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        中國物流機器人行業新發展與新趨勢|物流機器人專題(一)

        時間 :2021-03-29 瀏覽 : 分類 :行業動態

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        專題目錄

        (主持人/本刊編輯部)

        • 中國物流機器人行業新發展與新趨勢

        • 我國物流機器人技術突破與發展方向——訪西安電子科技大學機電工程學院胡核算教授、武漢理工大學物流工程學院李文鋒教授

        • AI 賦能的移動機器人單體智能與群體智能發展趨勢

        • ??禉C器人:機器視覺和移動機器人技術應用日漸深入——訪杭州??禉C器人技術有限公司副總裁吳堯

        • 快倉:技術創新是物流機器人企業發展主旋律——訪上??靷}智能科技有限公司聯合創始人倪菲

        • 艾吉威:為制造企業提供以AGV為核心的智慧物流方案——訪蘇州艾吉威機器人有限公司產品總監萬福平

        • 從京東物流實踐看智能快遞車技術發展與趨勢

        2020年,在全球經濟下行和新冠疫情蔓延的情況下,中國物流機器人市場表現出較為強勁的發展勢頭,在技術與應用方面均實現明顯突破;未來,智能物流是行業發展的必然趨勢,這也決定了物流機器人企業的技術創新方向是高度智能化、柔性化、多元化,將圍繞“智能物流”、“技術融合”、“深度學習”、“集群應用”等諸多關鍵詞展開探索。

        對于中國物流機器人企業來說,目前是最好的時代,也是最壞的時代。旺盛的市場需求,不斷涌現的發展機遇,日益提升的技術手段,共同造就了物流機器人行業的蓬勃發展,產品技術持續提升,市場大門逐漸敞開,應用領域不斷擴大,未來更是前景可期;同時,經過多年的飛速成長,目前整個行業發展已經逐漸進入整合階段,市場競爭將更加激烈,大浪淘沙之后,強者恒強,企業間的差距將會進一步拉大。如何能夠在激烈的市場競爭中脫穎而出甚至站在金字塔尖,如何把握住技術發展的必然趨勢,未來的市場該如何布局,對每一個企業來說,都是需要深入思考的課題。

        強烈市場需求驅動行業高速增長

        物流機器人,歸屬于工業機器人范疇,可以解決企業面臨的高度依賴人工、業務高峰期倉儲作業能力有限等瓶頸問題,是近幾年中國市場上使用量領先的機器人。

        目前,根據不同的應用場景,可將物流機器人主要分為AGV (Automatic Guided Vehicle,自動引導車)、碼垛機器人、分揀機器人、AMR (Autonomous Mobile Robot,自主移動機器人)、RGV (Rail Guided Vehicle,有軌制導車輛)、無人配送機器人等。

        最近五年來,物流機器人的年均增長量超過20%。市場調研機構LogisticsIQ.發布的數據則顯示,2025年倉庫自動化市場將增長至270億美元,其中,AGV/AMR市場份額占比預計將達到15%。物流機器人如此高速增長背后,源于旺盛市場需求的強烈驅動。

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        2020年1-11月全國工業機器人產量及增長情況

        1. 制造業持續拋出友好橄欖枝

        制造業物流量大約占據整個物流市場總量的80%。在“工業4.0”以及“中國制造2025”理念的推動下,智能制造成為制造業創新升級的突破口,智能物流由此成為制造業物流新的發展方向。生產物流的自動化和智能化成為提高企業生產效率、降低生產成本、提高設備利用率的重要手段,物流機器人在生產物流中扮演的角色也越來越重要。因此,愈來愈多的物流機器人企業看好制造業市場前景,加大在相關領域的產品和技術研發力度。

        2. 電商行業仍是物流機器人展現風采的重要舞臺

        電子商務經過多年的迅猛發展,如今仍然方興未艾,碎片化訂單、眾多的品類、峰值時異于尋常的高訂單量,為電商訂單履行帶來巨大挑戰,如何有效應對,提高訂單履行能力,成為電商企業打造核心競爭力的關鍵。而物流機器人解決方案具有極強的柔性,可以靈活機動增加機器人數量來應付電商銷售波峰波谷問題,也可以按照業務量在多個倉庫之間調動機器人使用,這都是傳統揀選模式不能代替的。由此,物流機器人成為電商打造智能倉儲的理想選擇。而且,在微商、直播帶貨等新商業模式的推動下,未來的電商行業將會呈現持續穩步增長態勢,整個市場依舊廣闊,這將為物流機器人行業的發展提供巨大機遇。在這樣的趨勢下,一些物流機器人企業等不斷加強新產品和新技術的研發,以滿足電商企業持續增長的訂單需求。

