摘要：物流行业的发展在迈向未来的过程中必将逐渐走向智能化，这在仓储管理领域中表现得尤为明显。该文以仓储物流系统为研究对象，从仓库物资的出入库、移库和盘库的智能化、无人化展开研究，引入自主移动作业机器人技术，并从仓库物资自动识别、自动出入库、货位定位、门禁智动等进行智能仓储物流系统的构建，进一步提高仓储行业智能物流水平，提升效率、降低成本，构建一个部署灵活、集约型的智能仓储系统。
关键词：仓储物流；自主移动作业机器人；智能仓储
0引言
劳动强度大、重复性较强、危险大的复杂劳动都可由智能机器人来出色完成，但是，我国对专门从事物流工作的智能机器人的研究才刚刚起步。[1]“机器换人”已经深入到仓储物流行业，但在仓储系统实际应用中，由于每个仓库的布局和作业内容存在差异，若在出入库、移库和盘库等环节全部实现无人化管理，涉及布局改造、相关设备的联动、信息化系统等投入的软硬件成本较高，且各部分的信息交互和联通也存在较多制约，因此本文将从针对如何更好地在智能仓储物流系统中应用机器人进行研究，目的是实现当前智能仓储物流系统柔性化和智能无人化的目标。本项目采用自主移动作业机器人（以下简称AGV，如图1所示）。该机器人采用2D激光+IMU+视觉多传感器融合的自然无轨导航，无须在通道地面贴标识，一键指令自动完成物资货架快速精准的出入库搬运，并且能够实现多个机器人协作搬运，最高速度可达1.5m/s，自主充电，24小时待命，并具备多层安全检测和声光警示功能，自主避障，实现黑灯作业。可以满足目前各类仓储企业无人智能化仓储系统的快速建设和个性化业务需求。
1智能仓储物流系统设计研究
1.1自主移动作业机器人
自主移动作业机器人，可通过自身内部和外部传感器感知周围环境信息，根据任务和目标位置，自行规划行走路线，同时在行走过程中实现避障或绕障，最终完成精准定位执行作业任务，在物流应用中，也普遍被称为AGV（自动引导小车）。尽管目前智能仓储机器人的概念非常火爆，但是行业内并没有形成标准的定义。从物流领域应用的机器人实现的功能来看，主要包括搬运、拆垛、码垛、拣选、分拣等作业，因此智能仓储机器人也可以视为以上不同类型物流机器人的总称。[2]仓储物流通常是指利用自己修建或租用他人的库房和场地，对商品进行保管、储存、配送及装卸搬运。物联网是指通过各类信息传输感应设施，按照约定的协议，根据需要实现物品互联互通的网上连接，最终实现物品与运送物品流通的网的相互连接，将相关信息进行连接、沟通并交换，从而实现物品管理、识别、监控、定位和跟踪的智能网络系统。自动控制、智能信息管理、数据挖掘、智能机器人堆码垛、移动计算等技术是物联网在仓储物流领域的主要应用。[3]人们迫切需要一种低错单率和低人工成本，同时提高仓储系统的整体运转效率的新型智能自动化仓储物流。在这样的背景下，以仓储物流机器人代替人工进行拣选工作的智能仓储系统应运而生，而智能仓储系统中如何有效地对仓储物流机器人进行调度，使其高效地完成订单任务，成为智能仓储系统能否最终实现的关键问题。
1.2智能仓储物流机器人系统设计
根据目前智能仓储信息化、无人化和智能化应用需求，设计一种智能仓储系统，如图2所示系统构成图，其包括货架单元、门控单元、自主移动作业机器人、视频监控单元和综合控制单元。货架单元：设有货物感知传感器，识别货架的货物状态。自主移动作业机器人（以下简称AGV）：采用激光自主导航+视觉伺服自主完成货架的搬运。门控单元：设有联动控制器。视频监控单元：内嵌目标识别算法。综合控制单元：通过无线网络获取和联通各单元，执行控制和调度AGV作业任务和仓库数据更新及用户管理（出入库、盘库、报警和信息分享）。通过货架货物感知传感器来识别货架上货物状态，通过无轨导航AGV及其视觉感知模块来识别和自主搬运对应的货架并搬运到目的地，通过门控单元和视频监控单元上的感知传感器识别仓库内工作状态，响应和监管AGV搬运货架作业的进出库联动和状态数据，通过综合控制单元控制和调度。
1.3智能仓储物流机器人系统业务流程
