AR技術(shù)在物流中的應(yīng)用研究

鄭萍 高佳音 李牧墨

摘 要：AR是在虛擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)，也被稱之為混合現(xiàn)實(shí)。新技術(shù)對行業(yè)發(fā)展帶來的創(chuàng)新應(yīng)用，關(guān)鍵是如何將一項(xiàng)新技術(shù)與行業(yè)需求緊密結(jié)合，突破或改善原有的運(yùn)作模式、產(chǎn)品、服務(wù)、操作流程等，為用戶帶來全新的體驗(yàn)，或者通過改進(jìn)工藝、提高自動(dòng)化程度來優(yōu)化企業(yè)內(nèi)部運(yùn)作效率。本文將重點(diǎn)分析AR技術(shù)在物流領(lǐng)域的應(yīng)用，研究其對物流作業(yè)的影響，以達(dá)到提升物流作業(yè)的準(zhǔn)確率和效率，降低成本，提升競爭力的效果。

關(guān)鍵詞：AR技術(shù)；物流作業(yè)；信息技術(shù)；虛擬現(xiàn)實(shí)

1.研究背景

2014年3月，F(xiàn)acebook收購Oculus VR并且建立高水平的軟硬件研發(fā)團(tuán)隊(duì)。隨后，各大公司都對虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備進(jìn)行投資，其中有谷歌、索尼、HTC、三星等。AR開始商業(yè)應(yīng)用自此進(jìn)入AR元年，雖有眾多資本和創(chuàng)業(yè)者涌入，但因無線網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)延遲、電池續(xù)航能力等技術(shù)的限制，讓現(xiàn)實(shí)與人們的預(yù)期多少有些落差。隨著5G技術(shù)的普及、物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，AR的技術(shù)門檻被逐一突破。AR技術(shù)在物流行業(yè)中會有怎樣的應(yīng)用？會帶來哪些創(chuàng)新性改變？

2.AR簡介

2.1.AR定義

AR，英文Augmented Reality的簡稱，即增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是為你看到的任何實(shí)物增加額外的有價(jià)值的信息。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是通過為真實(shí)的環(huán)境增加一層計(jì)算機(jī)生成的信息，從而對物理現(xiàn)實(shí)進(jìn)行信息的擴(kuò)展。其中的信息可以是文字、圖表、影像、聲音、觸覺反饋、GPS數(shù)據(jù)，甚至是氣味。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)不僅僅是一個(gè)簡單的顯示技術(shù)，也是一種人機(jī)互動(dòng)，人與物體互動(dòng)的一種新的形式。

AR系統(tǒng)基本具備以下三個(gè)特點(diǎn)：

（1）真實(shí)世界和虛擬世界的信息集成。AR是在虛擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新技術(shù)，是通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供的信息增加用戶對現(xiàn)實(shí)世界感知的技術(shù)，將計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體、場景或系統(tǒng)提示信息疊加到真實(shí)場景中，從而實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)實(shí)的增強(qiáng)。

（2）具有實(shí)時(shí)交互性。它是一種全新的人機(jī)交互技術(shù)，利用攝像頭，傳感器，實(shí)時(shí)計(jì)算和匹配技術(shù)，將真實(shí)的環(huán)境與虛擬的物體實(shí)時(shí)地疊加到同一個(gè)畫面或空間使其同時(shí)存在。

（3）是在三維尺度空間中增添定位虛擬物體。用戶可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)感受到在客觀物理世界中所經(jīng)歷的“身臨其境”的逼真性，還能突破空間、時(shí)間以及其它客觀限制，感受到在真實(shí)世界中無法親身經(jīng)歷到的體驗(yàn)。

與VR技術(shù)最大的不同是將虛擬的元素加入到現(xiàn)實(shí)當(dāng)中，因此，AR技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用比VR技術(shù)要廣泛得多，也就是說AR技術(shù)的商業(yè)價(jià)值要高于VR技術(shù)。

2.2.AR的關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1.數(shù)據(jù)采集及優(yōu)化傳輸

在三維場景事物數(shù)據(jù)采集中采用的是直接采樣技術(shù)，采樣對象包括光照、動(dòng)態(tài)地形等，采樣方法有3種：

（1）運(yùn)用高速攝像機(jī)，針對需要采樣的物體進(jìn)行跟蹤拍攝；

（2）利用全向相機(jī)從多個(gè)維度拍攝高動(dòng)態(tài)圖像；

（3）運(yùn)用激光設(shè)備，完成對于時(shí)變數(shù)據(jù)的多維可控捕獲。

而數(shù)據(jù)傳輸則是利用相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，先計(jì)算信息傳輸概率，分析處于一定通信范圍內(nèi)其他網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)對于信息的轉(zhuǎn)發(fā)概率，找出所有轉(zhuǎn)發(fā)概率超過其自身信息傳輸概率的節(jié)點(diǎn)，向其轉(zhuǎn)發(fā)信息。