        3. 快遞末端物流配送也是重要應用領域

        在電子商務的推動下,快遞末端投遞的業務量迅猛增長。然而由于多方因素,快遞包裹“最后100米”的交付過程障礙重重。這種情況下,末端無人配送物流車成為一項重要選擇。特別是2020年春以來的新冠疫情,在給各行業帶來巨大沖擊的同時,也讓末端無人配送機器人大展身手。包括京東物流、美團外賣等都推出了不同性能的無人配送物流機器人,以配送食物、藥品等應急物資。后疫情時代,電商快遞物流、醫藥、食品、冷鏈、新零售、商超等行業領域對末端配送的需求會繼續保持增長,這為末端無人配送機器人的技術創新和市場應用提供了新的機會。

        4. 中國物流機器人備受海外市場青睞

        隨著國內市場競爭漸趨白熱化,海外市場正在成為中國物流機器人企業的重要拓展方向。一方面,歐美、日韓等發達地區人力成本更高,與國內相比,對于機器換人的需求也會相應更高。而對于東南亞等地區,雖然屬于勞動密集型市場,人工成本較低,但是工人的生產效率并不高,對于物流機器人仍然有強烈的需求;另一方面,中國的物流機器人產品近年來技術水平迅速提升,相比國外的機器人產品有著突出的價格優勢,深受海外客戶青睞。因此,近年來新松、昆船、??禉C器人、極智嘉、快倉、國自、木牛流馬等紛紛向海外市場進軍??梢哉f,海外市場的廣闊是國內物流機器人“走出去”的首要因素,而技術的漸趨成熟則是我國機器人企業開拓海外市場的重要基礎。目前,國內物流機器人企業的業務范圍已經遍布歐美、日韓和東南亞地區。

        2020年中國AGV/AMR及倉儲相關領域融資情況

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        技術創新實現重大突破

        技術是科技企業持續發展的核心生產力。物流機器人涉及多項技術,主要包括導航定位技術、智能感知技術、運動控制技術、自動駕駛技術、精準驅動等。面對強烈的市場需求和廣闊的發展空間,為了在激烈的市場競爭中占有一席之地,近年來物流機器人相關企業不斷在技術上創新升級,并取得明顯突破。

        1.  機器人本體

        機器人本體方面,近幾年比較典型的創新是AMR、料箱機器人、復合機器人、叉車AGV等機器人產品的研發與應用。

        相較于傳統AGV,AMR具有感知環境、自主導航、智能避障、智能跟隨等功能,可以免去人們鋪導引線、貼地標線等改造環境的工作,特別是生產作業流程變更時,只需讓機器人重構地圖即可,節省了工人重新部署環境的成本,讓室內物流更加柔性、高效?;谏鲜鰞瀯?,業界更多的觀點認為,采用SLAM技術的AMR將是物流機器人未來的新風向。于是,包括??禉C器人、極智嘉、快倉、靈動科技等諸多機器人創新企業,以及京東物流、曠視等系統集成商,均推出了不同類型的AMR,并在相應的行業實現應用。

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        AMR 是物流機器人企業未來重要的技術發展方向。圖為極智嘉最新研發的 AMR

        料箱機器人,其解決方案多是根據客戶多樣化應用場景打造的智能化搬運解決方案,主要滿足應用行業對更高的作業效率、可擴展性、更低的勞動力成本和產品性能安全穩定等需求。料箱機器人創新性地改變了傳動的“貨到人”作業模式,從“貨架到人”到 “貨箱到人”,目標更精準,揀選效率提高明顯,且可配合外圍自動化揀選系統,實現訂單全自動無人化揀選。目前,包括海柔創新的雙深位料箱機器人庫寶HAIPICK A42D、極智嘉的C200M“貨箱到人”機器人、國自機器人的Picking AGV、牧星智能的周轉箱機器人Z-50s等,都是機器人企業拓展料箱機器人方面的具體實踐。

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        料箱機器人是目前物流機器人市場主流產品。圖為海柔創新自主研發的料箱機器人

        復合型機器人作為新興的物流裝備,融合了智能導航的諸多關鍵技術,可實現物料的自動搬運、智能分揀,適應高柔性化生產模式,近幾年成為機器人企業重要的研發方向。如新松是較早研發復合型機器人的企業,技術水平世界領先。新松HCR20是國內首臺20kg級智能型復合協作機器人,基于智能移動機器人、協作機器人、視覺識別等技術的綜合應用,可快速布置于工廠、倉庫、超市,實現貨物自動搬運、自動上下料、自動分揀等功能;快倉去年發布的“手腳并用”復合機器人,應用了激光SLAM導航技術、地圖融合混合導航技術、計算機視覺技術、機器學習算法技術等。通過底盤的激光SLAM導航定位系統和機械臂上的機器視覺輔助,快倉復合機器人滿足了工業流水線、半導體行業等的高精度要求。

