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科普:仓库机器人的终极指南

2023-01-30 10:04 性质:原创 作者:MuLan 来源:无人机网
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依靠人力搬运货物的仓库工作非常适合自动化,更确切地说,机器人技术是自动化的一种形式。它至少满足了机器人化的三个 "D "中的两个:肮脏、危险和沉闷。仓库可能不脏--至少在一个理想的世界里不...

依靠人力搬运货物的仓库工作非常适合自动化,更确切地说,机器人技术是自动化的一种形式。它至少满足了机器人化的三个 "D "中的两个:肮脏、危险和沉闷。仓库可能不脏--至少在一个理想的世界里不脏--但工作可能是危险的,而且肯定是重复的。

自从机器人发明以来,行业专家实际上一直将仓库工作作为自动化的候选人,但该领域只是在最近才扩展到一个合适的状态。仓库机器人通常是移动的,非常重,可以举起数千磅的重量。新技术使这些机器有可能与人类工人安全地共享空间。

在出现完全的机器人仓库这样的事情之前,可能还需要几年的时间--机器人对于许多工作来说仍然太笨重,而且它们的规模可能太昂贵。然而,当人类和机器协同工作时,其结果最终是一个更安全和更有效的工作场所。

什么是仓库机器人技术?

仓库机器人是一种自主机器,旨在取代或增强工厂环境中人类的努力,作为一种自动化形式。在这种情况下,机器人是一个由两部分组成的系统--有机器本身,它专门用于单一任务,还有控制它的软件。机器人通常是单一用途的机器。有些机器人只被设计为在仓库槽位之间或槽位与装货码头之间转移材料。其他机器人可以重新配置仓库本身,移动整个货架,以创造一个更有效的空间。

近年来,机器人公司在仓库机器人方面取得了重大进展。虽然以前的模型只是在轨道上运行的自动电车,但最新版本的机器人具有先进的功能,如传感器,可以确定其路径上是否有障碍物,并允许机器人安全地绕过它。它们可以根据可用的库存改变路线。一些机器人甚至先进到可以处理易碎物品或卸下运输集装箱。

关键要点

●仓库机器人技术正在迅速发展,使其适用于不同行业中越来越多的企业。

●新的传感器技术意味着机器人可以自主地在仓库中导航。

●除了散装货物运输外,机器人还可以拣选、包装和码垛物品,从而大大简化履行流程。

●“协作机器人”现在与人类人员一起工作,增强他们的能力并防止疲劳和倦怠。

仓库机器人技术解释

除了技术进步之外,仓库自动化日益受到重视的一个重要原因是仓库工作对人类工人造成了损失。仓库工作涉及举重、伸展、弯曲和行走,有时还需要搬运重物。这项工作在 8 小时的轮班中会产生很大的压力,而且仓库工人很容易因重复性劳损或事故而受伤。

另一方面,机器人不会累——如果累了,他们所需要做的就是在电源插座旁边充电。如果他们的关节拉伤,可以更换它们。弯曲、伸展和搬运重物不会造成身体风险。理想情况下,您将能够将工人从压力大且可能有害的工作(例如卸载集装箱)转移到拣选和包装等岗位,他们的技能仍然可以超越机器人同行。

为什么仓库机器人如此受欢迎?

电子商务在过去几十年的日益普及也推动了对仓库机器人技术的需求。客户不仅在线订购更多产品,而且还要求更快的运输速度。与此同时,仓库和履行中心的预算并未增加以应对这一增长量。这些现实意味着仓库必须比以往更快地将产品从货位运送到装卸码头。

仓库机器人技术使用软件和硬件来改进操作,使履行速度更快、要求更低。例如,仓库管理系统 (WMS)可能注意到三种产品的订单激增。然后,WMS 可以指示其连接的机器人以不扰乱现有操作的方式将这些物品重新放置在靠近装卸码头的位置。当需要完成这些订单时,人类工人可以更快地挑选订单或构建托盘,因为他们不需要走那么远。

