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物流搬运机器人 2017 年 5 月

分拣压力，在配送中心，仓储搬运智能机器人“曹操” 会不断升级，拥有应变自如能力，拓展更多的功能，

承担了重要的任务。曹操”接到订单后，它可以迅 引领全球物流配送机器人发展。

速定位出商品在仓库分布的位置，并且规划最优捡

货路径，拣完货后会自动把货物送到打包台。目前 中国领先的监控产品供应商海康威视自主也研

在“曹操”和小伙伴们的共同努力下，天猫超市在 发了智能仓储物流机器人“阡陌”。虽然“阡陌”

北京地区已经可以实现当日达。 的个头不大，升举、搬运、旋转 1000Kg 的货物不

在话下，前进、后退、转弯这种动作更是难不倒它。

此外在今年 9 月 1 日，菜鸟网络还发布了一款 背上 1000Kg 的货物后，运行速度仍然可以达到 1

名叫“小 G”的末端配送机器人。小 G 身高 1 米左 米 \/ 秒。“阡陌”还可以满载运行 8 小时以上，当

右，能承载约 10 ～ 20 个包裹，在接受指令后，可 电量低于一定阈值时，系统就会安排空闲的机器人

自动规划最优配送路径，将物品送到指定位置。据悉， 自己走到充电位进行自主充电，而完全没电到充满

小 G 的能力是基于自主感知、智能识别、运动规划 只需 1.5 小时以内。

等多项关键技术，采用电动驱动方式。只要通过手

机向小 G 发出服务需求，他便会规划最优配送路径， 目前经过近一年的调试，“阡陌”智能仓储系

将物品送到指定位置，用户可通过电子扫描签收。 统稳定性不断提升。根据厂家在总面积达 12 万平

方米的海康威视安防产业基地内的测试结果，“阡陌”

从其功能来看，小 G 已经成为全球物流行业最 可以满足海康威视日产值近亿元的仓储及内物流需

先进的机器人之一。目前，这款机器人正在阿里巴 求，有效节约仓储、搬运等岗位人工约 70%，节约

巴位于杭州西溪湿地的总部熟悉环境，届时，数台 总人力近 3 成，有效提升订单处理能力 40%。

菜鸟智能配送机器人将协同运作，在数十万平方米

的阿里巴巴园区为上万名员工提供智能包裹投递服 随着仓储物流机器人市场规模日趋扩大，中、

务。菜鸟小 G 总设计师陈俊波希望，未来小 G 能帮 重载复合机器人也成为了市场新的需求方向。目前，

助快递员缓解末端配送压力。他同时表示，小 G 将 新松公司物流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。

公开数据显示，2015 年中国日均运送包裹数

5700 万，预计 2020 年，中国日均运送包裹数将

达到 1.45 亿，这么大的数量利用人工分拣、运输

和包装对于任何一家公司都是非常具有挑战性的。

因此智能化的物流模式是解决中国物流复杂问题的

终极方案。此背景下，实现大数据驱动的创新性社

会化物流协同平台，充分利用仓储物流机器人赋能

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全行业、赋能整个生态系统是实现智能物流发展的 术。

先决条件。 仓储物流机器人也得到了政策的支持。今年 3

根据统计，如果应用仓储物流机器人，在保证 月工业和信息化部、国家发改委、财政部等三部委

同等储存能力的条件下，可至少节约 70% 以上的 联合印发了《机器人产业发展规划（2016-2020

土地和 80% 以上的劳动力。目前具备搬运、码垛、 年）》，指出机器人产业发展要推进重大标志性产

分拣等功能的仓储物流机器人成为物流行业当中的 品率先突破。其中，“在工业机器人领域，聚焦智

一大热点并不奇怪，但在未来要满足中国物流业从 能生产、智能物流，攻克工业机器人关键技术，提

劳动密集型向技术密集型转变，由传统模式向现代 升可操作性和可维护性，重点发展弧焊机器人、真

化、智能化升级，伴随而来的必然是各种先进技术 空（洁净）机器人、全自主编程智能工业机器人、

和装备的应用，所以在未来需要中国的仓储物流机 人机协作机器人、双臂机器人、重载 AGV 等 6 种

器人企业在最大程度提升仓储管理的准确性，以及 标志性工业机器人产品，引导我国工业机器人向中

识别、分拣、进出货的处理速度，降低存货周转率， 高端发展。”可以预见，智能机器人在物流行业的

适应电商、生鲜配送等现代快速物流的需求。 之所 应用，未来 5 年将进入持续稳定发展的新时期。其

以提高适应电商、生鲜配送等现代快速物流的需求， 中智能物流机器人向中高端发展则是今年的方向。

是因为冷库物流仓储机器人对多数生鲜电商解决冷

链末端“最后一公里”来说，绝对是利好消息。目 比如开篇介绍的京东，正着力打造的智慧物流

前冷库物流仓储机器人在制冷行业里已经有很多厂 中心里，从商品入库、存储到拣货、包装、分拣、

家应用。早在 2012 年，思念第二工业园就开始应 装车的环节都无需人力参与，形态各异的机器人将

用德国库卡仓储机器人在汤圆仓储中大显身手。两 成为无人仓的主角。除了布局一系列“无人”技术

个德国库卡机器人把包装好的产品按规格分类摆放 之外，京东已开始在全球范围内率先着手布局磁悬

好，为它们包上薄膜，码垛在立式冷库中。厂家表示， 浮技术在仓储物流方面的应用，将进一步提升仓储

用仓储物流机器人不仅方便高效，还不会让人受伤， 运营效率并大幅降低能耗。可以预见，智能机器人

在工作中还可能喷出冷气给货品降温保鲜，所以在 的日益普及和高速发展，必将引爆一场仓储物流智

冷库里，码垛、搬运都能用机器人来实现，目前机 能化的变革，甚至是整个物流行业、制造业、生产

器人参与全程冷链已经成为生鲜仓储中最前沿的技 和生活方方面面的智能化大革命。

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物流搬运机器人 2017 年 5 月

解 读 2016 年是仓储机器人之年的七大原因

使用仓储机器人进行装载、卸载和运输的好处 的推动将会指数式地增长。

是显而易见的。机器人不睡觉，不喝水，不抱怨， 3. 全渠道的需求——仓储机器人使用量增长背

它们也不需要薪水。如今，有一组推动力正在越来

越推动物流业机器人的使用，而且机器人还将为物 后的第三个推动力，可能也是最显著的推动力，涉

流业提供有史以来最大的盈余和服务扩张。 及到所有经济体向全渠道供应链市场的全球转型。

看看亚马逊的 Logo 本身。这个 Logo 的目的是表

机器人正在迅速成为物流业中最流行的事业之 明亚马逊提供从 A 到 Z 的几乎所有产品，这就是为

一。正如《福布斯》杂志的 SteveBanker 所解释 什么亚马逊的 Logo 看起来像有一张笑脸。这个初

的那样，亚马逊在自己的配送中心部署了一支机器 看起来平凡无奇的简单箭头表明了绝大多数市民看

人大军用于分拣和包装。在全球范围内，为了让物 待网络前沿的方式。网络被看作是最后的市场，但

流业抵挡亚马逊机器人的冲击，不同的公司和组织 实体零售场所还将继续存在。其结果是，当今的物

也在不断为物流业寻找设计、制造和销售机器人的 流供应商必须同时满足实体市场和数字市场的需求。

方法。有一组推动力正在越来越推动物流业机器人

的使用，而且机器人还将为物流业提供有史以来最 1. 减少从订单到交货的时间——接单之后立即

大的盈余和服务扩张。让我们来仔细研究一下这些 实时履行订单的概念正在变成现实。机器人将会让

因素。 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。考

1. 国 外 投 资 —— 据《 机 器 人 商 业 评 论》 的 虑一下，这甚至比许多工程和软件巨头正在推动的

EugeneDemaitre 称，仓储和制造环境中机器人 自动载具和无人机送货的概念更为现实。

的 使 用 并 不 是 一 个 新 的 商 业 冒 险。 机 器 人 正 在 被

积 极 用 于 减 少 物 流 运 作 设 施 中 员 工 的 数 量。 根 据 2. 减少错误和对逆向物流的需要——机器人记

SupplyChain24\/7 提供的材料，作为海外市场对 录海量数据和以精准的精度审查数据寻找错误的能

廉价劳动力的需求以及欧洲国家探索和开发更稳健 力会带来无可比拟的错误减少。结果就是围绕不确

更可靠的机器人系统的需求的结果，政府和国外投 切订单的逆向物流过程的需求将会减少。

资者准备在 2020 年之前向机器人领域投入多达 21

亿欧元的投资。 www.xzlrobot.com 新战略机器人网 53

2. 劳动力老龄化——使用仓储机器人进行装

载、卸载和运输的第二个普遍的原因与包装和运输

行业内工人的数量减少有关。千禧一代是这一趋势

的一部分，这一代人转向了科学和工程领域的更多

的就业机会，但物流业不能为了取悦一代人就直接

放弃前一个世纪创造和建立起来的一切。随着当今

物流业的工人的退休或辞职（不断增长的司机短缺

问题就是最好的例子），整个物流业对使用机器人

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3. 更多的预防性维护措施——尽管机器人不需 装载、卸载和运输意味着在传统的标准或时间之外