        叉車AGV除了能完成點對點的物料搬運之外,更能實現多個生產環節對接的物流運輸,不僅擅長高位倉庫、庫外收貨區、產線轉運三大場景,而且在重載、特殊搬運等場景也有著不可替代的作用。倉儲AGV企業如國自機器人、未來機器人、木牛流馬、艾吉威等,傳統叉車企業如杭叉智能、諾力等,系統集成商如昆船、今天國際、機科發展等,紛紛在叉車AGV領域發力,不斷研發新品并實現廣泛應用。目前來看,叉車AGV市場容量在迅速擴大。根據高工產研機器人研究所(GGII)的有關數據,2019年中國市場叉車AGV銷量2200臺,同比增長39.24%,預計2021年銷量有望接近5000臺。

        2. 機器人關鍵技術

        導航技術是物流機器人的核心技術之一。應用場景的復雜性,對物流機器人提出了各種不同要求,由此也催生了從傳統的磁導航、二維碼導航、慣性導航,到新興的激光導航、視覺導航,以及多種導航方式的混合應用。其中復合導航適用于各種應用場景,能夠規避單一導航方式的弱點,被越來越廣泛地應用在物流機器人上。如“二維碼導航+慣性導航”,利用慣性導航短距離定位精度高的特性,規避了兩個二維碼之間的導航盲區;“激光導航+磁釘導航”,在定位精度要求較高的站臺位置使用磁釘導航,能夠進一步增強機器人定位的穩定性。

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        圖為馬路創新所研發應用復合導航技術的物流機器人

        運動控制方面,伴隨著云計算、AI(人工智能)、5G等新技術的發展,越來越多的企業開始將AI等新技術應用到物流機器人身上,希望通過新技術賦予物流機器人更多的柔性化和智能化。如,曠視基于領先AI算法打造的“河圖”系統,是業內首款機器人網絡操作系統,具備同構仿真和自適應動態調優能力,通過管理設備、庫存、庫位的方式,實現倉庫的效能最大化。曠視新一代“河圖”系統具有豐富的業務控制、設備調度、架構高可用等關鍵特性,能夠為各種品類、復雜設備的大型無人倉提供高效穩定、智能調度、生態連接的整體智能倉儲解決方案;再如??禉C器人利用AI算法和低延時通訊手段,攻克機器人協同控制、避障、軌跡規劃等技術難點,推出多機器人協同系統,為大尺寸/異形或超重量物件搬運開辟全新思路。多臺機器人通過高性能通訊模塊,如同像七巧板自由“集結組隊”,協力完成高難度搬運任務。每個機器人相對獨立,整套系統靈活且柔性。

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        圖為搭載曠視新一代“河圖”系統的物流機器人

        感知技術的進步,也為物流機器人技術升級提供了新的助力。近年來,隨著傳感測試技術的進步,貨物的種類識別、姿態感知、位置判斷等方面均取得了突破性進展,在與機器人技術集成后實現了貨物自動抓取能力的提升,可以較好地滿足多品種、小批量、多批次揀貨作業的要求,實現了物流作業全流程的自動化。這在2020 CeMAT ASIA展上得到突出體現。相比往屆展會,很多物流機器人企業在集中展示硬件機器人產品的同時,也將智能算法、感知識別技術等軟實力的展示提升到新的高度。

        自動駕駛技術近年來也實現了重大突破。隨著2020年春新冠疫情來襲,京東等企業研發的末端無人配送機器人有了用武之地,擔負起了無人配送藥品、食物等防疫物資的重任,并引發了“無接觸式配送”的熱潮;而在2020 CeMAT ASIA展會上,馭勢科技、九曜智能、一清創新等機器人企業也都帶來了各自的無人駕駛技術及行業應用,引起業界的高度關注。

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        圖為疫情期間行走在街道上負責配送抗疫物資的京東無人配送車

        3. 機器人配套產品

        物流機器人的創新還體現在配套產品的研發上。在最近幾年,我國物流機器人在配套產品發展方面取得了突破性進展。如2020 CeMAT ASIA展會期間,海柔創新發布的自動裝卸機HAIPORT,專為庫寶機器人HAIPICK研發設計,結合庫寶高效多貨箱搬運特性,實現多貨箱即裝即卸,大幅提升出入庫效率;再如??低?019自主研發的自動換電站,成為分揀機器人的一站式自動換電設備。自動換電站采用模塊化設計,由換電倉及電池倉兩部分組成,可快速完成移動機器人電池的自動更換,全程無需人工干預,相比原來機器人充電需要1.5小時,自動換電只需2分鐘。

