电商环境下机器人的应用及存在问题分析

王妍

一、引言

近年来，电商和快递业的爆发式增长催生了物流机器人的蓬勃发展，以此为契机，中国的物流机器人格局也正在从传统的工业领域向商业服务领域拓展。目前，从作业环节和技术角度来分，仓储物流行业使用的机器人主要有两大类，一类是应用于物品码垛、拆垛、分拣包装等环节的工业机器人，如关节式机器人、直角坐标机器人、并联机器人、协作（复合）机器人等。另一类是用于搬运、分拣环节的轮式移动机器人，即自动导引车（AGV）。码垛机器人在物流系统中负责完成物料在托盘上的码垛作业。最近几年，在地方政策的引导下，国内出现了上百家以AGV為主业的专业公司，AGV的市场应用得到了长足的发展。作为柔性的自动化装备，AGV应用场景呈现出多样化：由单一的搬运载体变为智能的分拣设备、装配工具、服务工具等。本文将从这些机器人展开，探讨结合其在电商环境下的应用现状。

二、概念及类别

机器人物料处理手段在完成重复性的操作任务方面，能有效地降低成本，增加产出，极大地缓解一线工人的繁重作业负担。《罗素姆的万能劳工》（Rossums Universal Robots）一书中首次提到“机器人”以及利用机器替代人工劳动的概念，今天，机器人已然极大地改变了人类物料处理的方式，极大的提高了物流的效率。

（一）主移动机器人

自主移动机器人通过快速穿梭于在制品和成品之间的移动作业，极大地提高了精益生产的效率；而最新型的自主移动机器人则能够独立、动态、随机地搬运货物，并开始在仓库和配送中心中发挥更大的作用。与此前依靠天线或地面磁条导引的设备不同，最新的自主移动机器人具备了独立移动、即时做出决定的能力。两者间的区别就如公交车和出租车，公交车只能按照既定路径运行，而出租车则可以根据乘客意愿，自主选择到达目的地的最优路径。因此，对于智能机器人而言，管理者只需告诉它目的地，它就能自主选择最优路径运行。

（二）分拣机器人

如果说移动式机器人解决的是“货至人”的作业，那么固定式机器人则能够出色完成“货至机器人”式的分拣操作，蜘蛛式机器人就是其中的一个典型，其能够迅速完成取放操作，有时候速度能达到每小时2400件。这种技术已存在多年，只是随着技术的进步，先进的蜘蛛机器人能够控制分拣的次序，并实现分拣过程的可视化，以保证分拣操作无差错的进行。

（三）码垛机器人

货物经分拣、包装工序后，还需要进行恰当的托盘堆垛以方便运输。机器人在托盘码垛方面也大有可为，但是托盘码垛并不是将货物随便装满托盘那么简单，还要求托盘上货物的堆放能方便客户取货、符合客户的装卸要求。这就要求机器人必须能够分辨各种货物的规格、尺寸，并充分了解客户的堆放要求。

三、应用现状及特点

我国的工业机器人研究始于20世纪70年代，由于当时经济体制等因素的制约，发展比较缓慢，研究和应用水平也比较低。1985年我国将工业机器人列入了“七·五”科技攻关计划，形成了中国工业机器人研究的第一次高潮。在国家的支持下，我国已基本掌握了机器人的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，先后研发出弧焊、点焊、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人，形成了一批具有竞争力的工业机器人研究机构和企业。近年来，机器人作为高新技术产业，不管是在生产加工系统，还是在物流系统中都得到了长足的发展。但从总体来讲，我国机器人产业目前还很薄弱，相对于国外的先发、领先优势，我国的机器人技术研发远远落后于美、日两国，我国在智能机器人方面的研究还刚刚起步，具有中国知识产权的工业机器人较少，机器人传感技术和机器人专用控制系统等方面的研究还比较薄弱，在机器人的应用方面仍较落后。目前我国的机器人技术仅相当于发达国家20世纪80年代的水平，且主要集中在广东、江苏、上海、北京等地，其工业机器人拥有量占全国的一半以上，外商独资企业和中外合资企业是其主要用户，而从生产销售来看，我国机器人市场约88%的份额被国外机器人企业所占据。

四、存在问题

（一）对复杂路径处理能力较差

目前国内应用的领域主要包括柔性制造系统，在柔性制造系统中，怎样实现的有效调度成为生产领域的难题，原因是在生产制造过程中，仅有的时间用于生产，而的时间里都是在进行原料、半成品以及成品的搬运装卸等环节。在电商领域，大部分技术还是处于示范性引进的阶段，距离大规模的应用还是存在一定差距。

（二）系统成熟度低

虽然机器人在应对苛刻环境、性价比、工作时间等方面具有卓越优势，但目前局限性也很明显。首先是灵巧性上，目前机器人只能是在特定环境特定场景下运用，其次是智能化程度还不够，系统应对柔性化处理场景反应能力不足，例如遇到突发事件没有应急机制；第三，成本问题影响覆盖面，虽然整体性价比比人高，但一次性投入太大，很多企业承担不起。

（三）机器人种类有限

目前电商机器人主要应用在仓储这个节点，通过庞大的、完善的仓储体系以及高效的物流技术来解决物流仓储问题，但机器人批量应用以及三维空间内的应用较少，离实现物流配送中心从物到人的自动化还较为遥远。对于大规模的多机器人应用方面，国内还处于理论探索阶段，研究较少，在电商应用的国产技术就更少了。

五、对策建议

（一）系统布局

机器人布局问题是机器人物流中心设计时首先要考虑的问题之一，是机器人进行加工过程优化的前提。机器人布局问题是指给定一个布局空间和若干待布局物体，将待布局物体合理地摆放在空间中并满足必要的约束，从而达到某种最优指标，合理的布局设计能够使机器人末端执行器以指定的姿态到达指定的空间位置，从而确保任务的完成，实现多机器人物流中心生产周期最短等目标。

（二）研发布局

机器人产业属于国家战略性高技术产业，国家应该制定长远政策加以规划和发展。国内机器人公司目前在技术、人才、资金等方面面临着国外大公司的激烈竞争，与国外的大公司相比，国内公司在各个方面都存在不小差距，需要国家在资金、税收等各个方面给予一定的优惠政策，把机器人产业发展纳入到重要产业政策中，鼓励企业采用国产机器人，如对购置机器人的企业进行优惠补贴，以进一步推广机器人在物流业中的应用，扩大市场需求，以市场来拉动机器人技术的进步和产业化进程。