要食物或水，但它们需要维护。仓储和整个物流过 运送产品的能力。和我们的博客描述过的无人机的

程中机器人使用的增长将需要更多工程师和专家以 使用一样，机器人可以在产品到达配送中心之前就

实施由物联网驱动的预防性维护，并修理产生的问 进行配送，而且机器人可以被部署为在顾客回到家

题。物流行业内人类员工的角色正在发生根本上的 时进行配送，从而减少了包裹被盗的发生率，这也

改变。 进一步加强了在物流业中使用机器人的论证。

4. 减少劳动力负担——如前所述，物流业中 7. 通过物联网推动更好、更快的处理能力——

机器人的使用将会直接影响人类员工所承担的体力 物流业中使用机器人的一个最大的好处来自物联

劳动。尽管这看起来违反道德和同情心，但它为工 网。随着机器人上线，对不同设备之间进行更多整

人向更富洞察力和更让人愉悦的岗位转移提供了机 合的需求就会增长。因此，物联网将会进入与机器

会。有些手动任务，如步行很长一段时间、举起超 人的共生关系。随着这一关系中的一方的扩张，相

重的产品和物体或参与其它形式的体力消耗，有些 对应的另一方也必然会增长，反之亦然。

工人可能无法完成，机器人的使用将会通过向不能

在传统物流运作中工作的人提供工作机会的方式来 关 于 物 流 业， 尤 其 是 仓 库、 装 载、 卸 载 和 运

增加劳动力。 输中机器人的使用的讨论会迅速变得乏味而过时。

但是，仓储机器人和其它机器人（例如用在生产中

5. 减少制造商和配送中心之间的运输方式延 的 机 器 人， 如 我 们 最 好 的 两 个 协 作 机 器 人 朋 友：

迟——随着机器人在物流过程中的应用（其中包括 RethinkRobotics 的 Baxter 和 Sawyer）无疑是

无人驾驶汽车、无人机和自动卡车）越来越多，不 物流业所能希望的最创新和最具变革意义的改进。

同运输方式之间的运输延迟也将减少。这将是对送 尽管物流业面临着司机短缺等负面问题，但机器人

货影响因素的快速分析的结果，这些因素包括天气、 将会彻底改变物流业中财富产生的方式和竞争推动

交通状况和轮胎胎压。最终，更快到达配送中心的 运价下降的方式。最终，机器人不是一种让人畏惧

产品可以更快被送到顾客手里。 的力量。机器人是一种在由需求驱动的经济里鼓励

竞争、减少伤害和推动物流业向前发展的力量。

6. 传统时间之外的交货——因为机器人可以在

没有人类干预的情况下运行，使用仓储机器人进行

物流案例 菜鸟自动化仓库：机器人物联网 + 大数据

先简单介绍下这个仓库： 物流服务运送给消费者。

这个仓库位于菜鸟增城物流园区，专门为天猫

超市提供仓储和分拣服务，与别的仓库最大不同是

自动化程度高，从收到订单到包裹出库，除了条码

复核等环节均实现了自动化。

用户在天猫超市下单之后，仓库会收到订单并

生成唯一条码，纸箱被机器贴上条码之后，将会被

传送带运送到不同商品品类的货架，货架电子屏会

显示需要装入的商品和数量，分拣员据此将商品放

入纸箱，纸箱接着再进入下一站。所有商品装好之

后纸箱到达“收银台”人工复核和封装出库，再由

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通过自动化技术，从收到订单到包裹出库，平 4、大数 据 智能调度商品存储：

均只要 10 分钟，时间远远短于传统仓库。 结合大数据，菜鸟自动化仓库可预测哪些商品

即将畅销和不再畅销，进而对其存放的仓库和货架

进行智能调度，最大化减少商品物流节点、缩短商

品传送路径，提升仓储和物流效率。

1、自动识 别包裹 实现货找人： 不难发现，菜鸟自动化仓库的亮点分别对应到

传送带上每个一段距离就有传感器，其可识别 当前最流行的一些技术：传送带自动识别包裹路径

纸箱上的条形码，再决定纸箱下一步去哪，支持路 是物联网技术，自动封箱机是工业机器人技术，智

线合并和分流，一个订单对应的包裹会被传送到不 能选择纸箱和调度商品则是大数据技术。这正好代

同货架装入商品，传统仓库则需要分拣员拿着纸箱 表了未来仓储以及物流的三大关键技术：物联网、

去不同货架前找商品。自动化方案大幅降低了分拣 机器人和大数据。

员劳动强度，提高了包裹生产的时效性 (10 分钟出

库 ) 和准确率 (100%)，时效性是菜鸟网络当日达 物联网让每个包裹乃至其中的商品拥有自己的

次日达服务的基础，准确率意味着更好的用户体验 ID，且可被互联网实时识别，基于此可实现存储、

以及更低的纠错成本。 打包和物流三大环节的智能化。菜鸟智能化识别包

裹现在基于条形码 + 大量传感器的方案，随着材料

2、自动封 箱机等自动机器人： 科学和人工智能技术的进步，未来还会有廉价的标

菜鸟自动化仓库通过自动封箱机实现了纸箱打 记物出现、包装盒将自带 ID，基于深度学习的图像

开、贴码、封装等步骤的自动化，节省了大量人力， 识别技术的应用则有望降低成本。

缩短了商品打包时间。

机器人可实现包裹传送、商品分拣、商品包装

3、大数 据 智能选 择 适合的纸 箱： 等过程的自动化，还有仓库商品搬运、上架等过程

一个订单对应的商品数量和种类不同，意味着 的自动化。贝佐斯在 2012 年耗资 7.75 亿美元收购

它需要不同大小的纸箱，一般仓库是由人根据经验 机器人 Kiva 并将之应用于仓库，现在已有 3000 个

来选择，效率低且很可能会浪费大纸箱。菜鸟仓库 机器人在亚马逊仓库中作业，帮助其运营费用下降

在不同商品入库之前就知道其尺寸和特性，基于此 20%。菜鸟广州仓库只有包装等环节实现了机器人

自动为一个订单分配最适合的纸箱，节省包装成本、 化，但菜鸟天津武清仓已在使用自主研发的仓内分

更环保。 拣机器人 ( 托举机器人 )，不过机器人与云端智能调

度算法、自动化设备磨合还需要时间，未来更多环

节将使用机器人。

大数据在物流中的应用最容易理解。马云在创

建菜鸟联盟时提出未来要让全球每一个角落能够实

现 72 小时必达，要实现这一点就离不开大数据。

通过大数据可智能分仓，先将商品放到距离消费者

最近的仓库中，之后再将大数据应用在仓库、物流、

配送诸多环节，用大数据调度社会化物流，这样就

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能大幅缩短商品在途中的时间，以及各种物流成本。 多年，电商物流更多是“自建物流仓储”与“第三

