货到机器人拣选：技术升级 前景向好

“货到机器人”拣选技术作为“无人仓”的核心技术，随着“无人仓”概念的兴起和相关项目的落地而备受关注。两年前，本刊曾对“货到机器人”拣选技术进行了深入报道，如今该技术迎来了哪些发展，突破了哪些瓶颈，市场需求如何，趋势与方向是什么？针对这些问题，我们再次进行了跟踪。

拆零拣选一直是物流仓储作业的核心和难点所在。为了持续提高拣选的效率和准确率，拆零拣选技术在几代物流人的努力下不断发展，从全人工拣选发展到有自动化设备参与的半自动化拣选（包括“人到货”以及“货到人”拣选），再升级为引入机器人（机器手臂）的全自动拣选。在人工成本持续走高，招工愈发困难，特别是2020年新冠肺炎疫情大规模爆发的影响下，物流自动化、智能化、无人化需求进一步凸显，“货到机器人”拣选技术也更加受到重视。

技术不断发展

顾名思义，“货到机器人”技术主要指的是货物通过不同类型的自动化设备被送至机器人作业区域（特定视场内）从而完成单件物品的取、放，它与“人（机器人）到货”相对应。实际上，“货到机器人”技术不仅仅应用在拆零拣选环节，在收货环节、存储环节、复核环节、包装环节均有相关应用，本文主要探讨的是“货到机器人”拆零拣选技术。

“货到机器人”拣选的核心在于机器人如何进行货品拣取和摆放作业，技术难点主要涉及机器人本体控制、夹具和视觉处理三个方面，而货从哪里来则有多种可能性。因此从系统构成来看，“货到机器人”拆零拣选系统通常包括存取系统、输送系统、拣选工作站，以及后台的软件系统。其具体表现形式非常丰富，从与机器人衔接的前端自动化系统来看，主要包括AGV/类Kiva机器人、穿梭车（包括多层穿梭车和四向穿梭车）、自动化立体货柜，以及旋转货架、AS/RS、miniload和悬挂链等。其中，与穿梭车相配合的“货到机器人”解决方案更为常见。值得一提的是，与悬挂链配合的“货到机器人”解决方案与前面几种方式有所不同，它主要以订单行为目标进行拣选，而其他则主要按订单拣选。

北京伍强智能科技有限公司董事长尹军琪表示，存取系统和输送系统保障的是货物单元的及时送达和回收，拣选机器人则要保证复杂情况下拣选的准确、稳定和快捷。因此，存取能力、输送能力与拣选工作站的拣选能力三者共同构成了整个“货到机器人”拣选系统的综合能力，如何实现各系统间的能力平衡至关重要。

具体而言，各类存取技术和输送系统经过多年的发展和丰富应用，大都趋于成熟；但机器人本身运动控制难度较大，加之受制于夹具、3D视觉技术，以及适应的品类还不够多等因素，成为整个系统的技术瓶颈所在。相较于硬件上遇到的障碍，牧今科技（广州）有限责任公司（株式会社MUJIN全资子公司）销售总监黄继海认为，运动规划算法和识别算法等软件层面的瓶颈，以及对客户业务形态的梳理能力，更加制约“货到机器人”拣选技术的发展。他指出，物流最大的“不变”就是每天都在变化。即便是同一种SKU，其包装也有可能出现设计上的不同（如促销装、限量装等），以及外形变化（如挤压变形等），这就需要软件和算法的助力。