仓库机器人的类型

仓储行业的最新进展意味着现在有几种专门从事不同任务的机器人。这些范围可以从检查库存水平到将货物从一个地方移动到另一个地方。

自动导引车 (AGV)

叉车或拣货车需要人类司机,但 AGV 可以取代它们,使用嵌入式标记或先进的 LiDAR 导航仓库,这是一种使用机器人通过记录旋转激光阵列的反射来接收世界的技术。

自主移动机器人 (AMR)

AGV 可以使用轨道或传感器在仓库中导航,而 AMR 仅使用 LiDAR、红外线或车载摄像头等传感器来绕行。因为这些机器人可以创建自己的路线,所以它们可以显着提高效率。此外,他们可以智能地绕过障碍物,而不是停在原地。

仓库盘点无人机

飞行的无人机可以高速移动,而且它们足够小,可以到达工人无法到达的地方。这一特性使它们成为库存扫描等任务的理想选择——它们可以飞到一个槽位,估计里面的材料量并自动更新库存管理系统。

空中送货无人机 (UAV)

●无人机可以执行与空中无人机相同的任务,但这些机器人由人类操作员控制,而不是自主导航。

自动导引车 (AGC)

这种类型的机器人在本质上与 AGV 相同,但 AGC 旨在承载更少量的物料。

自动存储和检索系统 (AS/RS)

AS/RS 机器人的设计考虑了移动性。在固定轨道上移动时,这些机器人使用起重机或升降机在仓库过道中移动,并从它们所在的任何位置取回产品。这些通常与 WMS 一起使用。

协作机器人(Cobots)

协作机器人区分了完全自主和人类控制之间的区别。他们中的许多人被编程为跟随人类工人挑选各种订单。其他人只是被设计成在人类也工作的区域自主工作——因为它们有先进的传感器,碰撞的风险很小。

铰接式机械臂

正如描述所暗示的那样,这些机器人只是手臂,有时会连接到带轮子的底座上进行运输。这些可用于拣选物品、包装物品、组装部件、卸载集装箱或构建托盘。

货到人机器人 (G2P):

通过货到人,仓库可以免除派遣员工从货架上取货的麻烦。相反,拣货员留在同一个地方,G2P 车辆将物品交付给他们。

仓库机器人的好处

从提高工人安全到改进库存管理,许多公司都从仓库机器人技术中受益。事实上,拥有机器人基础设施的仓库通常比那些没有采用这种技术的仓库更具竞争优势。仓库机器人技术的主要优势包括:

提高了工人的安全性

机器人帮助举起重物,并最大限度地减少工人步行长途跋涉的需要。此功能有助于降低工作中重复性压力伤害的风险。

提高生产力

仓库机器人可以帮助工人将库存转移到集中区域进行拣选,从而更轻松、更快速地组装托盘或单个订单。

优化存储

一些机器人可以从人类工人无法到达的区域存储和检索库存(通常通过物理移动仓库货架)。这一优势意味着仓库可以将货架堆放得更紧密,从而增加存储空间。

自动补货

机器人可以处理经常重复的工作,包括将库存从缓冲库存区转移到仓库槽位,让工人有更多时间挑选和包装订单。

招聘

当您在仓库中购买和使用机器人时,您的企业可能会成为一个更具吸引力的工作场所,并吸引更多的求职者。

哪些行业使用仓储机器人?

几乎每个行业都可以使用仓库机器人技术,但在某些领域采用率增长更快。如前所述,在线零售正在快速实施机器人技术。例如,截至 2019 年,亚马逊在其仓库中运行了超过 20 万台机器人,其他电子商务巨头也迅速效仿。例如,据 TechCrunch 报道,从 2021 年开始,沃尔玛将在其 25 个配送中心增加自主机器人。

其他采用机器人技术的行业包括食品和饮料行业,该行业依靠快速准确的处理将易腐烂的物品迅速送到消费者手中。汽车行业是最早利用机器人技术的行业之一,将其用于装配线上,现在这些公司正在迅速实现其运营的其他方面的自动化。最后,制药公司要求其供应链极其精确,需要跟踪他们生产的每颗药丸的来源和历史,他们越来越依赖机器人来帮助他们达到这些标准。

仓库机器人用例

我们已经大致谈到了机器人可以在仓库中完成的任务。现在,让我们缩小范围。重要的是要知道机器人是专家——专为采摘而设计的机器人可能不会擅长运输或交付。机器人可以完成哪些任务?