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        在2020年CeMAT Asia展會上,還可以明顯發現,物流機器人零部件供應商數量相比往屆明顯增多。在上海同普電力、湖北科峰傳動、北京和利時、步科、精納、萬集等企業的展位,可以看到琳瑯滿目的AGV零部件產品,諸如伺服電機、控制器等,這也從側面折射出我國物流機器人產業的正在迅速增長,市場前景廣闊。

        技術與應用未來發展趨勢

        未來,智能物流是物流裝備行業發展的必然趨勢,這也決定了物流機器人技術發展和產品形態也必將是非常智能化、柔性化的,所以,依托自身優勢打造出高度智能化、柔性化的產品和解決方案,也必將是行業從業者共同探索的方向。下面,主要從技術與應用兩個層面來探討物流機器人的發展趨勢。

        1. 技術層面

        一是AI、5G等新技術將發揮更重要作用。

        目前,我國物流機器人行業面臨著激烈的市場競爭,物流機器人需要在各個細分領域不斷挖掘自己的市場,向更穩定、更快速、更靈活的方向發展,而AI、5G等技術將成為新的突破口。AI 技術的加入,通過數據分析、算法和業務流程的優化能夠快速提升運營效率。利用 AI 技術助力物流機器人產業升級,將會進一步提升物流自動化效率,成為物流機器人新的增長點;基于5G 通信低時延、大帶寬、大容量的技術優勢,可以將工廠車間、物流中心的人-機-料、點-線-場進行數字化、無線化改造,進而大幅提高物流效率。

        有行業專家分析認為,伴隨著應用場景的不斷深入和拓展,未來物流機器人將融合更多的人工智能技術、物聯網技術,從而不斷增強機器人的智能化,對應的機器人大腦,將會在感知環境的復雜度和深度上有更強的能力,從而將機器人在應用中的高速化、精準度、柔性工作能力進行更大的提升。同時,伴隨著5G技術的發展,物流機器人的核心零部件—導航控制器,將成為物聯網世界中一個具體的邊緣計算節點,促進機器人與機器人、與人、與物之間的深度融合,機器人將變得更加自給自足和反應靈敏。

        二是技術融合應用將成重要方向。

        業界更多的觀點認為,隨著市場規模的不斷擴大、應用場景的愈加復雜化,物流機器人在市場應用過程中出現的痛點也會愈發凸顯,單一的技術將越來越難以滿足客戶高效、柔性、穩定的物流需求,多種技術的融合將成為必然趨勢。如“AGV+機械手”、“AGV+貨叉”等復合機器人的研發,“二維碼導航+慣性導航”、“激光導航+磁釘導航”等復合導航技術的應用,都是物流機器人企業今后的重要拓展方向。

        三是基于SLAM的AMR將成為主流。

        目前,相對其他導航方式,SLAM導航技術相對更加成熟。SLAM技術可以讓機器人在無信標的情況下實現定位導航,具有易部署、更柔性等特點,更加適合在運行環境復雜、業務經常變動的場景下應用。

        曠視高級副總裁兼機器人產品部總經理、中國移動機器人產業聯盟名譽主席王宏玉認為,隨著導航技術發展,工廠內的設備形態從最初傳統企業使用的自動導引車即AGV,逐漸過渡到智能化、自主化程度都更高的自主移動機器人AMR。2020年可以說是SLAM機器人的應用元年,基于SLAM技術的AMR正在受到越來越多的客戶青睞,將成為業界主流趨勢。

        2. 應用層面

        一方面,隨著物流機器人各項技術包括智能導航、控制技術等的不斷成熟,應用場景也逐漸從室內走向室外,應用環節多樣化、應用環境多樣化將成必然趨勢,物流機器人規?;鹤鳂I將成常態。

        如“貨架到人+貨箱到人”的集成應用場景,將成為重要方向。該解決方案通過高效率、高存儲、高穩定性的智能料箱機器人與小巧輕盈、高效靈活、高性價比的智能載具搬運機器人相互結合,實現“密集存儲+貨到人揀選”的更優使用組合,能夠有效解決“超高出入庫流量”要求下“拆零揀選及海量SKU退貨”人工作業效率低的痛點。

