照

一年 365 天计算，则分拣设备需求为 3.48 亿次 \/ 日，再按 这为物流仓储自动化市场带来了历史

5 万件 \/ 日分拣效率的系统价格取平均 800 万计算，那么理 性机遇，其根本原因在于物流仓储自动化

论市场空间为 556 亿元，且市场空间仍在随着快递包裹量快 是突破物流瓶颈的高效解决方案，通过自

速增长而增长。 动化分拣和仓储系统达到最大程度地为订

单执行提速，从而缩短发货时间、优化用

户体验，构筑电商差异化竞争的重要因素。

在国内电商交易额飞速增长的同时，物流基础设施和设 因此，自动化仓储系统已成为知名电

备投入严重滞后已经越来越成为制约行业的掣肘，导致发货 商提高核心竞争力的一种重要方式，在国

速度慢、物流运输慢，大大降低用户体验，对电商品牌造成 外很多大电商如亚马逊、OTTO 等，不断

巨大损伤。根据调查，影响消费者网购选择最大的两个因素 地进行升级设备系统，提高自动化在仓储

中的应用，以提高运作效率。

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例如，亚马逊收购了仓储机器人公司

Kivasystems，在全美物流中心里大规模

使用机器人，据测算每年能够节约 10 亿

美元成本。目前，亚马逊普通订单的平均

Market data 市场数据

物流搬运机器人 2017 年 7 月

交付成本约为 3.5 美元 -3.75 美元，而使用仓储机 200-300 亿元在全国建设一个立体式的智能物流网

器人系统能再降 20%-40%。因此亚马逊通过不断 络体系“菜鸟网”，能够支撑日均 300 亿元的网络

升级仓储物流系统，使仓储物流费用率从 2000 年的 交易额。

最高点 15% 下降到 9.4%，目前稳定在 8%-9% 之

间。 电商物流仓储自动化方面的老大——京东计划

3-5 年内，在全国主要区域投建 5-10 个类似“亚

在 国 内 市 场， 主 要 电 商 也 掀 起 了 自 动 化 物 流 洲一号”的大型仓储配送中心；还和西门子合作，开

仓储的投资高潮，比如电商老大——阿里巴巴投资 发双插臂、双向、最高速的托盘自动化管理系统，实

现中型体积的电子电器类货品将全部实现无人拣选，

每件都存在一个格子里，自动进出。

一号店则于 2013 年底在广东投资建设洪梅物

流仓储中心，洪梅仓库建成将成为华南地区最大的自

动化的 B2C 电商仓库，将直接辐射深圳、珠海、中山、

江门等广东重点城市，顾客收到货的时间缩短 10%

以上。

此外，苏宁、唯品会、当当网、易迅网等电商平台，

也均开始了自动化仓储配送的建设步伐。

以上数据来源参考前瞻产业研究院发布的《2017-2022 年中国电商物流行业发展模式与

投资战略规划分析报告》。

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M 市场数据

Market data

AGV 机器人评测报告显示问题多达 50 个

文\/中国软件评测中心

由工业和信息化部计算机与微电子发展研究中 风险；87.5% 的产品按钮位置和颜色容易产生误

心（中国软件评测中心）（以下简称“中国评测”） 操 作， 并 且 未 安 装 警 告 安 全 标 识 和 铭 牌；87.5%

主办，北京大学、清华大学、北京航空航天大学等 的产品外壳未能达到规定的防护等级，存在安全隐

科 研 机 构 专 家， 中 国 机 械 工 业 联 合 会、 德 国 莱 茵 患。

TV 集团、哈工大机器人集团等行业专家，以及多

家物流和机器人相关企业共同参与的“货到人”仓 （基本参数问题分布统计图）

储机器人测评成果发布会”在北京召开。会上对中

国物流智能机器人的现状尤其是对仓储物流机器人 功能问题

的应用以及存在问题进行了详尽的测评报告发布。 功能方面分为控制系统和安全装置两类问题。

控制系统上，87.5% 的产品未设计独立的启

按 照 问 题 严 重 程 度 划 分， 仓 储 智 能 机 器 人 动、停止等开关按钮；25% 的产品急停复位后自

AGV 目前有严重问题 39 个，一般问题 10 个，建 动重新启动；50% 的产品控制系统和上位机软件