2.2.2.交互與情形實(shí)時(shí)再現(xiàn)

觸覺和力覺反饋，對于AR技術(shù)在實(shí)踐應(yīng)用中的交互接觸而言，觸覺反饋和力覺反饋是兩種常用的反饋方式，其中，觸覺反饋的基本原理，是利用專用的數(shù)據(jù)手套，在用戶使用過程中檢測其手掌形態(tài)特征，對用戶手部動(dòng)作進(jìn)行識別，以此來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作。

2.2.3.跟蹤定位

跟蹤定位其基本原理是利用電磁波、聲波位置跟蹤器發(fā)射信號，測量其時(shí)間與相位差，以此來判斷被跟蹤對象的空間方位。光學(xué)位置跟蹤可以利用環(huán)境光或者跟蹤器發(fā)出的光源投影確定對象方位，不容易受周圍場景的干擾無源定位跟蹤，主要是利用陀螺配合加速器，構(gòu)成慣性傳感器，獲取轉(zhuǎn)動(dòng)角度和移動(dòng)位置變化，通過快速刷新來完成實(shí)時(shí)定位。

2.2.4.逼真的顯示方式

當(dāng)前技術(shù)支撐下的場景顯示設(shè)備主要是HMD，其中透視HMD則是AR系統(tǒng)的首選，相比較VR設(shè)備，增加了真實(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)采集，將虛擬情境與現(xiàn)實(shí)情境融合后才會提交給用戶。

3.AR技術(shù)在物流中的應(yīng)用

目前物流業(yè)面臨著成本高效率低、信息技術(shù)發(fā)展滯后、物流服務(wù)能力不足、物流資源整合不到位等問題，AR技術(shù)的應(yīng)用很好的改善了一些問題。

3.1.物流實(shí)操

3.1.1.倉庫作業(yè)

在物流的倉庫作業(yè)中，最難的點(diǎn)在于揀貨和復(fù)核。為提高分揀的準(zhǔn)確和效率，快速查找貨物變得十分重要?，F(xiàn)在AR技術(shù)的使用使Pick by vision（目光揀貨）成為了可能。在既定的倉庫中提前將倉庫的信息數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫，將所有的庫存物品生成電子標(biāo)簽，那么后期庫存管理員在確認(rèn)取貨物品之后，只需戴上AR眼鏡，根據(jù)AR眼鏡給出的指引箭頭路線，便可準(zhǔn)確的找到所需貨物。

3.1.2.包裹分揀

包裹分揀是物流過程中信息處理量最大，最易出錯(cuò)的環(huán)節(jié)，想要將包裹準(zhǔn)確分揀，需要大量業(yè)務(wù)操作熟練的人力，成本高且效率低。視覺分揀解決方案（The Vision Picking Program）借助AR技術(shù)可改變這一現(xiàn)狀。視覺分揀技術(shù)是通過捕捉物體外觀和條形碼進(jìn)行精準(zhǔn)識別，經(jīng)過深度計(jì)算，將工作人員所需要的分揀相關(guān)信息直接呈現(xiàn)在移動(dòng)顯示設(shè)備上員工只需穿戴一套設(shè)備即可在分揀作業(yè)中快速直觀的獲得每個(gè)包裹的分揀信息，大大降低了出錯(cuò)幾率及人力成本。

3.1.3.配送裝載

在配送裝載過程中，需要兩個(gè)重要的決策，一是運(yùn)輸?shù)呐漭d，二是根據(jù)配送的線路決定裝載的先后次序。有了AR技術(shù)的幫助和后臺運(yùn)算的幫助，可以優(yōu)化運(yùn)輸?shù)呐漭d和裝載的先后順序。在待裝載區(qū)域有很多貨物，AR可以提前看到，幫助裝卸員工確定那個(gè)貨物應(yīng)該裝載那輛卡車中，同時(shí)能夠幫著裝卸員工決定那個(gè)托盤先裝（后送），那個(gè)托盤后裝（先送）。這樣可以大大的提高員工的裝卸效率和準(zhǔn)確率。

3.1.4.裝箱作業(yè)

AR設(shè)備可以替代打印貨物清單的需求并顯示裝載指令。例如，在傳送站，裝載者能夠在AR設(shè)備上獲得實(shí)時(shí)信息其確定下一個(gè)需要提取的托盤和托盤的裝載位置。同時(shí)，AR設(shè)備能顯示裝載指令以識別車內(nèi)合適的目標(biāo)區(qū)域，提高空間利用率。