        另一方面,海外市場仍是物流機器人相關企業重要的拓展方向。當前,除了已經在海外市場有一定市場份額的企業,還有越來越多的物流機器人企業正在布局海外市場。

        挑戰及應對策略

        2020年,在全球經濟下行和新冠疫情蔓延的情況下,中國物流機器人市場表現出較為強勁的發展勢頭,這主要得益于國家政策的大力支持、AI等先進技術的驅動、市場向多行業拓展,以及“無人化配送”帶來的機遇。而未來,中國物流機器人仍將繼續保持快速增長的趨勢。

        當然,由于機器人核心技術滯后、產品同質化嚴重、相應的行業規范標準缺失等因素,制約著國內物流機器人行業的健康和可持續發展。如何打破瓶頸,提高物流機器人應用水平,加速產業健康發展,是整個行業必須直面的問題。

        一是機器人核心技術滯后,需要進一步提升。對于我國的機器人產業來說,控制器、伺服電機、減速機三大核心零部件是制約行業發展的主要瓶頸。目前,我國機器人核心部件大部分還是采用進口產品,導致國產機器人成本居高不下,占到機器人成本的70%,在很多關鍵技術方面亟待突破。特別是控制器產品,在軟件方面的響應速度、易用性、穩定性方面仍有欠缺。

        因此,需要圍繞市場和產業發展需求,加強機器人關鍵零部件和高端產品的研發。一方面,全面提升高精度減速器、高性能伺服電機和驅動器、高性能控制器等關鍵零部件的質量穩定性和批量生產能力,突破技術壁壘,打破長期依賴進口的局面;另一方面,聚焦智能物流、人工智能、技術融合、深度學習等關鍵詞,圍繞相關需求積極研發AMR、復合機器人等標志性產品,推動產業向產業鏈高附加值方向發展。

        二是無序化競爭嚴重,需要進一步凈化市場環境。盡管我國物流機器人發展已取得了巨大進步,但市場競爭無序,企業間互相排斥,陷入低價競爭的怪圈,制約了行業的健康和可持續發展。

        對此,西安電子科技大學機電工程學院胡核算教授建議加強行業規范管理,按照《機器人產業發展規劃(2016-2020年)》的部署,加快推進機器人產業政策落實,組織開展行業規范管理實施工作。鼓勵企業積極申報,對符合物流機器人行業規范條件的企業進行公告,引導各類鼓勵政策向公告企業集聚。增加服務機器人制造相關統計口徑,開展產值、收入、利潤等方面的統計,為產業研究和政策制定提供數據支撐。

        三是產品標準化程度低,需要進一步完善行業標準規范。我國物流機器人行業之所以魚龍混雜,除了用戶對產品功能識別性低,還有一個重要原因在于產品標準滯后,不利于市場規范發展。

        鑒于當前物流機器人領域無序競爭嚴重、發展不規范的現狀,亟需建立健全統一的機器人產業標準體系。充分調動企業參與制修訂標準的積極性,鼓勵骨干企業在國家機器人標準化總體組的指導下,加快研究制定產業亟需的各項國家標準、行業標準和團體標準,構建和完善物流機器人產業標準體系。

        2020年,由中國移動機器人(AGV)產業聯盟組織制定的“工業應用移動機器人六項團體標準”(《工業應用移動機器人術語》《工業應用移動機器人設計通則》《工業應用移動機器人通用技術條件》《工業應用移動機器人檢測規范》《工業應用移動機器人安全規范》《工業應用移動機器人數據通信接口規范》)正式發布;同年12月,??禉C器人牽頭編制的《物流機器人 信息系統通用技術規范》(國家標準計劃號:20192969-T-604)通過審查。希望相關標準能夠得到切實的貫徹落實,進而推動物流機器人行業健康發展。

        四是專業人才匱乏,需要加大人才培養力度。人才缺乏也是制約我國物流機器人行業發展的一個重要因素。由于物流行業工作人員大多對于物流機器人技術缺乏更深刻的認識和理解。因此,需要更專業的研發人員、設計人員來推動物流機器人技術的發展和應用。未來,需要加大機器人領域高技能人才的教育培訓力度,培養從系統集成、安裝調試、操作維護到運行管理的多層次、多類型的應用型人才。

        胡核算對此建議,應加強產學研合作,促進物流機器人領域的企業和高校相關實驗室的技術交流和合作。引導企業獨立或者聯合設立專項基金,定向支持高校在若干領域開展學術和技術研究。鼓勵高校相關研究人員,主持或者參與企業中的關鍵技術開發工作,深入實地,了解產業需求,有的放矢地開展學術研究和技術開發工作。通過共享知識產權、技術股權分配等多種方式,提高企業和高?;拥姆e極性。


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