议问题 1 个。 出现崩溃等现象，导致机器人非正常停车和挂起。

安全装置上，所有产品未配备专用合格的手控

“货到人”仓储机器人测评成果显示，目前国

内市场上 AGV 不同程度的问题存在 50 个，其中

基本参数问题 6 个，功能性问题 14 个，性能问题

7 个，机械电气安全问题 15 个，产品说明书及相

关技术文件问题 3 个，人员、管理与运维问题 5 个。

（问题数量分类统计图） （功能问题分布统计图）

基本参数问题

基本参数上，测评结果显示，所有产品指示灯

颜色混乱，25% 的产品指示灯安装方式存在失效

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Market data 市场数据

物流搬运机器人 2017 年 7 月

装置，并在超速、超载等异常状态时无闪烁灯和声音 一在控制电路上，所有产品的速度、压力、位置等限

报警功能；87.5% 的产品存在障碍物安全检测盲区， 值检测装置不完善，75% 的产品未采用完整的冗余

且未采用机械制动系统，安全风险较高。 技术，容易引发失控现象；其二，电气隔离防护上

75% 的产品绝缘防护措施不规范；87.5% 的产品电

性能问题 气系统和非电气系统未采取物理隔离措施，动力线、

性能上，一方面 71.4% 的产品带载运行稳定性 控制线未独立成组；第三，导线配线上，75% 的产

差，在货架位置发生偏移或货物摆放位置不均的情况 品存在导线和电缆存在机械应力过大和弯曲半径过

下出现无法举升货架或行驶轨迹偏移等严重问题；另 小、电气连接不牢固、导线标号、颜色、固定方式不

一方面，62.5% 的产品在 1m 及以上距离检测到障 规范等问题；25% 的产品导线靠近运动部件的距离

碍物未能及时减速停止，障碍物离开后无声音报警。 过小，缺乏防护装置。

（性能问题分布统计图） 说明书等问题

说明书的问题表现为：说明书内容缺失，未覆

机械电气安全问题 盖系统描述、系统操作、运维、环境要求等内容；产

机械电气安全方面，结果显示有三大问题。其 品的安装文件、操作说明书、元器件清单等技术文件

不完善；未具备电气原理图或绘制不规范等。

运营维护问题

在运营维护上，AGV 市场还存在产品设计者专

业术语不熟悉、未参考相关标准、产品未进行耐压试

验、绝缘电阻试验、未制定详细的设备维护保养计划

等问题。

其余产品定位均基于地面图表，目前仅靠人孔

贴标方式，适应性差、耗时长，校正工作量大，不便

于大型场地应用。

（机械电气安全问题分布统计图）

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市场资讯

全国 AGV 机器人系列巡回调研

由新战略机器人产业研究

所、《物流搬运机器人》杂志社、

中国 AGV 机器人产业联盟主办

的 “全国 AGV 机器人系列巡回

调研”活动于 2017 年 7-8 月在

全 国 展 开， 主 要 针 对 全 国 AGV

机器人制造以及物流集成应用企

业、地区做系统调研，深入了解

企业产业布局与未来发展方向，

就企业现状、存在的问题提出资

源整合、资本对接等建议；推动

调研企业品牌形象的推广，推进企业与企业之间的抱团发展和战略合作；完善行业调研报告与

数据分析等。调研活动将在 2017 年 7-8 月完成，调研方式，采取深入企业面对面交流，企业

家现身说法，力求还原行业真相，反馈行业声音，报道典型案例，传播行业正能量。

全 国 AGV 机 器 人 系 列 亚马逊拟构建巨大无人机塔 可加速送货

巡回调研

亚马逊向美国专利和商标局提交了

百世新沂智能仓储机器 一项专利申请，准备打造一个“多层次

人仓启用 订单履行中心”。它看起来就像一个巨

木蚁机器人发布“物流 大的机器人支持的高塔，可以让无人机

蚁”升级版 方便地进出，进而在城市地区运送包裹。

顺丰获国内首家无人机 亚马逊在这项专利的申请书中称，

物流合法飞行权 “现在，在城市地区（如商业区和人口

稠密的区域）建造订单履行中心的需求

越来越大。”美国专利和商标局周四公

布了亚马逊的“多层次订单履行中心”