人工智能技术的发展一日千里，AlphaGo 胜 方物流”之间的模式竞争，其代表分别是京东和阿

里巴巴。现在物流的竞争焦点将是智能化之争。

利更是成为人工智能迎来爆发点的标志性事件。

人工智能将促进物联网、机器人和大数据三大 第一，物流体验相当程度决定用户体验，智能

化物流不论是从时效性还是准确性来看均可提升用

技术的进步，而通过这三大技术，仓库最终可实现 户体验。

无人化。还有，这三大技术不只是会影响仓储环节，

在包裹出库之后、进入用户手中之前，同样有很大 Amazon 曾采取预测发货来省去几秒商品配

的应用空间。无人机、无人车和机器人送货已在测 送时间，相对于这种不成熟的技术而言，在仓储和

试之中，物流公司也在通过这些技术优化各个环节， 物流环节下功夫反而更靠谱。菜鸟自动化仓库提升

缩短物流时间、减少人工环节、降低出错概率和节 包括生成效率 30%，平均 10 分钟生成包裹，这些

省物流成本。 数据未来还会被刷新。除了仓库，物流和配送也在

智能化，百度外卖宣称其将人工智能技术应用在配

电子商务已有十多年发展历史，其间经历过多 送调度上，还有无人车、无人机、机器人送货也有

次大战：用户大战、商家大战、品牌大战等等，以 人探索。

及不同电商模式的较量，不过，这些竞争都已告一

段落。眼下，电商巨头已进入全方位的持久战阶段， 第二，智能化物流进一步降低物流成本，提升

物流智能化大战日益重要。 人与商品的连接效率。不论是通过取代大部分人工，

还是智能化地选择纸箱大小，以及降低出错概率，

物流对于电商的重要性无需赘言，不过，过去 均可降低物流成本。没有人不喜欢“包邮”，物流

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成本降低必然会受到用户欢迎。电商的核心价值就 Amazon 和阿里巴巴为代表的电商巨头在物流智能

是要通过各种智能技术消除不必要的成本、降低能 化中将提供以下核心支持：

降低的成本，进而提升人与商品的连接效率。智能

物流是提升连接效率的关键。 1、资金的支持。物流智能化前期需要大量投入，

包括算法研究、信息化系统和自动化设备，乃至机

第三，智能化物流是电商精细化运营的核心， 器人、无人机这些更前沿的黑科技研发。这些投入，

而精细化运营是电商的未来。电商在草莽增长时， 劳动力密集型的物流公司无力承担，土豪级公司如

经历过价格战等阶段，不过这种竞争是不可能持续 阿里巴巴这等巨头才有财力进行相关投入，菜鸟广

的。电商的未来是基于智能技术，实现诸多环节的 州自动化仓库的设备投入就高达 1 亿元，包括奥地

精细化运营，进而提升效率、降低成本。在用户经营、 利领先智慧物流设备服务商 KNAPP 的智能传送带，

市场营销、品类管理、生产引导、服务优化等领域 除了设备还有大量的软件工程师，这些投入必须要

电商正在精细化，物流是不可或缺的环节，粗放式 有巨大的财力能做长期投入的巨头才能承担。

物流时代已宣告结束。

2、数据的支持。物流智能化离不开大数据的

第四、智能化物流才能满足电商的业务弹性。 支持，尤其是与用户息息相关的消费大数据，它们

电商业务具有明显的峰谷特征，对计算资源、物流 掌握着商品在世界的流动规律，以及用户的消费习

资源等都有弹性要求。正是因为 Amazon 对计算的 惯。这些数据蕴含的价值可让商品流动效率不断提

弹性需求，催生了庞大云计算产业，阿里云也成为 高，电商巨头掌握而不是物流公司掌握着这些数据。

中国最大的云计算平台。过去双十一等促销活动已 除了消费者数据之外，还有全行业物流数据对智能

让阿里巴巴意识到“弹性物流”的重要性，而智能 物流至关重要，比如菜鸟网络整合社会化物流数据，

化物流就可实现这一点，它可根据业务弹性调整， 实现工厂、仓库、物流和配送诸多环节的智能调度。

比如菜鸟自动化仓库通过智能技术科大幅提升仓库 总之，电商巨头的大数据是智能物流不可或缺的资

吞吐量，每天可吞吐 100 万件商品，这样的吞吐量 源。

在双十一这样的关键时刻将发挥威力，双十一之后，

通过智能化调度依然可确保仓库利用率。 3、信息的支持。电商巨头通过促销活动等手

段去影响商品的大规模流通，这些信息及时共享给

物流必须智能化，电商又依赖智能物流，正是 物流环节，可帮助物流效率提高，否则则会让物流

因为此，各大电商巨头正在纷纷投入到智能物流大 不堪重负。ofweek video player is loading...

战之中。Amazon 无人机送货和机器人仓库的探索、

阿里巴巴通过菜鸟布局智能仓库和物流，均表明电 4、技术的支持。智能物流并不是简单的购买

商巨头正在物流智能化上加大投入，人工智能、机 设备和开发软件，其离不开多种技术支持，人工智

器人、物联网和大数据等新的技术契机让物流智能 能是基础，其上的大数据、物联网和机器人技术是

化迎来最好的时间窗口。 最核心的三大技术，其外还有云计算、智能设备、

LBS 地图等技术的支持，Amazon、阿里巴巴等巨

智 能 物 流 对 电 商 巨 头 至 关 重 要， 反 过 来， 头在其中大部分技术领域领先，对智能物流有着决

智 能 物 流 也 离 不 开 电 商 巨 头 的 参 与。 具 体 来 说， 定性作用。

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岂止 30 家 这些仓储 AGV 上榜企业知多少

文\/本刊记者 熙文

这年头，似乎不做仓储 AGV，都不好意思说 下文中将简单盘点 30 家仓储 AGV 企业的情

自己是智能物流了。根据新战略机器人产业研究所 况， 想 要 了 解 更 透 彻 的 市 场 信 息， 欢 迎 参 加 新 战

统计，目前国内已经或正在开发仓储物流 AGV 产 略机器人全媒体于 5 月 26 日在深圳举办的第五届

品的企业至少有 30 家，这些企业大多是近几年成 《2017 全国智能仓储机器人应用推进大会》。届

立的新锐公司，新的市场催生新的主体，这很符合 时精英汇聚、群雄论道，那就厉害了我的哥。

产业发展规律。

公司名称\t 仓储 AGV 品牌\t 仓储 AGV 简况 产品图片

北京极智嘉科技有限公司 极智机器人拣选系统 成立于 2015 年 2 月，最早以阿里仓

库应用出道，代表产品极智机器人拣

上海快仓智能科技有限公司 选系统，目前已经升级到第四代产品，

2017 年 3 月融资亿元人民币。

成立于 2014 年 3 月，快仓系统是由一

系列的移动机器人、可移动货架、补货，

拣货工作站等硬件系统组成，目前服务

7-8 个垂直电商，自有仓库 10 个。

深圳市欧铠机器人有限公司 小精灵 小精灵仓储机器人是华南区速度最快

的仓储机器人。采用惯性二维码导航。

新松机器人自动化股份有限公司 适应“拆零拣选”中“货到人”拣选

技术一种新的尝试，设置 DPS 电子

杭州海康机器人技术有限公司 阡陌系统 标签辅助拣选系统。

海康机器人智能仓储系统包括智能仓

储机器人、机器人调度系统（RCS）

和智能仓储管理系统（iWMS）三大

核心模块组成，以视觉传感器为主，

融合多种高精度传感器。

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公司名称\t 仓储 AGV 品牌\t 仓储 AGV 简况 产品图片

深圳马路创新科技有限公司 成立于 2015 年 9 月，业务涵盖硬件、

（锥能机器人） 软件和算法。

杭州南江机器人股份有限公司 成立于 2014 年 9 月，采用二维码定位

导航技术，集自动举升、自动搬运、多

浙江国自机器人技术有限公司 机器人调度等于一体，自主算法，采用

锂电池。

自主导航系统——星越导航，2014 年

被巨星科技收购。

合肥井松自动化科技有限公司 根据地面条码、路面环境和运行规则智

北京艾瑞思机器人技术有限公司 能绕行和避让，可添加惯性运行导航，

浙江立镖机器人有限公司

成 立 于 2016 年 3 月， 智 能 仓 储 系 统

iWS，采用机器视觉和高精度传感器数

据融合，实现机器人的亚厘米级精确定

位与导航。

成立于 2016 年 7 月，快递分拣机器人，

杭州嘉拓子公司。

智久（厦门）机器人科技 智久 SendBot\/ 送宝 成立于 2013 年 1 月，智久 SendBot\/

有限公司 送宝有电磁或光学等自动导引装置，能

够沿规定的导引路径行驶。

深圳怡丰机器人科技有限公司 小精灵

成立于 2014 年，深圳怡丰自动化子公

司，停车机器人闻名。“小精灵”采用

地上贴二维码和 AGV 车上安装陀螺的

导航方式。

无锡恺韵来机器人有限公司 成立于 2013 年 7 月。

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公司名称\t 仓储 AGV 品牌\t 仓储 AGV 简况 产品图片