但总的来看，“货到机器人”拣选的各项技术及瓶颈正逐步得到突破。尹军琪以CeMAT ASIA 2020所展示的相关技术为例进行了说明。从存取技术看，类Kiva机器人正朝着单元化和立体化方向发展，大大加快了存取效率；箱式四向穿梭车技术得到突破，市场应用速度加快。从拣选技术看，首先，尽管机械手技术已经非常成熟，但夹具的适应性、稳定性一直是人们普遍担忧的问题，如今，多夹具自动快换系统已经逐步应用，这将使机械手能根据物品的形状、尺寸与重量来自动快速更换适用的夹具或吸盘，突破拣选对象多样化的限制；第二，由于需要通过3D技术完成拣选对象的识别、定位，但此前3D图像识别问题一直受到技术的限制，难以达到实际应用要求，目前来看，相机与视觉处理系统实现了技术升级，海量SKU无需提前注册，机器人即可识别出来，在准确性和作业效率方面得以全面提升；此外，软件技术和机器人控制技术也得到快速发展，尤其是AI技术和数字孪生技术的应用已初现端倪，这些都是最近两年所取得的进步。

MUJIN通过自主研发的“免示教技术”及领先的视觉识别技术开创了机器人在物流行业的应用新时代。据黄继海介绍，传统技术需要专业的机器人工程师进行大量示教，只能进行简单的重复工作；而搭载运动规划AI技术的MUJIN系统能够赋予机器人智能，完全免示教。机器人可以实时按需运动，自动避开障碍及奇异点；此外，机器人还可根据商品的重量和状态自动调节运行速度及加速度，能够实现轻拿轻放，有序码放，灵活应对不停变化的物流场景。

华章“货到机器人”拣选

此外，在CeMAT ASIA 2020展会上，越来越多的“货到机器人”技术得到充分展示。例如，梅卡曼德、XYZ Robotics借助深度学习、3D视觉、智能路径规划等先进AI技术，全方位展示了其AI+3D视觉智能工业机器人在物流领域的丰富应用场景。伍强智能也重点展示了与穿梭车相配合的“货到机器人”拣选技术。

应用场景更加丰富

在物流行业智能化发展的总体趋势下，随着“货到机器人”技术的不断升级，行业对“货到机器人”拣选技术的态度也由“观望”逐渐发展为尝试应用，近年来在电商、服装、医药等诸多领域均有项目落地实施，进入该领域的集成商和设备商也越来越多，“货到机器人”拣选技术及解决方案逐渐丰富。

据江苏华章物流科技股份有限公司总经理华聚良博士介绍，目前提供“货到机器人”系统的企业主要分为四类：第一类是以机器人控制专有技术为切入点，以日本MUJIN和美国RightHand等为代表；第二类主要是针对拆零拣选场景推出产品型解决方案的系统供应商，如KNAPP、华章等；第三类以视觉传感器为切入点，如梅卡曼德、XYZ Robotics等；第四类以机器人本体为切入点，如ABB、KUKA等。

其中，华章作为国内“货到机器人”技术领域的先驱，目前已经开发出产品化的机器人拣选标准产品GTR120，据悉，这是一款经过实例验证的标准化工业级产品，适用于大多数拣选品类，性价比高，性能稳定可靠，并取得CE认证，在欧洲等国家已有项目落地。华聚良进一步强调，未来华章还将进一步关注无示教系统、更完美的机器人动力学控制技术、适应更多场景的夹具和性价比更高的视觉系统等前沿技术，推出更多“货到机器人”产品。同时他透露，华章即将推出和悬挂链结合的HTR200，即结合机器人、穿梭车和悬挂链技术的新一代订单行级“货到机器人”拣选解决方案。

MUJIN自2012年世界上第一台搭载运动规划AI技术、可适配任意品牌机器人的控制器诞生后，不到十年时间已经积累了丰富的案例：2015年，MUJIN自主研发的PickWorker帮助日本商超类客户ASKUL实现海量SKU全自动拆零拣选，至今客户自行注册实现机器人拣选的SKU数量已经达到4万多种；2018年，MUJIN助力京东打造了全球首个全流程无人仓，智能拆零拣选机器人面对“6·18”“双11”“双12”的物流高峰毫无压力；2019年，MUJIN为优衣库母公司迅销集团研发出服装类商品的“货到机器人”拣选解决方案，成为迅销集团全球供应链战略合作伙伴；同年，MUJIN通过结合空中自动扫码核对订单、轻拿轻放、自动检测周转箱转换、力矩感测、抓取点预限定五大突破性技术，实现了医药物流的“货到机器人”拆零拣选，征服了自动化药品拣选高精准度的技术高峰。一个个MUJIN成功的生产案例，实证了“货到机器人”拣选技术能够帮助客户降本增效，提高生产力。