专利申请书以及无人机相关专利的申请

书。与无人机相关的专利申请书涵盖了

无人机性能和噪音控制等内容。亚马逊

尚未对此发表评论。当然，这种无人机

高塔的专利不一定能够转化为现实。但

是，近些年，亚马逊一直在积极打造无人机送货服务。在今年 3 月，该公司的无人机送货部门

Amazon Prime Air 已首次在美国公开运送包裹。亚马逊、UPS 快递公司、谷歌和其他公司

也开始研发无人机送货技术，希望以更低的成本、更快的速度给消费者送货。

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物流搬运机器人 2017 年 7 月 市场资讯

Market information

百世新沂智能仓储机器人仓启用 科尼参展 TOC EUROPE

发布新型港口 AGV

现在的智能应用的非常的广泛

的，是我们非常多的人都认可的， 科尼参展今年于阿姆斯特丹举行的

所以我们百世新沂智能仓储机器人 TOC EUROPE 展会，并向集装箱搬运行

仓启用给我们原来的市场带来了不 业发布三项自动化相关的技术。第一项自

一样的全新体验。3 月 6 日，百世 动化技术是关于科尼 Gottwald AGV（自

云仓传来好消息，其承建的新沂市 动导引车）配备新型锂电池所带来的众多

智能仓储机器人仓正式启用。新沂 益处，包括自重更轻，作业更高效，充电

市委常委、常务副市长杨远朝，百 更快速。

世集团副总裁、百世供应链总经理

张芒 粒，新沂市交通运输局局长黄 第 二 项 自 动 化 技 术 是 和 Terberg 合

永浩，新沂市电商服务中心主任黄 作 的 声 明 发 布，Terberg 是 一 家 令 人 尊

佑峰等共同出席了启动仪式。百世 敬的码头拖头和其他特殊车辆的供应商。

云仓新沂智能仓储机器人仓的正式运营，将成为江苏新沂发展智慧 仓储 科 尼 将 携 手 Terberg 来 提 供 自 动 码 头 拖

物流的新引擎。百世云仓新沂智能仓储机器人仓位于江苏新沂美妆电商园， 头 (A-TT) 系 统， 由 Terberg 负 责 提 供

据黄永浩介绍：“江苏新沂美妆电商园是目前全国唯一的美妆仓储园区， 拖头，同时科尼提供自动化技术和交钥匙

通过引入百世云仓管理平台后，实现了仓配一体化。” 集成系统交付。第三项自动化技术是科尼

诺尔自动跨运车 (A-STRAD) 及自动快速

今年快递需求进入降速期 同比增速降低 跨运车 (A-SPRINTER) 系统。首先应用

56.7% 该技术的是新西兰奥克兰港，首单 27 台

新型科尼诺尔自动跨运车 (A-STRAD) 将

国家邮政总局近日发布了《2016 年度快递市场监管报告》。报告显示， 交付奥克兰港。现有的 21 台科尼诺尔跨

去年我国快递业务量达到 312.8 亿件，同比增长 51.4%，年人均快递使 运车将升级改造为自动跨运车。该订单包

用量接近 23 件，比上年增加近 8 件，年人均快递费支出 287.4 元，同比 含了 TEAMS 设备控制和车队管理系统，

增长 42.7%。不过，今年 1 月至 5 月的数据表明，我国快递行业需求开 Navimatic® 导航系统及以互换区和围栏控

始进入降速期。报告显示，快递行业季节性特征稳定。我国快递业务量峰 制系统为特征的流程自动化。拥有了自动

值出现在去年的 11 月，达 37.6 亿件，占全年总业务量的 12%。受春节 码头拖头之后，通过 AGV，A-STRADs

期间“马鞍效应”影响，业务量谷值出现在今年 2 月，仅 12.5 亿件，占 4%。 和自动码头拖头的完整呈现，科尼完成了

去年我国日均快递业务量达 0.9 亿件，最高日业务量出现在“双 11”期间， 在自动化水平运输的整幅拼图。