爱啃萝卜机器人技术（深圳） 成立于 2015 年，机器人自主移动解

有限责任公司 决方案。

深圳前海行智科技有限公司 成立于 2015 年 4 月。

青岛海通机器人系统有限公司

成立于 2013 年 4 月，无轨导航，多

机智能协同，高效分拣。

浙江德尚智能科技有限公司 快存系统 二维码视觉导航加上惯性导航的产

品，ARES100，控制接口标准化。

深圳若步智能科技有限公司 成立于 2016 年，独特定制的四个麦

杭叉集团股份有限公司 克纳姆轮。

国内叉车集大成者，轻载多向移动式

仓储 AGV，丰富了产品线。

成都航发液压工程有限公司

沈阳霹雳科技有限公司

深圳市宏钺智能科技有限公司 力神仓储机器人 力神仓储机器人具有举升功能，可将

货架举升离地面一定距离后进行运

输。

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物流搬运机器人 2017 年 5 月

公司名称\t 仓储 AGV 品牌\t 仓储 AGV 简况 产品图片

木蚁机器人

拥有 Mooe-Core 导航机器人系统，

有 T2\/T3 自主导航标准底盘。

阿里 曹操 “曹操”是一部可承重 50 公斤，速度

达到 2 米 \/ 秒的智能机器人，造价高达

深圳市大族电机科技有限公司 自主导航机器人 上百万，所用的系统都是由阿里自主研

平台 发的。

自 主 移 动 机 器 人 平 台， 激 光 导 航

AGV。

深圳市朗驰欣创科技股份有限公司 有仓储机器人及快件投递机器人。

上海托华机器人有限公司 成立于 2017 年 1 月。

成立于 2015 年，KID 机器人。

水岩科技（北京）有限公司 KID 机器人

广州远能物流自动化设备 奇瓦 AGV 采用视觉成像原理，位置码带。

科技有限公司

通过以上图表，我们可大致看出，目前市场上 置以橙黄色、白色、蓝色为主；

的仓储机器人基本包含以下特征： 最后，以服务于电商、快递仓储为主，同时部

首先，具备的功能基本包括自主避障、多机调 分产品可适用于电子制造业。

度、导航方式灵活且摆脱传统磁条束缚、托盘可举 其 实， 无 论 目 前 市 场 上 究 竟 有 多 少 家 仓 储

升、高精度运行等；

AGV 企业，同类型的产品从外在看如何相似，都

其次，以货到人的拣选方式为主，运动系统一 不能否认国内新兴电商物流行业发展对于智能分拣

方面对标亚马逊 KIVA，另一方面自主开发导航方 仓储机器人的推动作用，同时产品的内涵在于创新

式； 和实用性，真正有品牌的仓储 AGV 将会以最佳的

市场表现成为领头羊。

再次，形状多为方形，部分采用圆形，颜色设

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M 市场数据

Market data

工厂物流 + 电商快递物流创造市场蓝海

文\/《物流搬运机器人》产业研究中心

我国现有仓储系统自动化普及率低，改造空 随着国内企业生产规模日趋扩大，企业管理信息

间广阔。我国自动化仓储物流系统在一些规模较 化的日益普及和土地使用成本以及人力成本的逐

大、自动化水平较高的行业中首先得到了应用， 年提高，我国工厂物流自动化行业将会平稳增长。

如烟草、医药、汽车等行业，其仓储自动化普及

率分别为 46%、42% 和 38%，远高于国内平均

的 20%。而对比发达国家 80% 自动化仓储普及率，

我国物流仓储自动化改造潜力巨大。

智能制造升级将促进工厂物流自动化改造。

工厂物流自动化是智能制造的基础，工厂生产的

自动化升级必然会带动工厂物流自动化的升级。

图片来源：富士康

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物流搬运机器人 2017 年 5 月

我国物流仓储行业潜力巨大，行业发展将促进物 化立体仓库面临着较大的市场需求。以医

流仓储自动化系统需求。与美国相比，中国物流仓储 药行业为例，据国家统计局数据显示，截

行业仍然是初级水平，尤其在自动化领域具有很大的 至 2012 年， 我 国 工 业 总 产 值 在 2000 万

发展潜力。物流仓储行业快速发展将促进物流仓储自 以上的企业数量为 6075 家，以 10% 的需

动化系统需求。 求量计算，医药行业对自动化立体仓库的

需求量就有 607 套，而目前的保有量不足

我国物流仓储行业快速发展。随着我国经济不断 200 套，市场前景可观。自动化立体仓库

发展，我国物流仓储行业步入快速发展期，在过去的 的市场总值已经超过 170 亿元，根据中国

5 年间，我国对于物流仓储行业的投资翻了近 3.7 倍， 物流技术协会信息中心调研情况，未来几

5 年复合增速高达 30%，远高于全国整体固定投资 年的自动化仓储市场需求将每年有 17% 的

增速，也远高于 GDP 的增长幅度。目前我国仓储行 增长。

业固定资产投资稳步增长，从另一个角度验证了仓储

物流行业对自动化的迫切需求。 2015 年，我国电子商务规模达 18 万亿，其中

网购规模达 3.8 万亿。2007-2015 年，网购市场规

模 CAGR 达 71%。网购用户达到 4.13 亿元，网购

渗透率达到 60%。受益于电商的高速发展，快递快

运行业实现爆发式增长，2015 年快件量达到 208 亿

件，增速 48%，已远超美国，为全球快件第一大国。

伴随行业快速发展，我国快递业务平均单价不断下降，

根据中国物流技术协会统计，2013 年我国自动

化物流仓储系统的市场规模 360 亿元。近十年来自

动化物流系统市场规模保持了平均 25% 以上的增长

速度，到 2016 年市场规模将达到 778 亿元。随着

国家经济的持续向好和对自动化立体仓库需求较高的

烟草、医药、机械等行业的持续快速增长，未来自动

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M 市场数据

Market data

较低的快递费用也为我国网购提供了良好的发展基 企业快速引进技术和人才，推动设备升级改造，降

础。 低劳动力依赖度；2）大多数民营快递巨头仍是以

加盟模式运营，加盟商甚至快递员都有定价权，容

自动化仓储配送布局决定电商核心竞争力。为 易引起价格战，同时服务产品同质化，快递企业上

满足快速物流配送的要求，各大电商纷纷自建物流 市获得更多资金也有利于加速收编加盟商，规范管

体系，不再单纯依靠第三方物流企业。截止 2014 年， 理，便于推行信息化、自动化提高服务质量和利润

京东计划 3~5 年内，在全国主要区域投建 5~10 率；3）快递企业上市会迅速提升人力成本，机器

个类似“亚洲一号”的大型仓储配送中心，以便更 换人需求更为迫切。

好服务客户，降低整体仓配成本。苏宁、唯品会、

亚马逊等电商平台，也纷纷开始了自动化仓储配送

的建设步伐，智能物流仓储系统布局决定电商核心

竞争力。

智能化自动化分拣作业是我国快递行业的必然 国 内 自 动 化 立 体 仓 库 企 业 经 过 40 年 发 展，

选择。我国快递行业仍然是劳动力密集型行业，传 开 始 异 军 突 起。 我 国 自 动 化 立 体 仓 库 建 设 起 步 于

统分拣作业是纯人工分拣或半自动分拣，人工消耗 1975 年，1975-1985 第一个十年为起步阶段，

极大，且效率低下，直接影响到企业服务质量和盈 增长极为缓慢，到 80 年代中期总共建设了不到 10

利能力。而且人力有时而穷，“双十一”，快递业 座自动化立体仓库；1985-1995 第二个十年，自

爆仓现象频发，随着人力成本上升、客户要求提高， 动化立体库逐渐被企业所认识，需求开始增加，德

智能化自动化分拣作业是我国快递行业未来的必然 马泰克、大福、村田、Swisslog 等国际物流系统

选择。 巨头进入中国；1995-2005 第三个十年，技术全

面进步，市场需求与行业规模不断扩大，医药、烟草、

快递业自动化分拣设备市场空间超百亿。假设 汽车、食品等行业需求突出；2005- 今，国内企业

省级、市级分拣中心都配备智能分拣系统，则一个 开始异军突起，行业飞速发展。

快递从收件到送达至少需要经过 3 次自动化分拣，

按照 15 年 196 亿件快递来计算，对分拣设备的需 据中国仓储协会的长期调研了解和不完全统

求为 588 亿次 \/ 年，按照一年 350 天计算，则分 计， 中 国 每 年 建 成 的 各 类 自 动 化 立 体 库 已 经 超 过

拣设备需求为 1.68 亿次 \/ 日，如按照 2014 年快 400 座，截至 14 年中国自动化立体库保有量大约

递最高日处理量超过 1 亿件 \/ 日计算，则分拣设备 在 2500 座以上。另外根据资料显示，美国拥有各

需求为 3 亿件 \/ 日，再按 5 万件 \/ 日分拣效率的系 种类型的自动化立体仓库 2 万多座，日本拥有 3.8