拣选

仓库机器人可以比人类工人更快地穿过仓库并选择更有效的路线,从而使他们能够更快地完成订单。

排序

机器人使用计算机视觉系统与传送带和机械臂相结合来识别产品并将它们运送到适当的箱子和仓库槽位。这项任务是机器人可以执行的最复杂的任务之一。

上货和下货

较新的机器人,例如波士顿动力公司的 Stretch,旨在使用手臂和计算机视觉系统对卡车进行物理装载或卸载。

码垛和卸垛

同样,机器人可以使用这些相同的系统来装载托盘或分解托盘。得益于人工智能,机器人可以根据装载的产品构建托盘,以实现最大的稳定性和保护。

打包

一些机器人可以使用专门的四肢和抓手将物品放在盒子或袋子里。他们还可以自动计算容纳特定物品所需的盒子大小。

运输

一些机器人旨在通过自动将箱子或托盘从仓库的一端移动到另一端来代替叉车。

送货

一些先进的机器人采用自动驾驶汽车(通常比乘用车小)的形式,将货物从仓库运送到消费者手中。几家杂货店和电子商务公司已经试行了这种方法,但目前仅在少数几个城市可用。

补货

无人机等机器人可以感知库存水平何时过低,促使 AGV 自动补充适当的箱子。

仓库机器人如何在仓库中导航?

安全是仓库中的重中之重。随着重达数吨的自动机器人四处游荡,必须确保这些车辆有安全的方式避开工人和其他设备。

轨道交通

轨道是机器人在设施中导航的最简单方式。通过跟随安装在地板上的轨道,机器人不会偏离轨道并导致其他问题。

有线导航:

机器人使用传感器来检测安装在地板下的电线的电磁电流。机器人仍然不能偏离它的路线,但是移除导轨可以避免工人被绊倒的危险。

基于磁带的导航

类似于有线导航,机器人遵循磁带产生的磁场。由于胶带比电线或导轨更容易安装,因此在必要时更容易重新布置机器人。

基于标签的导航

在这种方法下,机器人按照一系列类似于二维码的标签进行导航。这些帮助机器人对他们所在的位置和他们正在看的东西进行分类,将它们理解为门、架子、托盘、箱子等等。

基于激光的导航

激光是基于标签的导航的重要组成部分,但激光也可以独立使用。使用激光扫描仪的工人可以在仓库中走动以创建 3D 地图,机器人稍后可以使用该地图来引导自己。

基于视觉的导航

基于视觉的导航系统是一个包含激光的类别,但也包括光度相机。换句话说,一些机器人可以使用结合了图像识别的数码相机在环境中引导自己。

地理指导

在某些情况下,机器人可以通过使用装载环境中的地标来定位自己,例如装载码头或特别标记的货架和墙壁。这些地标有助于引导配备地理导航的机器人。

激光雷达(光探测和测距)

LiDAR 是自主机器人领域的最新技术——传感器每秒向各个方向发射数百次激光,以创建一个“点云”,将自身解析为仓库的完整地图(加上移动障碍物,如工人和其他机器人。)

