電商環(huán)境下機器人的應用及存在問題分析

王妍

一、引言

近年來，電商和快遞業(yè)的爆發(fā)式增長催生了物流機器人的蓬勃發(fā)展，以此為契機，中國的物流機器人格局也正在從傳統(tǒng)的工業(yè)領域向商業(yè)服務領域拓展。目前，從作業(yè)環(huán)節(jié)和技術角度來分，倉儲物流行業(yè)使用的機器人主要有兩大類，一類是應用于物品碼垛、拆垛、分揀包裝等環(huán)節(jié)的工業(yè)機器人，如關節(jié)式機器人、直角坐標機器人、并聯(lián)機器人、協(xié)作（復合）機器人等。另一類是用于搬運、分揀環(huán)節(jié)的輪式移動機器人，即自動導引車（AGV）。碼垛機器人在物流系統(tǒng)中負責完成物料在托盤上的碼垛作業(yè)。最近幾年，在地方政策的引導下，國內(nèi)出現(xiàn)了上百家以AGV為主業(yè)的專業(yè)公司，AGV的市場應用得到了長足的發(fā)展。作為柔性的自動化裝備，AGV應用場景呈現(xiàn)出多樣化：由單一的搬運載體變?yōu)橹悄艿姆謷O備、裝配工具、服務工具等。本文將從這些機器人展開，探討結合其在電商環(huán)境下的應用現(xiàn)狀。

二、概念及類別

機器人物料處理手段在完成重復性的操作任務方面，能有效地降低成本，增加產(chǎn)出，極大地緩解一線工人的繁重作業(yè)負擔。《羅素姆的萬能勞工》（Rossums Universal Robots）一書中首次提到“機器人”以及利用機器替代人工勞動的概念，今天，機器人已然極大地改變了人類物料處理的方式，極大的提高了物流的效率。

（一）主移動機器人

自主移動機器人通過快速穿梭于在制品和成品之間的移動作業(yè)，極大地提高了精益生產(chǎn)的效率；而最新型的自主移動機器人則能夠獨立、動態(tài)、隨機地搬運貨物，并開始在倉庫和配送中心中發(fā)揮更大的作用。與此前依靠天線或地面磁條導引的設備不同，最新的自主移動機器人具備了獨立移動、即時做出決定的能力。兩者間的區(qū)別就如公交車和出租車，公交車只能按照既定路徑運行，而出租車則可以根據(jù)乘客意愿，自主選擇到達目的地的最優(yōu)路徑。因此，對于智能機器人而言，管理者只需告訴它目的地，它就能自主選擇最優(yōu)路徑運行。

（二）分揀機器人

如果說移動式機器人解決的是“貨至人”的作業(yè)，那么固定式機器人則能夠出色完成“貨至機器人”式的分揀操作，蜘蛛式機器人就是其中的一個典型，其能夠迅速完成取放操作，有時候速度能達到每小時2400件。這種技術已存在多年，只是隨著技術的進步，先進的蜘蛛機器人能夠控制分揀的次序，并實現(xiàn)分揀過程的可視化，以保證分揀操作無差錯的進行。

（三）碼垛機器人

貨物經(jīng)分揀、包裝工序后，還需要進行恰當?shù)耐斜P堆垛以方便運輸。機器人在托盤碼垛方面也大有可為，但是托盤碼垛并不是將貨物隨便裝滿托盤那么簡單，還要求托盤上貨物的堆放能方便客戶取貨、符合客戶的裝卸要求。這就要求機器人必須能夠分辨各種貨物的規(guī)格、尺寸，并充分了解客戶的堆放要求。