统价格取平均 800 万计算，市场空间为 270 亿元 万多座，德国拥有 1 万多座，英国有 4 千多座，与

~480 亿元，且市场空间仍在随着快递包裹量快速 发达国家相比，我国自动化立体仓库保有量依然较

增长而增长（15 年 48% 增速）。 少，未来增长潜力巨大。根据中国物流技术协会信

息中心统计，2014 年我国自动化立体库市场空间

快递公司上市对行业自动化升级促进作用巨 约 101 亿，同比增长 26%，近十年来自动化物流

大。1）上市将给快递企业带来更多资本，从而使

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物流搬运机器人 2017 年 5 月

仓储系统市场规模保持了平均 分拣出需要的商品，打包后放在传输带上。随着分拣

20% 左右的增长速度，预计未 机器人的研发、面市，无人仓储的梦想离现实越来越

来将维持 20% 增速。 近。分拣机器人已经形成了样机，一旦这些智能化的

分拣机器人应用于电子商务、工厂、物流等行业，将

我国用于搬运及上下料的 极大地提高仓储管理的工作效率，压缩人工成本。

机器人年安装量持续上升。侧面

验 证 物 流 自 动 化 的 迫 切 需 求。 未来在以电商、快递为代表的配送物流领域，

AGV 机器人在我国汽车、烟草、 自动化分拣系统市场空间巨大。根据我们测算 2015

印钞、新闻纸等行业已有大规模 年快递行业市场容量为 270 亿元 ~480 亿元，且市

应用。其中，汽车制造业 ( 主要 场容量仍在随着快递包裹量快速增长而增长（15 年

是零部件制造 ) 使用 AGV 机器 48% 增速）。该测算空间仅仅是快递行业的空间，

人的占比最高，约占 43%; 其次 加上邮政包裹、电商、还有如烟草、医药、服装等行

是电力行业，应用占比 13%; 柴 业配送物流的需求，潜在空间更为广阔。

油 发 动 机、 烟 草、 乳 品 和 饮 料

行业的应用分别占 AGV 总量的

9%、6% 和 6% 左右。 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。目前

欧、美、日的码垛机器人在码垛

市场的占有率超过了 90%，绝

大数码垛作业由码垛机器人完

成。 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，且重

复精度可达 ±0.5mm，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。

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。未来，空无一人的仓库，一

台台机器人将货架送到包装台，通过准确识别货物，

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新松与风神物流共同研发工厂物流无人驾驶拖车

近日，新松与战略合作伙伴第三方物

流公司广州风神合作研发的首批应用于户

外智能物流的领域的无人驾驶拖车在大连

现场投入使用，这是国内首次将智能移动

机器人技术应用于户外拖车智能改造升级

中，全新升级改造后的智能拖车具备自主

运行、自主导航、安全防护等功能，可在

复杂路况、雨雪等恶劣天气下正常运行。

作为与风神物流战略合作的成功案例，新

松公司根据客户实际需求，将客户现有的

4 吨国产电动牵引式旧车加以改造。升级

后的无人驾驶拖车采用惯性导航方式，可完成从 in-site 车间到总装车间的物料输送，奔波于

各个车间不同路段，无人驾驶车的运行状态具备可视化，满足生产节拍。

据悉，新松公司将于风神物流深度合作，在其客户遍布在全国的工厂中推广使用无人驾驶

拖车。无人驾驶拖车作为柔性智能物流系统的组成部分，未来可与企业现有生产、调度系统无

缝对接，实现车间到车间之间的柔性物流作业，提高企业厂区范围内的智能物流水平。

新松与风神物流共同研 奥康打造智慧物流

发工厂物流无人驾驶拖

车 奥康国际华东运营中心在上

海金山区正式启用，这是奥康打

奥康打造智慧物流 造的“中国鞋行业首家智能运营

中心”，从订单生成到商品出库，

日 本 要 在 2030 年 实 现 奥康华东智能物流基地最快只需

物流无人化 30 分钟。而它所辐射的区域内

部分消费者，可以享受到半日达

智能物流迎重重利好 生 服务，二级市场“次日达”。

态链构建将成主攻方向

奥康上海华东运营中心是

奥康投资 3.8 亿元建成。据中心

负责人介绍，物流仓储区采用全

自动流水线和进口机器人，从产

品进仓卸货到扫单入库、存储、提货、打包、发货全部由机器完成。“能日处理电商订单超 5 万单，

还能完成奥康线下门店 5000 箱的发货任务，双十一期间日最大发货能力达 30 多万双。”“建

设上海华东物流运营中心，为奥康塑造出‘一体两翼’的发展新格局，更有利于奥康紧跟‘一

带一路’战略，深耕国际市场。”奥康国际董事长王振滔表示。未来，奥康将构建一张覆盖全

国的奥康智能物流“大网”，实现订货、生产、配货一条龙，形成 2-3 小时销售配货圈。

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物流搬运机器人 2017 年 5 月 市场资讯

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京东物流子集团成立 打造全面开放的智慧供 日本要在 2030 年实现物

应链网络 流无人化

京东集团宣布：为了更好的向全社会输出京东物流的专业能力，帮助 4 月 28 日上午，舒朗集团电子商务公

产业链上下游的合作伙伴降低供应链成本、提升流通效率，共同打造极致 司智能仓储项目举行了隆重的封顶仪式。

的客户体验，京东将正式组建京东物流子集团。京东物流子集团将拥有更 这意味着舒朗的生产制造规模、仓储物流

加独立的经营权和决策权，并致力于与商家和社会化物流企业协同发展， 能力等综合实力得到进一步提升，也是舒

以科技创新打造智慧供应链的价值网络，并最终成为中国商业最重要的基 朗发展史上值得浓墨重彩的一笔。

础设施之一。

据 悉， 舒 朗 集 团 电 子 商 务 公 司 智 能

京东集团原高级副总裁、京东商城运营体系负责人王振辉先生将出任 仓 储 项 目 投 资 将 近 4 亿 元， 占 地 面 积 近

京东物流子集团 CEO，向京东集团董事局主席兼 CEO 刘强东先生汇报。 17000 ，投入面积近 5000 。它的问世紧

跟市场发展趋势与潮流，在新常态、供给

京东物流子集团将为合作伙伴提供包括仓储、运输、配送、客服、售 侧的战略要求下，在互联网 + 的环境催生

后的正逆向一体化供应链解决方案服务、物流云和物流科技服务（无人机、 下，舒朗集团董事长吴健民先生审时度势，

无人车、无人仓、无人配送站等）、商家数据服务（销售预测、库存管理 有效整合现代化信息技术和设备资源，对

等）、跨境物流服务、快递与快运服务等全方位的产品和服务，还将联合 经营模式进行改造与升级，该项目的问世

京东商城共享线上线下渠道资源，并联手京东金融推出创新性的供应链金 将使舒朗发展上升到新高度。

融产品和保险产品。

目前，京东是全球唯一拥有中小件、大件、冷链、B2B、跨境和众包（达 据 介 绍， 新 建 的 物 流 园 区 将 开 设 三

达）六大物流网络的企业。截至目前，京东在全国范围内拥有 256 个大 层的电子商务智能仓储空间，从作业区域

型仓库，6906 个配送站和自提点，已经运营了 7 个大型智能化物流中心“亚 上分为：收货区、存储区、拣货区、复合

洲一号”，京东自营配送覆盖了全国 98% 的人口，将商品流通成本降低 打包区、出库区以及退货区，库内设施配

了 70%，物流的运营效率提升了 2 倍以上。 备为传输设备、分捡设备以及提升设备，

在仓库管理软件上采用世界上最先进的

未来五年，京东物流还将把物流中心的面积扩大至超过 5000 万平 WMS 软件，预计 2017 年 6 月左右舒朗

方米、建设跨区航空物流网络、扩展 15 倍于目前的冷库面积、运营超过 全新智能化物流将投入使用。

20 个自营海外仓并覆盖包括“一带一路”沿线国家在内的 100 多个国家

和地区、B2B 物流网络将覆盖超过 300 个城市、与达达的众包网络深度 www.xzlrobot.com 新战略机器人网 67

协同，形成全国最大的同城配送网络。随着网络布局和建设的不断完善，

5 年后京东物流将有望成为中国供应链解决方案和供应链科技领域的领导

者，并成为年收入规模过千亿的物流科技服务商。

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2020 年中国无人搬运车装 智能物流迎重重利好 生态链构建将成主攻