针对B2C电商物流仓储中心海量商品的拣选需求，梅卡曼德基于其自主研发的3D相机、视觉AI算法、机器人运动规划算法及软件技术等推出了“货到机器人”拣选解决方案。据悉，该解决方案具有诸多特点，如常见货品免注册拾取，可抓取多种常见包装，夹具可灵活切换，可实现轻柔放置等，并且效率很高，轻小货品抓取速度达1200件/小时。此外，梅卡曼德也在重点关注医药物流等场景的“货到机器人”拣选需求，并持续提供有针对性的解决方案。

XYZ.Robotics作为机器人手眼协调应用的机器人技术公司，结合深度学习、3D几何视觉、机器人最优运动规划算法和快换夹具系统形成了场景标准化、部署简易化的核心产品力，其“货到机器人”拣选技术已经在海内外多个行业头部客户实现商业化落地。XYZ.Robotics表示，未来将在数据、算法、算力的驱动下加快机器人迭代升级，使“货到机器人”拣选技术渗透到更多场景。

市场需求渐增 前景看好

尽管“货到机器人”拣选系统构想多年，但基于前文提到的来自成本、技术、适用场景等诸多方面的瓶颈，该技术目前并没有像类Kiva机器人和四向穿梭车那样迎来快速发展。但在黄继海看来，随着机械臂、3D视觉技术等相关硬件的成熟和成本降低，以及集成商综合集成能力的不断提升，让“货到机器人”拣选技术在整个物流系统中的效率得到充分体现，目前市场对其接受度已经越来越高。今年在疫情的大背景下，企业对于物流自动化、智能化、柔性化的重视度大大提高，需求愈加清晰，在一定程度上促进“货到机器人”拣选技术的发展和应用。

MUJIN“货到机器人”拣选

基于“货到机器人”拣选技术无人作业的特点，黄继海看好其在以下行业和特定领域的应用：一是医药、商超集配中心等海量SKU的场景；二是银行、珠宝等对安全性要求较高的行业；三是冷链等作业环境特殊，不适合人工长时间作业的行业；四是半导体、血液制品等对洁净度要求高的行业。

华聚良也表示，目前市场对“货到机器人”拣选的需求将逐步释放，电商物流和制造业智能物流领域的潜在需求最为强烈。从全球范围来看，“货到机器人”拣选技术和解决方案正越来越成熟，有向更多行业普及的趋势。近期，华章便在韩国实施了一个面向农业产品作业的机器人拣选项目，和传统仓库拣选需求类似，只是处理的商品和环境有很大不同，比如湿度更大、夹具更具特殊性等。

尹军琪则从整个行业的发展趋势上分析认为“货到机器人”技术具有广阔的前景。他表示，物流技术的发展趋势总体来说是标准化和智能化，这是无容置疑的。其表现形式将是更高的自动化，更加柔性，更高的效率。而从应用来看，随着电子商务的快速发展，定制化成为潮流，订单将越来越小，物流仓储系统处理的对象也会越来越小，箱单元存储技术和拆零技术将是重点研究对象。“货到机器人”拣选作为拆零技术的发展方向，随着技术的不断升级，SKU覆盖率、作业效率和准确率的提高，系统部署（不需要提前录入商品信息）难度的降低，以及量产后带来的成本降低，必然迎来更大的发展。

因此综合来看，业内专家普遍预计，未来5年“货到机器人”拣选技术将得到重大突破并迎来市场爆发。但也有专家保守认为这个过程需要更长的时间。尽管行业看法并不一致，但从技术的本质和目的—提升效率，降低成本来看，只要能够真正解决用户痛点，切实满足用户需求，“货到机器人”拣选技术成熟与应用普及，终究只是时间的问题。