三、應用現(xiàn)狀及特點

我國的工業(yè)機器人研究始于20世紀70年代，由于當時經(jīng)濟體制等因素的制約，發(fā)展比較緩慢，研究和應用水平也比較低。1985年我國將工業(yè)機器人列入了“七·五”科技攻關計劃，形成了中國工業(yè)機器人研究的第一次高潮。在國家的支持下，我國已基本掌握了機器人的設計制造技術、控制系統(tǒng)硬件和軟件設計技術、運動學和軌跡規(guī)劃技術，生產(chǎn)了部分機器人關鍵元器件，先后研發(fā)出弧焊、點焊、裝配、搬運、注塑、沖壓、噴漆等工業(yè)機器人，形成了一批具有競爭力的工業(yè)機器人研究機構和企業(yè)。近年來，機器人作為高新技術產(chǎn)業(yè)，不管是在生產(chǎn)加工系統(tǒng)，還是在物流系統(tǒng)中都得到了長足的發(fā)展。但從總體來講，我國機器人產(chǎn)業(yè)目前還很薄弱，相對于國外的先發(fā)、領先優(yōu)勢，我國的機器人技術研發(fā)遠遠落后于美、日兩國，我國在智能機器人方面的研究還剛剛起步，具有中國知識產(chǎn)權的工業(yè)機器人較少，機器人傳感技術和機器人專用控制系統(tǒng)等方面的研究還比較薄弱，在機器人的應用方面仍較落后。目前我國的機器人技術僅相當于發(fā)達國家20世紀80年代的水平，且主要集中在廣東、江蘇、上海、北京等地，其工業(yè)機器人擁有量占全國的一半以上，外商獨資企業(yè)和中外合資企業(yè)是其主要用戶，而從生產(chǎn)銷售來看，我國機器人市場約88%的份額被國外機器人企業(yè)所占據(jù)。

四、存在問題

（一）對復雜路徑處理能力較差

目前國內(nèi)應用的領域主要包括柔性制造系統(tǒng)，在柔性制造系統(tǒng)中，怎樣實現(xiàn)的有效調(diào)度成為生產(chǎn)領域的難題，原因是在生產(chǎn)制造過程中，僅有的時間用于生產(chǎn)，而的時間里都是在進行原料、半成品以及成品的搬運裝卸等環(huán)節(jié)。在電商領域，大部分技術還是處于示范性引進的階段，距離大規(guī)模的應用還是存在一定差距。

（二）系統(tǒng)成熟度低

雖然機器人在應對苛刻環(huán)境、性價比、工作時間等方面具有卓越優(yōu)勢，但目前局限性也很明顯。首先是靈巧性上，目前機器人只能是在特定環(huán)境特定場景下運用，其次是智能化程度還不夠，系統(tǒng)應對柔性化處理場景反應能力不足，例如遇到突發(fā)事件沒有應急機制；第三，成本問題影響覆蓋面，雖然整體性價比比人高，但一次性投入太大，很多企業(yè)承擔不起。

（三）機器人種類有限

目前電商機器人主要應用在倉儲這個節(jié)點，通過龐大的、完善的倉儲體系以及高效的物流技術來解決物流倉儲問題，但機器人批量應用以及三維空間內(nèi)的應用較少，離實現(xiàn)物流配送中心從物到人的自動化還較為遙遠。對于大規(guī)模的多機器人應用方面，國內(nèi)還處于理論探索階段，研究較少，在電商應用的國產(chǎn)技術就更少了。

五、對策建議

（一）系統(tǒng)布局

機器人布局問題是機器人物流中心設計時首先要考慮的問題之一，是機器人進行加工過程優(yōu)化的前提。機器人布局問題是指給定一個布局空間和若干待布局物體，將待布局物體合理地擺放在空間中并滿足必要的約束，從而達到某種最優(yōu)指標，合理的布局設計能夠使機器人末端執(zhí)行器以指定的姿態(tài)到達指定的空間位置，從而確保任務的完成，實現(xiàn)多機器人物流中心生產(chǎn)周期最短等目標。

（二）研發(fā)布局

機器人產(chǎn)業(yè)屬于國家戰(zhàn)略性高技術產(chǎn)業(yè)，國家應該制定長遠政策加以規(guī)劃和發(fā)展。國內(nèi)機器人公司目前在技術、人才、資金等方面面臨著國外大公司的激烈競爭，與國外的大公司相比，國內(nèi)公司在各個方面都存在不小差距，需要國家在資金、稅收等各個方面給予一定的優(yōu)惠政策，把機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展納入到重要產(chǎn)業(yè)政策中，鼓勵企業(yè)采用國產(chǎn)機器人，如對購置機器人的企業(yè)進行優(yōu)惠補貼，以進一步推廣機器人在物流業(yè)中的應用，擴大市場需求，以市場來拉動機器人技術的進步和產(chǎn)業(yè)化進程。