机量将达 8 万台 方向

2014 年我国 AGV 的装机量为 1.3 万 随着网购的

台，其中约 1 万台为国产品牌，3000 台为 盛 行， 快 递 业 务

外 资 品 牌， 从 价 值 量 来 说， 国 内 厂 商 占 比 量 剧 增， 传 统 的

大约 60%，国外厂商占比 40%。按照每年 物流已经应付不

30%~50% 的增长率估算，到 2020 年我国 了网购大军的海

的 AGV 装机量将达到 8 万台。 量 商 品， 加 之 传

统快递成本居高

目前 AGV 市场规模增速较快，而且密 不 下， 智 能 物 流

度仍有很大的提升空间，就 AGV 应用最广 逐渐成为快递物

泛的汽车行业而言，日本的 AGV 使用密度 流行业发展的主

最高，达到了 1584 台 \/ 万工人，随后是意 流趋势。打造物流生态链将会成为未来物流行业发展主题。

大利和德国，这些国家普遍汽车产业比较发

达。 而 中 国 虽 然 也 是 汽 车 制 造 大 国，AGV 随着网购的盛行、快递业务量的剧增，传统的物流已经应付

的使用密度仅有约 70 台 \/ 万工人，未来有 不了网购大军的海量商品，加之传统快递成本居高不下，智能物流

望进一步增加。 逐渐成为快递物流行业发展的主流趋势。据前瞻产业研究院发布的

《中国智能物流行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》显示，

日本航空在福冈机场做机器 2016 年我国社会物流总费用长年超过 10 万亿元，占 GDP 比重为

人搬运试验 18%。

日本航空在福冈机场向媒体展示了装载 而作为工业 4.0 的重要组成部分，智能物流能将物流过程智能

人工智能的自动搬运机器人为游客搬运随身 化，以信息交互为主线，使用条形码、射频识别、传感器、全球定

行李的实证试验。 位等先进的物联网技术，集成自动化、信息化、人工智能技术，通

过信息集成、物流全过程优化以及资源优化，使物品运输、仓储、

据悉，自动搬运机器人的服务对象主要 配送、包装、装卸等环节自动化运转并实现高效率管理。

是轮椅使用者、携带婴儿车的客人等。实证

试验从 17 日开始，截至到 28 日，通过试 依托自动化管理技术，智能物流能够有效提高企业的市场应变

验总结效果和找出还需改进的地方，以便将 能力和竞争力，为客户提供快捷、方便、准确的服务，同时降低成本，

来正式投入运用。 减少自然资源和社会资源的消耗。目前，我国人工、土地、仓储租

金成本大幅提升，企业采用先进物流技术与装备的成本优势将更凸

本次试验采用的机器人系日本欧姆龙公 显。由此，各家电商、互联网、快递物流企业纷纷发力智慧物流。

司今年 2 月推出的供工厂使用的搬运零部件

机器人。两轮驱动，外形犹如一个箱子，长 目前，国内多家快递公司相继启动上市和融资计划。顺丰、圆

度约 80 厘米，幅约 50 厘米，高约 40 厘米， 通、韵达、申通纷纷拟通过借壳登陆 A 股市场，中通快递等则谋求

最大装载量 60 公斤。通过传感器探知并避 在海外上市。快递企业获得融资之后，势必加强仓储物流系统建设，

开前面障碍物，选择有效的行进路线按照人 作为行业的发展趋势，智能物流将迎来发展新机遇。

行走的速度前行。

此外，智能物流行业整体的发展环境也十分有利。根据 e-works

如果这些服务正式投入使用，有望减轻 的不完全统计，仅 2016 年由国务院以及国家各部委针对物流行业

机场地勤人员的作业负担。 发展的利好政策就有 50 多个。不难看出，随着经济面临新一轮的下

行调整压力，2016 年国家对提升物流业的信息化水平和效率尤其重

68 新战略机器人网 www.xzlrobot.com 视。

物流搬运机器人 2017 年 5 月 市场资讯

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Fetch Robotics 推出全新的物流货运机器人

亚 马 逊 在 2012 年 以 7．75 亿 美 元 的 金 额 收 购 了 提的是，你只需要充电一个小时，这款机器人就能获得

仓储机器人公司 Kiva Systems，正式打开了仓储机器 90％ 的电量，并且支持连续工作九个小时。更重要的是，

人的创业大门。仅在国内这两年有不下 10 家类似 Kiva 为了防止意外落物砸人事故出现，这款机器人身上还安

Systems 的仓储机器人初创企业出现，在上个月 Geek 装了大量 LED 提示灯。

＋和快仓相继完成亿元人民币级别的融资，在看来，仓

储 机 器 人 的 黄 金 时 代 正 在 来 临。 本 周， 硅 谷 创 业 公 司 事 实 上 早 在 2015 年， 加 拿 大 机 器 人 公 司

Fetch Robotics 在美国 ProMat 大会上推出了两款全 Clearpath Robotics 和 OTTO Motors 就推出过能够

新的大型物流载货搬运机器人。在物料搬运、供应链及 搬运 1500 公斤重物的移动机器人，一年前他们还推出

物流解决方案领域里，美国 ProMat 大会是业内较为知 了 100 公斤搬运级别的移动机器人。如果严格按照有效

名的专业展会之一。本周，Fetch Robotics 公司就在 载荷来看，OTTO 和 Fetch 的机器人较为接近，但是

该会展上推出了两款全新的大型物流载货搬运机器人。 Fetch 500 机器人可能在功能性上更为先进一些——至

其中一款 Freight 500 能够搬运 500 公斤的有效载荷， 少现在是这样的。

而且能够处理“箱子”大小的货物——可能也是物料搬运、

供应链及物流解决方案领域里的标准箱尺寸。另一款机

器人 Freight 1500 则设计用于搬运托盘类的标准货箱，

尺寸也更大，能够搬运 1500 公斤的有效载荷。

这款 Freight 1500 型搬运机器人重量接近 470 公

斤，但是高度只有 35．5 厘米（约合 14 英寸）。在高

度上，Freight 500 和 Freight 1500 两款机器人是一

样的。在 Freight 1500 机器人的前端和后端都装配了

激光雷达传感器，以及一个前置 RGBD 摄像头。值得一

申通引入分拣机器人 机器人产业发展需克服哪些痛点

快递行业巨头申通快递，目前已经引入了这样一款 眼下快递、仓储等人力密集型产业，走向自动化已

全自动分拣机器人。这款机器人可以将对包裹加以区分， 经是大势所趋。亚马逊早就实现了仓储管理自动化，其

并运送到指定区域，甚至还能自动去充电。这样的分拣 仓储机器人的保有量已经超过 3 万台，成功降低了仓储

机器人，能够为快递公司节约一半的人力资源。据了解， 物流成本。

该款分拣机器人士由申通快递与浙江立镖机器人有限公

司合作研发的。目前已经在申通快递多个物流点使用。

这对于我国机器人行业来说，也具有极强的示范作

用。通过与下游应用客户合作，根据客户需求为其量身

定制机器人产品，也是机器人企业满足客户个性化需求、

开拓市场的重要手段。目前我国在机器人应用方面已经

领先全球，玩家们对于机器人如何与工人协作、提高工

作效率非常感兴趣。毕竟，只有投入到实际应用中去，

机器人产业才能真正做到改变世界。

