隨著經濟的不斷增長，中國物流行業(yè)正以前所未有的速度快速發(fā)展與演進，在其發(fā)展的背后離不開商品的倉儲和流動。與此同時，巨大的需求促使我國的物流行業(yè)正在努力地從勞動型向技術型轉變，由傳統(tǒng)模式向現(xiàn)代化、智能化升級，隨之而來的就是各種各樣先進技術裝備的運用和普及。
如今，具有搬運、碼垛、分揀等功能的智能機器人的運用，已經成為物流行業(yè)中必不可少的一項技術，智能倉儲物流機器人在其中扮演著極其重要的角色。倉儲物流機器人是面向商品倉儲、配送環(huán)節(jié)所開發(fā)的智能機器人，可廣泛運用于商品揀選、搬運、分揀等環(huán)節(jié)，也在新一代智慧工廠中扮演著重要的角色。
01 AMR的定位技術
從分類上來說，倉儲物流機器人隸屬于自主移動機器人(Autonomous Mobile Robot, AMR)，與傳統(tǒng)的AGV相比，AMR本身具備較強的計算能力，它可以通過傳感器感知周圍環(huán)境并做出相應的決策，更靈活、更智能且布置起來也更方便。
在圍繞著AMR的諸多技術中，始終要回答“我在哪里?”“我要去哪兒?”和“我怎樣到達那里?”的問題，這背后主要指移動機器人的感知、定位、規(guī)劃和控制問題，其中最核心的就是定位問題。那么什么是機器人的定位呢?機器人在工作過程中確定自身相對于環(huán)境的位置及姿態(tài)就叫定位。
早期影響定位技術的，主要是傳感器本身能力。上世紀中后期，磁導航是一個比較常用的定位導航方案。磁導航機器人也被廣泛用于工業(yè)生產領域。磁導航技術既是定位技術也是導航技術，機器人利用磁傳感器檢測地面磁條，并沿著磁條移動。
后續(xù)激光雷達的發(fā)展推動了基于反光板的導航方案。1996年，科爾摩根公司將反光板定位導航技術NDC方案推廣到中國，逐漸占領了中國主流AGV和無人叉車市場。反光板導航的方式，即在環(huán)境中布置由反光材料制成的反光板，通過機器人的雷達掃描，依據(jù)三角定位原理解算機器人位姿。
Kiva于2010年提出了二維碼導航，其在2012年被亞馬遜收購。隨后機器人被廣泛運用于亞馬遜內部倉庫，大大提升了揀選效率。二維碼導航的方案是在地面鋪設二維碼陣列，通過機器人下部的相機掃描二維碼實現(xiàn)自身位姿的估計。與磁導航方案不同的是，二維碼只是一個定位方案，在機器人導航調度上靈活性更強。
考慮到柔性導航的需求，大家開始探討無標記的定位導航方案。激光SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)作為目前比較成熟SLAM方案，早在幾十年前就在學術圈被廣泛研究，直到最近10年才在機器人領域逐漸使用。極智嘉(Geek+)也在2016年開始進行激光SLAM算法研究和產品落地。
近幾年各項定位技術逐漸成熟，其優(yōu)勢和不足也充分展現(xiàn)。另一方面，在應用層面的廣泛需求促使AMR從一個技術導向逐漸向應用導向發(fā)展?；旌隙ㄎ粚Ш椒桨敢仓饾u成為AMR的標準方案，在效率和柔性，技術難度和實施難度上達到一個均衡。
02 定位技術在倉配機器人中的應用
電商倉儲 —— 二維碼導航
面對高速增長的電商市場，傳統(tǒng)物流倉儲方式遠不能滿足行業(yè)需求。針對此場景，基于視覺二維碼的導航方案是具有絕對領先優(yōu)勢的，主要有以下三方面原因：
首先是精度高，基于視覺二維碼的方案在全局的定位精度可達到±1cm，有著較高的準確性，對聲光無干擾，穩(wěn)定性較高。