超 2.5 亿件，最高日业务量与日均业务量之差持续扩大，去年达到 2.8 倍，

快递业应对旺季能力加强。一方面，快递业务收入占邮政业比重稳步上升，

另一方面，快递平均单价持续下降，价格战持续。数据显示，去年我国快

递业务收入 3974.4 亿元，同比增长 43.5%。快递业务收入占邮政业务

收入比重为 73.9%，同比提高 5.3 个百分点。不过，去年快递平均单价

为 12.7 元，5 年来延续着持续性下滑，较 2012 年的平均单价 18.6 元，

下滑明显。

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市场资讯

木蚁机器人发布“物流蚁” P+F 联 Kollmorgen 欲 憾 SICK AGV 传

升级版 感器领头羊地位

6 月 29 日，由上海木蚁机器人科技有 在工业 4.0 时代，为实现持续可靠的自动化解决方案，技术战

限公司主办的“工业 4.0 智慧工厂 蚁群搬 略合作显得尤为重要。在 2012 年瑞典 Scanautomatic 展首次推

运”之“物流蚁”机器人升级版技术发布会 出的 R2000 二维激光扫描仪，标志着倍加福将会开始致力于工业

在沪上举行。据悉，这次发布会是木蚁机器 4.0 的长期、持续性战略计划。

人的一次重大战略升级，原先木蚁机器人的

主要定位是工业级无轨导航底盘提供商，与 科尔摩根公司长久以来都是控制器及软件开发领域的领导者。

整机厂商合作，提供无轨自主移动底盘，主 展会中，倍加福与科尔摩根就自动导引运输车（AGV）的课题进

要面向的领域包括机场、商场、安防巡检等， 行了深入讨论，非常看好其未来的发展方向。“作为运输车控制解

而此次木蚁机器人 CEO 钱永强经过详实的 决方案的专家，我们希望为新车型提供最先进的导航解决方案。同

市场调查分析与机器人各领域的专家交流探 时，我们也在寻找传感器领域的创新型合作伙伴，通过和倍加福公

讨，将去年 9 月在国际服务机器人展发布的 司的接触我们认为倍加福公司非常符合我们的合作需求，R2000

“蚁群调度系统”深度研发，首次将木蚁机 系列产品在应用方面与 AGV 也十分契合。所以我们都很期待我

器人正式定位为智能物流机器人一站式解决 们的首次战略合作”科尔摩根总经理 Markus Johansson 说。

方案服务商，并将多机器人协作推到了 2.0 R2000 激光扫描仪以其无可比拟的优势：非常精确的测量和快速

时代。 响应时间，360°的无死角测量和对 1mm 小目标物的精确测量，

获得科尔摩根公司的合作意向。在展会结束后，双方再次沟通合作

木蚁“物流蚁”机器人现场演示 细节并共同开发了一个增强版本的激光扫描仪 LS2000。LS2000

作为导航传感器和科尔摩根的 CVC600 车辆控制器的结合，用户

“亚马逊 Kiva，Geek+，海康威视这 可以通过反射板，自然物体，或自然物体加反射板进行导航。这种

类基于二维码实现‘货到人’的多机器人协 集成的解决方案，使自动导引运输车（AGV）能够作出快速和精

作，但只能在二维码组成的棋盘里移动，是 确的移动，为企业的物流和仓库管理提高效率，缩短投资回收期。

多机器人协作的 1.0 时代；以木蚁机器人为

代表的无轨导航机器人将多机器人协作推向 “如今我们与科尔摩根已经合作四年，我们仍然为共同完成的

了一个新的高度，跨入多机器人协作的 2.0 成果感到骄傲，我相信有更多的惊喜等待我们。”倍加福工业业务

时代，不单单拥有同样的高效协同搬运，而 发展经理 Arno Hagemann 说。

且拥有更广泛的应用场景，可以很好的适应

原 有 的 设 备 场 景， 更 多 的 替 代 人 工 提 高 效

率”。钱永强表示。