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T 技术园地

Technology

仓储物流机器人批量拣选路径规划仿真

文\/中北大学经济与管理学院 潘成浩，郭 敏

摘要 : 针对仓储物流机器人在拣选作业过程中难以进行高效实时的路径规划问题 , 提出一种有效的解决方法。首先 , 根

据拣选作业的需要建立一个灵活的仓储空间模型并对拣选作业任务流程进行描述。其次 , 根据批量拣选作业任务的特点 ,

建立以路径总长度最小为优化目标的旅行商问题的数学模型。再次 , 提出改进的自适应遗传算法解决旅行商问题。最后 ,

在考虑路径转折角代价的前提条件下 , 提出改进的 A* 算法 , 并与改进的自适应遗传算法相结合实现批量拣选的路径规划。

仿真结果表明 , 该方法具有较快的收敛速度、较小的平均路径长度以及较少的算法运行时间 , 能很好地适应机器人批量

拣选路径规划的要求。

关键词 : 移动机器人 ; 拣选作业 ; 路径规划 ; 旅行商问题 ; 遗传算法 ; A* 算法

电子商务具有“品种多、批量小、批次多、周期 器人点到点的路径规划问题，难以解决机器人一次性

短”的特点，这对仓储物流的自动化技术提出了较高 访问多个点的路径规划问题。一次性访问多个点回到

的要求。随着电子商务的快速发展以及人工成本的不 起点的问题是经典的 TSP 问题，传统的利用仓库结

断上升，传统的仓储物流技术已经越来越难以适应电 构设计的启发式算法有穿越、返回、中点回旋、最大

子商务发展的需要，以人工智能技术为支撑的移动机 间隙、通道接通道等，此类方法大多适用于有较少的

器人技术开始被应用到仓储物流领域，例如亚马逊的 横向通道的仓库。遗传算法、蚁群算法、粒子群算法

基于 Kiva 机器人的自动化仓储系统已经得到成功应 等智能算法虽然能有效地解决 TSP 问题，但和上述

用，但仍存在很多不足 : 对于单个订单机器人需要移 启发算法一样，只能给出拣选次序，并不能给出精确

动整个货架，这会带来较大的能量消耗，且一台机器 的拣选路径。本文给出一种有效的解决该问题的方法

人不能一次性完成批量订单的拣选任务。2015 年， ( 以下简称，IAGA + A*)，其主要思路是 : 首先将该

Fetch 机器人公司推出了取货和运货 2 种机器人， 问题转换为特定地 TSP 问题，其次利用改进的自适

若在仓库中同时使用这 2 种机器人可以实现批量订单 应遗传算法 ( 以下简称 IAGA) 给出近似最优的路径

的一次性自动拣选，若只使用运货机器人则需要人工 点的访问次序，再次利用点到点的路径规划算法—A*

取货相配合才能一次性完成批量订单。与 Kiva 机器 算法，按照路径点的访问次序进行分段寻路，最后通

人相比，Fetch 机器人具有更广的应用前景，而如何 过实验仿真比较与分析结果证实其切实有效。

实现仓储物流机器人在批量订单拣选作业的过程中高

效实时的路径规划是一个迫切需要解决的问题。 为了减少机器人批量拣选任务在仓库中穿行的距

离以及节约仓库的空间，本文在借鉴 Kiva 系统仓库

传统的机器人路径规划问题一般采用人工势场 模型的基础上，利用栅格法建立一种固定货架的仓库

法、A* 算法以及 RRT 算法等，这些算法主要解决机

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Technology 技术园地

物流搬运机器人 2017 年 5 月

模型 ( 如图 1 所示 )，货架长度为４，货架之间通道 的位置可能相同，因此这就需要在得到拣选点位置之

布局采用十字交叉式 ( 纵向为拣选通道，横向为机器 后进行去重操作，以保证拣选点位置的唯一性。

人穿越货架通道 )，且货架之间的通道全部为单向通

道。此外，对机器人作如下假设 : 1) 机器人的数量为 2. 1 批量拣选路径规划数学模型

1; 2) 机器人具有自主拣选货物、运输货物的功能 ; 3) 在忽略点与点之间精确路径的前提下，根据机器

机器人可以在通道中进行 90°或 180°转向。 人的起点是否在出口处，将批量拣选路径规划问题分

成 2 种类型。一种是当机器人的起点在出口时，该问

图 1 模拟仓库局部示意图 题可看作经典的 TSP 问题，另一种是起点不在出口

而在其他位置 ( 例如充电站位置 ) 时，该问题可以看

作起点终点固定的 TSP 问题 ( 简称 ST-TSP)。经

典的 TSP 问题的数学模型可以描述为利用公式 (1)，

求一条最优的路径 P = {v1，v2，. . . ，vk}。

其中，Pβ 为一组 k 个路径点次序的重新排列，

βi 为 (1，2，. . . ，k) 的一个置换，d(vβi，vβi +1 )

为 2 点之间的曼哈顿距离。

而针对 TS-TSP 问题，传统的 TSP 问题的模

型则不适用，需要对其进行相应的改变。记 s 为机器

人的起点，e 为机器人的终点，求满足式 (2) 的最优

路径 P= {s，v1，. . . ，vk，e}。

图 2 拣选作业任务流程图 其中，Pβ 为一组除去 s，e 中间 k 个路径点次

序的重新排列，d(s，vβ1 ) 为 s 到一个拣选点的曼哈

拣选作业是大多数仓库中最重要的操作，占仓库 顿距离，d(e，vβk) 为 e 到另一个拣选点的曼哈顿距

操作成本的比重约为 55%，它也直接决定着下游顾 离。尽管 2 种模型有所不同，但是二者有许多相似之处 :

客的服务体验水平。在本文所构建的仓库中，拣选作 前者的各节点之间相通，要求遍历所有的节点，后者

业任务流程大致如图 2 所示。 除去起点和终点的中间点之间相通，要求遍历所有的

中间节点，且两者都可以利用遗传算法来解决 。需要

考虑到订单的发生时间、机器人的载重量以及每 注意的是，在利用遗传算法解决前者时，可把全部路

个订单的产品数量等因素，每个批次的订单数目会发 径点作为种群个体，其适应度函数根据式 (1) 得到，

生较大的变化，可能会出现单批次批量较大或较小的 而后者只能将中间节点作为种群个体，且其适应度函

情况。此外，拣选点的位置根据目标货架所在位置得 数需要根据式 (2) 得到。

出且规定只能在货架 ( 见图 1) 的左右两侧。需要注意

的是不同的订单，其货物可能在同一货架，即拣选点 2. 2 改进的自适应遗传算法

遗传算法是利用自然选择与基因遗传学原理相万

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Technology

方数据结合的随机并行搜索算法，它通过一定方法将 其中，η′为当前迭代次数，fi 为个体 i 的适应

问题解集转换成初始种群，通过对种群进行选择、交 度值，fmax 为当前种群中最大的个体适应度值。

叉和变异等一系列遗传操作产生新生种群，反复迭代，

直至满足迭代终止条件，然后进行解码输出近似最优 同理，对变异概率 φ 进行取值，由于变异概率

解，其经常用于求解各种 NP 问题。 φ 的值一般较小，因此本文变异概率 φ 的取值范围

为 0. 01 ~0. 05，φmax =0. 05，φ 取值如公式 (7)

传统的遗传算法 (GA) 函数的一般形式如式 (3): 所示。

P = Sga(α，β，δ，φ，η) (3)