如图3所示，仓库管理人员通过PC/呼叫终端下发货架搬运任务，综合控制单元接收任务指令后，通过其仓储信息管理模块收集货架单元上货物的状态信息，确定状态信息后，综合控制单元内任务调度模块根据AGV的状态（位置、工况）信息，给AGV下发搬运货架的作业任务。接收到综合控制单元下发的任务后，对应的AGV根据作业任务，自动规划搬运路线，并将搬运路线回传到综合控制单元，再由综合控制单元输出给门控单元，控制对应的门控单元控制门的开启。视频监控单元，实时监测仓库货架、门、AGV和人员及其他目标的动态信息，并记录回传到综合控制单元，这一过程中对异常图像信息进行识别告警。本系统通过智能无轨AGV实现仓库柔性快捷部署，通过与仓库物资、自动化设备的智能联动，实现仓库管理的无人化和智能化管理，满足了目前各类仓库智能仓储系统的应用需求。
2智能仓储物流系统优化未来发展方向
随着科学技术的进步和市场的不断发展，智能机器人在未来物流的各个领域中的应用范围和规模都将不断扩大；智能机器人技术的发展将会随着竞争和需求而不断进步。未来，在物流领域如何不断提高效率，节省更多的时间成本到主流事务上去，必将成为各个企业和公司的一个痛点。2020年，国内的自动化物流系统市场规模预计将超过1000亿元，未来几年行业增速有望保持15%以上。智能仓储机器人很好地证明了人工智能的无限可能性，因此，智能仓储机器人在未来的发展前景将不可估量。
2.1智能仓储机器人系统成本的优化
智能仓储机器人系统内硬件设备占据了企业投入的重要份额，其中包括前期的产品系统采购，后期的运营成本投入，对一般的中小仓库企业带来巨大的资金成本投入压力，因此对于上游的机器人企业要不断降低机器人的制造和使用成本，为仓库使用企业进行减负；同时中小仓库企业要努力做好仓储标准化和规范化，从仓储管理理念和制度上不断规范仓储管理，对城区域仓储需求少的中小仓库企业，企业之间建立联合仓储集散基地，做模块化智能化仓储管理基地，一方面减少智能仓储机器人的定制化设计成本，最大化提升智能仓储机器人使用价值，使其工作饱和；另一方面也减少仓库之外的物流运输成本，这样也会加快整个区域的智能仓储物流大系统的建设。
2.2智能仓储机器人系统运维人才培养
智能仓储机器人系统的后期使用维护是目前机器人企业和仓库管理企业共同面临的挑战，由于智能物流系统具有动态性、不可预见性等诸多特点，因此在仓库实际使用中，会出现诸多问题，如机器人突然失去连接，不能运行或出现异常工作等问题，再因智能仓储物流机器人涉及机、电、光、热和算法等多学科交叉综合知识，导致一般的仓库管理人员无法独自完成机器人的运维工作，给智能仓储物流系统的普及和发展带来一定的阻力，因此加大对智能仓储机器人系统的运维人才队伍的培养具有重大意义，尤其是仓储行业在职人员和相关专业的高校学生成为未来智能仓储机器人系统重要支撑力量。
2.3智能仓储机器人系统信息通道融合
智能仓储机器人是智能仓储物流系统的核心，需要和仓车内所有的物资、货架、门禁、码垛机、扫描设备等进行信息联通和任务调度，目前的仓库自动化设备很多通信协议、接口和信息化系统很难实现互通，导致机器人厂家需要全盘打通信息，一方面影响效率，一方面导致系统内环节的不稳定和不可控因素的增多，因此打造一个智能仓储物流系统，需要一个统一物联的网络环境，同时设备商之间要共同打造统一标准。
3结论
智能仓储物流机器人的运用极大提升了仓储配送物流的作业效率和准确性，本文为其适于各类仓储布局和货物搬运调度管理等应用需求，研究设计基于自主移动作业机器人的智能仓储物流系统，同时提出未来智能仓储机器人的发展方向，随着物流市场的不断发展和技术的不断进步，机器人必然会得到广泛的运用，机器人的发展将会随着竞争和需求而不断进步，对整个仓储物流行业的发展有着深远的影响。
参考文献：
[1]傅雅男，李朝敏.浅谈物流视角下的智能仓储机器人的运用与改进[J].商场现代化，2018（23）：77-78.
[2]任芳.新型智能仓储机器人及其应用[J].物流技术与应用，2018，23（8）：80-83.
[3]徐云春.物联网技术在仓储物流领域的应用分析与展望[J].中国市场，2016（32）：140-141.
作者:曽骥 韩巍 单位:浙江大学滨海产业技术研究院