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物流搬运机器人 2017 年 7 月 市场资讯

Market information

顺丰获国内首家无人机物流合法飞行权

顺丰近日与赣州市南康区联合申报的物流无人机示 月份亮相；2016 年，第三代飞控导航系统研发成功，四

范运行区的空域申请，得到了东部战区的正式批复，成 轴、六轴多旋翼无人机产品化，倾转旋翼无人机完成首飞。

为目前国内唯一获得正式审批的，且由企业、中央监管 2017 年，顺丰自研的 Manta Ray 垂直起降固定翼无人

部门和地方政府共同推进的示范空域。顺丰方面表示， 机问世；6 月 21 日顺丰与赣州市南康区联合申报的物流

本次推出了多款机型，覆盖不同的业务场景，最大有效 无人机示范运行区的空域申请得到东部战区的正式批复；

载重 5-25 公斤，最大载重飞行距离 15-100 公里，截 6 月 29 日，顺丰在获批空域内进行了首次业务运营飞行。

至目前顺丰在无人机领域已获得 151 项专利。

昨日，顺丰还在获批空域内进行了首次业务运营飞

行。该空域范围覆盖了江西省赣州市南康区五个乡镇。

顺丰获得政策授权，作为唯一一家物流企业在该区域范

围内进行试点物流运营飞行。资料显示，2012 年底，顺

丰开始寻找无人机在物流领域的应用解决方案，并以合

资、投资、自研等多种方式，全面按照集团的战略规划

开展物流无人机核心能力建设的工作。

2012 年顺丰创始人王卫提出物流无人机的设想；

2013 年，顺丰无人机开展运营试点相关工作，并于 9

全球仓储物流制造巨头在华首设技术展示中心

“SSI 胜斐迩昆山技术展示中心“正式开幕。这个 装了 Exyz 堆垛机和托盘输送系统，这些系统是高效仓

6000 平米的现代化技术中心集技术服务、研发等为一体， 库的典型代表，参观者基于这些展品能够更直观地了解

未来该技术中心将成为 SSI 胜斐迩在中国市场重要的创 最新技术。该中心的建立充分体现了快速增长的中国市

新孵化基地。据了解，SSI 胜斐迩是全球最大的物流设 场在胜斐迩全球布局中的战略地位。郭仁正总结：“SSI

备制造商和集成商。现场，SSI 胜斐迩全球自动化常务 胜斐迩在昆山的技术展示中心，是同行中第一家目前为

副总裁 Michael Mohr，亚太、中东区及非洲区董事总 止唯一一家愿意投资建设的技术展示中心。这充分显示

经理 Brian Miles，SSI 胜斐迩中国区自动化 CEO 郭 出 SSI 总部对中国市场的承诺和信心。SSI 德国总部坚

仁正、SSI 胜斐迩中国区董事总经理黄志明、钟鼎创投 信，中国将会成为 SSI 全球增长的下一个火车头。”

合伙人、普洛斯战略顾问董中浪共同按下技术中心启动

按钮。

Michael Mohr 将德国总部象征荣耀的钥匙交接给

中国区。他说：“这个钥匙是送给所有的客户、员工的，

它代表了幸运，也代表了成功。”在这里可以看到 SSI

胜斐迩的 AGV、穿梭车系统、旋转系统、垂直升降货柜

LogiMat、A 字架、货到人拣选工作站，包括 SSI 胜斐

迩 WMS 物流软件等智能系统演示。技术中心二期还配

备了多层穿梭车以及一个单巷道的高架库，高架库内安

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T 技术园地

Technology

仓储物流机器人集群的智能调度和路径规划

沈博闻1，2，3，于宁波1，2，刘景泰1，2

( 1．南开大学机器人与信息自动化研究所，天津300071; 2．南开大学天津市智能机器人技术重点

实验室，天津300071; 3．美国纽约州立大学布法罗分校计算机科学与工程系，纽约14260-2500)