其中，P 为返回的最优路径，α 为问题规模， 2. 2. 3 算法实现步骤

β 为种群规模，δ 为交叉概率，φ 为变异概率，η 输入 : 问题规模 α，种群规模 β，最大交叉概

为最大迭代次数。传统的遗传算法采用固定的参数难 率 δmax，最大变异概率 φmax，最大迭代次数 η。

以保持搜索平衡，容易陷入局部最优。本文结合批量 输出 : 最优访问路径点次序 P。

拣选任务的特点，从初始种群和自适应参数 2 个方面 Step1 利用最邻近算法产生规模为 β 初始种

对遗传算法进行改进。 群。

2. 2. 1 最邻近算法产生初始种群传统的遗传算 Step2 计算种群个体适应度 fi ( 路径长度的倒

法采用随机的方式产生固定数量的初始种群，通常这 数 )，平均适应度 f，最大适应度 fmax。

些种群的个体的适应度较小，从而导致遗传算法收敛 Step3 计算种群中个体累计概率 λ 以及个体被

速度变慢。为了提高初始种群的质量，本文采用最邻 选择的概率 λi，通过轮盘赌的方法选择个体产生新

近算法产生初始种群。这样产生的初始种群其个体路 的种群。利用公式 ( ４)、公式 (5) 确定交叉概率 δ，

径长度在满足三角不等式的前提条件下，不会高于最 生成新的个体。利用公式 (6)、公式 (7) 确定变异概

优路径长度的 1 + log(n) \/2 倍，且算法实现起来较 率 φ，产生变异的个体。

为简单。 Step4 判断是否满足迭代终止条件，如果满足

2. 2. 2 自适应参数设计目前对于自适应遗传算 则结束循环，否则转入 Step2。

法研究较多，其主要是根据迭代次数以及适应度的变

化，对交叉概率 δ 与变异概率 φ 进行动态调整。本 2. 3 改 进的 A* 算法

文在此基础上结合批量拣选任务订单数多变的特点， 针对 TSP 和 ST-TSP 问题，改进的自适应遗

根据问题规模 α 大小提出一种新的自适应参数设计 传算法只能得到路径点的近似最优访问次序 P，并不

方案。其主要思路如下 : 是精确的路径，这不能满足机器人路径规划的要求。

首先，从整体上看，当问题规模 α 较小时，初 因此必须采用相关算法给出点与点之间的精确路径，

始种群质量较高，可以采用较大的交叉概率 δ、较小 而该问题的解决方法较多。本文将采用目前的主流算

的变异概率 φ，以尽可能地确保得到最优解 ; 当问题 法 A* 来解决点到点的路径规划问题，此外文献中提

规模 α 较大时，初始种群质量较差，可以采用较小

的交叉概率 δ、较大的变异概率 φ，以尽可能保护

基因结构，保证解的质量且避免局部最优。与此同时，

在迭代的过程，通过考虑迭代次数 η 变化以及适应

度值 f 变化来进一步提高解的质量和收敛速度。

本文交叉概率 δ 取值范围为 0. 80 ~0. 95，

δmax =0. 95，δ 取值如公式 (5) 所示。

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到在 A* 算法加入时序可实现多机器人路径规划，这

也为进一步研究实现多机器人批量拣选的路径规划奠

定一定的基础。 本实验仿真工具为 Visual Studio 2015，编程

语言为 C#，采用 . NET 可视化编程技术实现实验仿

A* 算法是一种启发式搜索算法，其利用估价函 真平台 ( 如图 3 所示 )，该平台不仅可以用鼠标随意

数来寻找起点到终点最优路径，估价函数的一般形式 设置拣选点，还可以随意更改机器人的初始位置。算

法运行环境为 Windows 7 系统，Intel core i3 处

为: 理器 (2.53 G Ｈ z)，可用内存为 2. 99GB。算法运

行的栅格地图规模为４0× ４0 栅格。实验过程中，

f(n) = g(n) + h(n) (8) 假定机器人起点在出口处，问题规模 α ∈ {5，15，

25，35，４5，55}。

其中，g(n) 代表从起点 startNode( 拣选点 ) 到

当前节点 n 的实际距离，h(n) 代表当前节点 n 到终

点 endNode( 拣选点 ) 的估计距离。当 h(n) ≤ h* (n)

(h* (n) 为从当前节点 n 到终点 endNode 的最优距

离 ) 时，可以保证 A* 算法得到最优路径 。根据本文

所建立的仓库模型以及机器人移动规则，启发函数

h(n) 采用曼哈顿距离计算。此外，为尽量避免机器

人转向带来的时间耗费，应当在 h(n) 中加入转向代

价，因此启发函数的形式为 :

h(n) = abs(n. x - endNode. x) + abs(n. y

-endNode. y) + ε (9)

其中 ε 代表转向代价，其值为 :

其中，dis(l，n) 代表当前节点 n 到 f 值最小的 图 3 实验仿真平台

节点 m 的前驱节点 l 之间的欧氏距离。其中，当 ε

= 0 为无转向代价，ε=1 为 90°转向代价，ε= 1) 将 IAGA 算法与 GA 算法进行比较，以证实

2 为 180°转向代价。需要注意的是，机器人进行 其有较好的收敛结果。其中 GA 算法的初始种群规模

180°转向的情况通常仅发生在从当前拣选点到下一 为 20，交叉概率为 0. 95，变异概率为 0. 05，实验

个拣选点的时候，因此对于 ε= 2 的情况必须另外 结果如图４所示。

满足条件 m = startNode。在算法运行过程中，除

机器人的初始起点外，每个作为 startNode 的拣选 从图４ 可知，不论问题规模大小，IAGA 算法

点必须记住前驱节点。 的初始平均适应度值都大于 GA 算法，这表明利用最

邻近算法产生初始种群效果显著。当问题规模较小时，

为了提高 A* 算法的运算效率，文献采用提取通 IAGA 算法与 GA 算法平均适应度值一直在水平上下

道节点来减少搜索节点加快搜索速度，该方法适用于 波动且大小相似 ; 当问题规模处于中等时，IAGA 算

栅格规模较大的点到点之间的路径搜索，若将其利用 法的平均适应度值在绝大部分情况下大于 GA 算法，

到多拣选点的路径搜索则显得过于复杂。此外，本文 2 种算法波动都较小，但 IAGA 算法平均适应度值上

采用基于二叉堆优先级队列来管理 OPEN 表以提高 升万方数据趋势良好 ; 当问题规模较大时，IAGA 算

算法效率，其对 OPEN 表插入和删除操作的时间复 法平均适应度值总体平稳上升，局部出现较大震荡，

杂度均为 O(logn)。 虽然在迭代中期平均适应度值与 GA 算法相近，但

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图４不同问题规模下 GA 与 IAGA 算法比较

在后期明显大于 GA 算法。综上所述，在中等以上的 近或大于，但明显小于 GA + A* 算法。

问题规模下，IAGA 算法的收敛情况明显优于 GA 算 综合来看，IAGA + A* 算法能很好地适应中小问

法。

题规模的路径规划，当问题规模超过４5 以后，适宜

2) 将通道接通道算法 (AA)、GA 算法、IAGA 算 采用通道接通道算法进行路径规划。此外，在实验过

法、分支界定法 ( 简称 BB) 分别与 A* 算法相结合， 程中 IAGA +A* 算法每次运行的时间均不会超过 0.15

并对算法所得平均路径长度进行比较。每种问题规模 s。

有 10 种不同的拣选点分布情况，每种情况进行 10 次

实验，实验结果如表 1 所示。从表 1 可以看出，当问 总体来看，IAGA + A* 算法在不同的问题规模中

题规模较小时，IAGA + A* 算法所得平均路径长度 其收敛速度、平均路径长度以及算法运行时间上均能

与 GA + A*、BB + A* 算法平均路径长度相近，但明 取得较好结果，能很好地满足机器人在完成批量拣选

显小于 AA + A* 算法所得平均路径长度 ; 当问题规模 任务的过程中进行高效实时路径规划的需要。

处于中等时，IAGA + A* 算法的平均路径长度与 AA

+ A* 算 法、GA + A* 算 法 相 比 较 小， 而 此 时 BB + 本文针对仓储物流机器人在仓库中的批量拣选任

A* 算法已经无法得出计算结果 ; 当问题规模较大时， 务难以进行高效实时的路径规划问题，提出一种新的

IAGA +A* 算法平均路径长度与 AA + A* 算法相比相 方法。首先建立一个灵活的仓库模型，分析批量拣选

的任务特点，建立合适的数学模型，并采用 IAGA 算

表 1 四种算法平均路径长度比较 法与 A* 相结合来解决该问题。该方法不仅有效地解决

了批量拣选的问题，而且为下一步多机器人进行批量

注 : 表 1 中“—”受计算机性能限制无法得出结果 拣选奠定了一定的基础。在该方法的基础上，下一步

除了研究多机器人进行批量拣选路径规划之外，还要

考虑订单货物的重量、体积以及机器人的货物运输重

量与容积等条件约束下，对模型作进一步改进，以提

出一套完整的多仓储物流机器人调度与路径规划方案。

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