其次是小巧靈活，眾所周知，對于電商倉儲來說，存儲空間是極其寶貴。視覺二維碼的定位導航方案可被高效利用，即機器人和機器人之間、貨架和貨架之間可做到10cm的間距，對整個倉儲來說空間利用率非常高。
最后是二維碼導航鋪設實施效率較高，運行過程中機器人可靈活調度，整體效率提升明顯。機器人調度系統(tǒng)與倉儲管理系統(tǒng)(WMS)相結合后，可大大降低庫存出錯概率。
雙十一作為國內網(wǎng)購狂歡節(jié)日，需要依托強大的倉儲物流體系。在2020年雙十一期間，極智嘉在自營的智能倉內部署了近5500臺機器人，通過機器人倉運營發(fā)貨單量總計1319萬單，同比增長超60%。整體來說，發(fā)貨效率是人工3PL倉的兩倍，準確率也高達99.99%。
智慧工廠 —— 多種導航方式并存
倉儲只是整個體系中一個環(huán)節(jié)，對于整個智慧工廠，環(huán)節(jié)則更加復雜，包含出入庫、上下料、測試和配送等。針對此場景，無法只用二維碼將整個區(qū)域覆蓋。另一方面，隨著實際運用范圍的擴大，AMR所覆蓋的區(qū)域也逐漸從幾千平的單一區(qū)域，轉化到幾萬平甚至幾十萬平的復雜區(qū)域，各區(qū)域之間的環(huán)境和功能需求都有所不同。
面對多環(huán)節(jié)、大面積的智慧工廠應用，極智嘉提供了覆蓋全場景的全品類機器人產品線，包含智能叉車機器人、智能搬運機器人、智能分揀機器人、貨架揀選機器人，貨箱揀選機器人、智能協(xié)作機器人等多種類型機器人，來完成多種機器人協(xié)作的完整方案。
在智慧工廠諸多技術領域中,定位導航技術仍然非常關鍵的，面對多環(huán)節(jié)、大面積的場景如何能夠較好地解決定位導航問題呢?我們可以從從內外兩方面來提高機器人的定位導航能力：
內：提高SLAM環(huán)境適應能力
通用的激光SLAM技術無法應對高動態(tài)變化下的定位精度和魯棒性。極智嘉AMR通過局部的高精度定位和全局地圖更新來適應環(huán)境變化，并不斷更新地圖，從而提高機器人的環(huán)境適應能力。通過實際場景的不斷驗證，極智嘉AMR可在環(huán)境變化50%以下的場景完成7×24小時不間斷運行，精度保持±1cm。
外：混合導航
激光SLAM技術始終存在瓶頸，對于復雜環(huán)境，我們需要使用多種導航技術的融合來達到穩(wěn)定運行的狀態(tài)。針對智慧工廠中的線邊環(huán)境，基本上環(huán)境的變動是比較小的，或者是變動的頻率比較小，使用激光SLAM導航結合地圖更新就可以完成該區(qū)域的定位導航。
對于環(huán)境變化較大(超過50%)的區(qū)域，激光SLAM無法保證100%的穩(wěn)定性，此時少量輔助標記的引入可大大提高此環(huán)境下的魯棒性。對于貨架倉儲區(qū)域，由于所有的貨架是機器人是自己搬進來的，如果要用貨架來進行定位，則定位結果會逐漸產生偏移。因此需要引入大量輔助定位標記，二維碼導航是一個切實可行的方案。
綜上，針對一個真實的智慧工廠環(huán)境，AMR往往需要融合多種導航模式，來達到高精度穩(wěn)定運行。
在多種導航方式融合的基礎上，極智嘉在南京搭建了首個使用機械臂自動生產自主移動機器人(AMR)的智慧工廠：
實際應用案例
▲ 英內物聯(lián)網(wǎng)提高物料配送效率30%
▲ 柯尼卡美能達(東莞)實現(xiàn)線邊庫物料精準管理
（轉載）