摘要 : 电子商务迅猛发展，为仓储物流带来了新的需求和挑战。其发货单位小型化，品种多、批量小、批次多、周期短，

传统的仓储物流难以适应新的需求，基于移动机器人的自动化仓储技术正在兴起。首先基于电子商务仓储物流的任务特

点，建立了一个灵活可重构的仓储空间模型，制订了适于仓储物流的机器人运行规则。随后，将物流任务分解，给出了

综合考虑曼哈顿路径代价和等待时间代价的机器人调度方法，修正 A* 算法实现了在特殊道路规则约束下的路径规划，

进而加入时序建立了时间空间运行地图进行三维路径规划。通过仿真，比较了路径规划方法和机器人数量对任务完成时

间、运行总里程、道路冲突协调的影响，验证了智能调度和路径规划方法的有效性。

关键词 : 仓储物流 ; 移动机器人 ; 智能调度 ; 路径规划 : A* 算法

随着电子商务近年来突飞猛进的发展，物流配送 调度 ; 2) 在移动机器人集群运行的仓储环境中，机器

逐渐成为电子商务的核心要素。由于需要协调与调度 人移动路径的规划和碰撞的预测、检测、防止 ; 3) 在

的资源数量和种类众多，给仓储物流中心的运作管理 给定仓储空间和订单任务密度后，机器人配置数量的

带来了前所未有的挑战。根据相关调查，传统模式的 优化。

仓库中工人有 60% ～ 70% 的时间都耗费在取货上。

在当前的电子商务中，物流配送具有发货单位小型化 建立一个机器人化的自动化仓储空间的模型如图

的特点，品种多、批量小、批次多、周期短，传统的 1 所示。主要考虑停放位置 ( 空闲或货架占用 ) 、入

人工操作、传送带式亦或 AGV 式的仓储物流方式已 货口、出货口、纵向道路和横向道路。每个被 2 条纵

经难以适应电子商务的发展需求，以亚马逊的 Kiva 向道路和 2 条横向道路围起来的区域内，有 2 排停

Systems 为代表的基于移动机器人的自动化仓储正 放位置。

在兴起。

这个仓储模型具有良好的可重构性，仓储空间的

将自主移动机器人引入仓储空间中，代替人工搬 长度宽度、货架和道路的数量和密度、入货口出货口

运货物，可以有效地减少工人的劳动强度，降低维护 的数量和位置、订单的数量和密度等参数，都可以根

成本，提高运行效率，并且对仓储空间的布局具有良 据具体需要灵活设定。

好的可重构性。移动机器人在仓储空间中的定位，可

以通过二维码、Ｒ FID、室内 GPS 等技术来解决。 在此仓储空间中，多个移动机器人同时运行，为

移动机器人集群与中心控制系统之间的通信，可以通 了避免碰撞冲突、简化机器人的运行规则、提高系统

过无线网络实现。在此基础上，要实现一个机器人化 安全运行的鲁棒性，设定货架区域间的横向、纵向道

的自动化仓储环境，机器人集群需要解决的关键问题 路均为单行道。

主要有 : 1) 在订单任务到达之后，移动机器人的智能

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Technology 技术园地

物流搬运机器人 2017 年 7 月

运回货架区域位置 n3，如图 2 所示。

物流任务可以分解成如图 3 所示的 3 个步骤。

其中，第 1 个和第 3 个步骤可以通过任务的分配调度

进行优化，减少所花费的时间 ; 第 2 个步骤可以采用

路径规划方法对机器人的路径进行优化。

2．1 机器人的智能调度算法

针对前述物流任务的第 1 个步骤进行优化，应使

承担任务的机器人能尽早地运行到对应货架处。因此

根据一个评价函数对所有可能执行任务的机器人进行

评价，从中选取最合适的机器人。总的评价函数为

图 1 仓储空间全局平面示意图 gn = w × tn1 + tn2 ( 1)

式 ( 1) 表示第 n 个机器人执行此任务的总代价，

对于建立的仓储空间模型，物流任务的形式是运

送某一货架从停放位置 n1 到某个入货口 \/ 出货口位置 tn1 表示第 n 个机器人完成当前正在运行的任务预计

要耗费的时间 ( 若当前为空闲状态则此项为 0) 。w

表示拥塞系数，用来反映系统的拥塞程度。设置 w ＞

1 可以反映完成当前任务耗费的实际时间要多于预计

的时间。tn2 表示第 n 个机器人运行到任务要求货架

处花费的时间。

根据评价函数，将所有的机器人分成 2 类，1)

正在执行当前任务 ; 2) 处于空闲状态。分别计算等待

代价和路径代价，再根据两者之和对所有的机器人进

图 2 任务形式 行评价，选取总代价 gn 最小的机器人承担任务。

图 3 一个任务的流程图

n 2， 针对前述物流任务的第 3 个步骤进行优化，应使

待

入 机器人搬运的货架尽快停放在空闲区域内，从而使得

货\/

出 机器人可以继续执行下一个任务。因此，选取距离起

货

任 点 ( 机器人的当前位置 ) 最近的一个空闲位置停放。

务

完 使用曼哈顿距离估计代价 :

成

后， gn = abs( cur．x － n．x) + abs( cur．y －

再

搬 n．y) ( 2)