仓库机器人的历史

仓库机器人的历史比较短。1961 年,通用汽车公司成为第一家安装仓库机器人的公司——一种名为 Unimate 的机械臂,用于从压铸机中取出零件。

直到 21 世纪初,在轨道或电线上运行的预编程手臂和车辆代表了“最先进”的仓库机器人技术。那段时间发生了三件事:首先,功能强大的计算硬件变得更加实惠。接下来,机器人设计人员开始将这种硬件与先进的传感器结合使用。这使得机器人能够实时进行图像识别,这是迈向自主的第一步。最后,DARPA军事组织对自主概念产生了兴趣,并开始为能够创造自主车辆和机器人的组织发起挑战。

这些进步最终从实验室渗透到工业领域,从而创造出可以在仓库中导航而不危及人类或建筑物本身的机器人。

仓库机器人趋势

在过去几年中,由于技术突破、在线购物的日益普及以及客户对快速交付的期望不断提高,机器人的使用呈爆炸式增长。因此,许多新型机器人系统获得了关注。

例如,大多数仓库机器人只执行一项功能,但公司现在正在试验多用途机器人。企业现在可以购买一台机器人来执行多项操作,例如拣选、装载、包装和拆包,而不是为多项工作购买各种机器人。

最后,公司希望确保他们能够增加人力资源并防止训练有素的员工因倦怠而离职。G2P 机器人和协作机器人是这一趋势的最新例子。G2P 机器人旨在防止工人每天步行数英里穿过仓库,而协作机器人则跟随人类工人并帮助他们完成工作。例如,人类可能会将物品交给机器人,然后机器人将物品打包并堆放在托盘上。

使用仓库机器人技术和软件快速提高效率

仓库机器人似乎是一项昂贵的投资,但它们能够在这种环境中执行许多不同的任务而不会感到疲倦或受伤。使用这些系统可以帮助公司消除重复性和危险的任务,同时提高效率、生产力和收入,从而提供显着的竞争优势。

当机器人与领先的供应链管理解决方案搭配使用时,企业可以实现更多流程的自动化,并提高整个仓库的效率。通过使用机器人,公司可以在不手动检查库存水平的情况下补充库存。它可以通过将产品移动到工人所在的位置而不是相反的方式来提高仓库生产率。一旦您的操作达到一定规模并且您拥有合适的系统,机器人通常会证明前期投资是合理的。

仓库机器人技术已经取得了长足的进步。一开始,仓库机器人被固定在地板上,只能执行最简单的预先计划好的动作。随着时间的推移,仓库机器人首先获得了移动能力,然后获得了自主权。尽管机器人可能永远无法真正控制仓库,但仓库管理软件和机器人技术现在可以协同工作以增强人类的工作量和规划能力,从而使仓库更安全、更快速、更高效。

仓库机器人常见问题解答

仓储机器人是如何工作的?

仓库机器人旨在通过执行从拣选和码垛到运输的各种任务来增加人力劳动。虽然有些是完全自主的并通过 LiDAR 和激光传感器导航,但其他一些则使用轨道或磁带并且仅限于设定路线。

一个仓储机器人要多少钱?

仓库机器人并不便宜。自动化仓库通常至少要花费 100 万美元,每辆车的价格约为 20,000 美元。同时,更广泛的实施可能花费超过 2000 万美元。然而,机器人可以提供快速且可观的投资回报。

机器人有哪四种类型?

固定式机器人停留在一个地方,但通常配备有用于分拣或码垛的铰接式肢体。

轨道引导机器人使用轨道、电线或磁带来引导自己从一个地方到另一个地方。这些机器人不是高度自主的,通常用作运输系统。

激光制导机器人使用激光、标签和地理制导在仓库内定位自己。这些机器人具有高度自主性,但可能仍然难以识别和避开人类工人。

配备 LiDAR 的机器人可以使用高分辨率扫描仪高度自主地在仓库中导航,避开障碍物,跟随人类工人并在他们出现时识别新任务。

亚马逊仓库机器人如何工作?

2012 年,亚马逊通过收购一家名为 Kiva Systems 的公司,在机器人技术的旅程中迈出了一大步。这些机器人使用开瓶器起重设备来实际举起和运输仓库货架,根据当前客户需求重新配置环境以实现最高效率。

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