式中 : gn 表示停放到第 n 个存放位置的代价。cur．

x 表示当前点的横坐标，cur．y 表示当前点的纵坐标。

n．x 表示第 n 个存放位置的横坐标，n．y 表示第 n

个存放位置的纵坐标。abs 表示求绝对值的函数。

2．2 特 殊规则约束下基于 A* 算法的路径 规 划

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T 技术园地

Technology

在设计的仓储空间结构中，目前，应用于多机器 相邻道路上的相邻位置。如图 5( a) 所示，黑色方块

人系统运动规划的方法有人工势场法、神经网络、模 为货架 n1，浅色方块为可扩展的后续节点，节点 n2

糊逻辑、A* 等算法。其中，A* 算法已经得到了广泛 即纵向道路 L1，节点 n3 即横向道路 H1。当前节点

地应用，而且能够保证找到最优的求解路径。考虑仓 是道路，则可扩展的节点为与此道路交叉的且在道

储空间结构中道路单向运行的约束，在 A* 算法的基 路前方的所有道路。如图 5( b) 所示，黑色方块为

础上进行修正和改进。 节点 n1，即纵向道路 L1。浅色方块为可以扩展的节

A* 算法的基本流程是从起始点开始，根据估计 图 5 从货架和道路扩展到道路

代价选择性地扩展节点，直到将目标点扩展进来。关

键是选择合适的评价函数 : 图 6 扩展目标点

f( n) = g( n) + h( n) ( 3)

式中 : f( n) 代表从起始点经过节点 n 到达目标

点的预估代价。g( n) 代表从起始点到节点 n 的真实

代价。f( n) 代表从节点 n 到目标点的估计代价。

考虑到仓库环境中所有的道路均为单行线，在单

行线上扩展节点是单向且有序的，如图 4 所示，沿纵

向道路 L1 从 n1 扩展的后继节点依次是 n2、n3、n4、

n5、n6、n7。而其中 n2、n3 以及 n5、n6 是顺次扩展

的固定流程，关键只在于在 n4、n6 节点处是否转向

到横向道路 H2、H3。为简化步骤，将 A* 算法中以

网格为节点扩展路径修改成以道路为节点扩展路径。

由此，一条完整路径可以表示为起始点－道路 1 －道

路 2…道路 n －目标点。如图 4 所示，沿纵向道路

L1 从 n1 扩展的后继节点依次是 n2、n3，代表横向

道路 H2、H3。以道路为节点减少了扩展次数，节省

了时间。但是，路径的起点和终点不一定是道路，还

有可能是货架所在的存放空间。所以，需要加入特殊

情况处理，将节点扩展分为 3 种情况 : 道路扩展道路、

起点扩展道路、道路扩展终点。

当前节点是货架 ( 起点 ) ，则可扩展的节点为

图 4 A* 算法路径规划的节点拓展 图 7 估价函数 h( n)

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Technology 技术园地

物流搬运机器人 2017 年 7 月

点，包括节点 n2，横向道路 H2; 节点 n3，横向道路 通过仿真实验，检验智能调度和路径规划方法是

H3; 节点 n4，横向道路 H4。 否有效，并进一步研究机器人的数量配置对任务执行

效率的影响。仿真程序和结果都在 MATLAB2013a (

当前节点所在的道路与目标点相邻，则扩展当前 Math Works Corporation，USA) 上完成。

点时可以加入目标点。如图 6 所示，当前点 n1 扩展

后继节点 n2，即纵向道路 L1。纵向道路 L1 与黑色方 3．1 任 务 生 成 和实 验 设 定

块目标点相邻。因此，n2 可以扩展目标点 n3。 为保证仿真实验结果的客观性，要避免受到任务

本身特点可能带来的的影响。为此 :

以道路为基本节点，评价函数需要相应的调整。 1) 采用随机算法产生任务。货架与机器人的初

除了基本的曼哈顿距离，还需要根据道路的方向加上 始位置也随机产生。任务调用的货架编号和入货口 \/

相应的转向代价，如图 7 所示。 出货口符合随机高斯分布。

2) 任务数量设为 1 000，随机产生 10 组任务。

2．3 加入时序 A* 算法的路径 规 划 移动机器人的数量分别设定为 10、20、30、40 和

如果预先知道每个时刻各机器人的具体位置，就 50 共 5 种情况。每种情况下，利用智能调度算法和

可以在路径规划时预测并避免可能发生的道路冲突。 2 种路径规划算法完成给定的 10 组任务。总共进行

为此，可以设置“时空运行地图”，记录下每个机器 了 100 次实验。

人随时间运行的轨迹，把规划出的机器人轨迹记录下

来形成一张“横－纵－时间”的三维地图，作为轨迹 3．2 实 验 结果

规划的参考。仍然基于 A* 算法进行规划，但是将 F、 在进行的 100 次实验中，所有任务都顺利完成，

G、H 的路径代价替换为时间代价。同时，在考虑运 验证了仓储空间架构设计、智能调度和路径规划方法

动到某个位置的路程的基础上，进一步加入因防止碰 的可行性和有效性。

撞而增加的等待时间代价。由此，在路径规划中考虑 表 1 中，利用双因子方差分析评价机器人数量

了冲突延时，可以减少规划出的路径产生冲突。 和路径规划算法对于完成物流任务所运行总里程、耗

由于道路的单向性，规划的先后顺序并不能够保 费时间以及抢路冲突的影响 ( 置信度 p = 0．05) 。

证运行时的优先级。如果后规划的任务插入到先规划 机器人的数量配置对于运行总里程、耗费时间和抢路

的任务道路前方，那么也只能由在道路后方的先规划 冲突具有显著的影响，而 2 种路径规划算法在运行

的任务等待。这样就导致实际的轨迹跟原有的规划不 总里程和耗费时间这两方面没有体现出显著差别，但

完全符合。在这种情况下，任务仍然能够根据规划出 是在抢路冲突方面表现出了明显的差别。

来的路径完成，只是时间可能不合拍。如果继续根据

有时间偏差的时空运行地图去规划新的任务，误差会

积累，虽然任务仍然能够完成，但是路径不是最优。

为此，修正路径规划方法，在每一次非规划的避让发

生之后及时修正时空运行地图，使得地图与实际相符。

2．4 碰 撞 预防 表 1 仿真实验结果

已经为了避免可能发生的碰撞，设置独占点。在

某个时刻某个位置只能由一个移动机器人独自占用。 图 8 给出了不同数量配置的机器人集群在 2 种

同一时刻的其他机器人想要进入此位置必须等待。在 路径规划算法下完成 1 000 个任务所运行总里程的

实际系统中，这可以由安装在机器人上的超声波或红 10 次实验平均值。随着机器人数量的增加，机器人

外传感器实现。在检测到与其他机器人距离小于警戒

值的情况下，紧急刹车，防止碰撞。

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集群完成设定任务所运行的总里程逐渐降低。增 图 8 完成设定任务运行总里程随机器人数量的增加而减少

加的机器人为系统的调度提供了更大的灵活度， 图 9 完成设定任务耗费时间随机器人数量的增加而降低

可以选择与任务货架距离更近的机器人承担物流 图 10 运行中发生的抢路冲突随机器人数量的增加而增加

任务。

图 9 给出了不同数量配置的机器人在 2 种路

径规划算法下完成 1 000 个任务耗费时间的 10

次实验平均值。随着机器人数量的增加，完成设

定任务所耗费的总时间明显降低。但是同时，所

需要协调的抢路冲突也明显增加，如图 10 所示。

由图 8 和图 9 可以直观看出，在特殊道路规

则的约束下，基于修正的 A* 算法和加入时序的

A* 算法这 2 种路径规划方法在完成任务运行总

路程和耗费时间 2 个方面，表现接近。加入了时

序的路径规划算法，降低了运行中发生的抢路次

数，如图 10 所示。但是，在仓储空间中道路单

向运行设定的约束下，加入时序的 A* 算法无法

全部避免抢路冲突，冲突次数随着机器人数量的

增加而明显上升。

电子商务的迅猛发展为仓储物流带来了新的

需求和挑战，本文对应用移动机器人技术发展新

一代的智能仓储物流进行了探索。建立了一个灵

活可重构的仓储空间模型，制订了执行物流任务

的移动机器人集群的运行规则，对智能调度和路

径规划进行了方法研究和仿真验证。由此表明，

基于移动机器人集群的自动化仓储技术有望在电

子商务物流中起到颠覆性的关键作用。

本文中，订单是按照时间顺序发送给机器人

中心控制系统的。将来，可以对订单分批优化之

后再释放，能够更加有效地对机器人进行调度和

规划。

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