3.2.物流優(yōu)化

3.2.1.最后一公里

AR被應(yīng)用的另一個(gè)重要領(lǐng)域是最后一公里。最后一公里是供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)的最后一步同時(shí)也是成本最高的一步。優(yōu)化最后一公里能壓低產(chǎn)品成本并增加利潤，也是AR設(shè)備頗具前景的應(yīng)用領(lǐng)域。

最后一米導(dǎo)航：在拿到要配送的包裹后，下一個(gè)任務(wù)就是找到配送地點(diǎn)。AR設(shè)備可以顯示類似谷歌街景的信息和相關(guān)數(shù)據(jù)庫的詳細(xì)信息。當(dāng)沒有可用的公共數(shù)據(jù)庫時(shí)，AR設(shè)備也可以被用來設(shè)定標(biāo)簽，由此建立起獨(dú)立數(shù)據(jù)庫。

3.2.2.提供新服務(wù)

除了幫助物流供應(yīng)商優(yōu)化程序，AR也能夠幫助供應(yīng)商為客戶提供新的服務(wù)。

組裝和維修：越來越多的物流供應(yīng)商開始為客戶提供增值服務(wù)。AR能夠培訓(xùn)和幫助倉儲人員組裝各種產(chǎn)品，確保服務(wù)的高標(biāo)準(zhǔn)并減少客戶服務(wù)成本。AR系統(tǒng)也能通過監(jiān)控工作流程進(jìn)行質(zhì)量控制并探測出組裝過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

客戶服務(wù)：AR包裹服務(wù)應(yīng)用程序能夠使客戶掃描貨品大小和重量以選取合適的物流供應(yīng)商。另外，APP還能夠顯示不同的運(yùn)輸和保險(xiǎn)費(fèi)用以供選擇。

3.3.物流業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)

當(dāng)AR技術(shù)應(yīng)用到物流中后，眼鏡上的攝像頭可以不間斷地掃描任何可見的二維碼或條形碼，并以3D圖層的方式顯示其信息，例如這是什么貨物，最終要送到什么地方去，急需程度有多高以及特殊產(chǎn)品例如生鮮產(chǎn)品的質(zhì)量情況等。無論是出錯(cuò)率還是作業(yè)效率都得以大大提升。通過AR技術(shù)的使用，可以使員工培訓(xùn)的Learn Curve（學(xué)習(xí)曲線）更加垂直化，極大的降低培訓(xùn)的時(shí)間和培訓(xùn)的支出。

4.AR在物流應(yīng)用中存在的問題及解決方法

4.1.存在的問題

目前，AR技術(shù)未能更加全面發(fā)展，面臨的困難大概如下：

（1）設(shè)備受限。AR頭盔很笨重，如果加上數(shù)據(jù)線、電源接線等其他的輔助設(shè)備，重量可觀。

（2）技術(shù)性問題。AR系統(tǒng)的實(shí)景空間的實(shí)時(shí)生成同步性問題，借助AR技術(shù)實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)的實(shí)時(shí)跟蹤與漫游的問題以及在攝像機(jī)跟蹤時(shí)，動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)場景中的虛實(shí)一致性外觀問題等。

（3）工作人員長時(shí)間使用會有不適。如人眼通過兩套系統(tǒng)來感知深度信息，一是兩眼視差，二是不同距離下人眼晶狀體的變形程度。視覺所感受到的運(yùn)動(dòng)信息與身體所感受到的運(yùn)動(dòng)信息的差異亦是眩暈感的重要原因。

4.2.解決辦法

（1）對于設(shè)備受限問題，AR的穿戴設(shè)備可通過與新技術(shù)結(jié)合拋棄儲存和運(yùn)算單元與終端進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)溝通從而減輕穿戴設(shè)備的重量與成本；當(dāng)無線充電技術(shù)普及后可對穿戴設(shè)備隔空提供電量，便可拋棄電池單元從而進(jìn)一步減輕穿戴設(shè)備的重量與成本。

（2）對于技術(shù)性問題，越來越多的新技術(shù)可以結(jié)合使用從而改善設(shè)備。伴隨著5G技術(shù)的普及、物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，當(dāng)5G技術(shù)成功普及后會大幅降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t增加帶寬，甚至當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展成熟后會直接將虛擬景象與顯示景象傳輸?shù)酱竽X內(nèi)。

（3）對于配戴時(shí)間長而出現(xiàn)的眩暈感，就在2019年2月28日中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部首次實(shí)現(xiàn)動(dòng)物裸眼紅外光感知和紅外圖像視覺能力。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展當(dāng)這項(xiàng)技術(shù)達(dá)到成熟，使用AR設(shè)備將不需要在佩戴眼睛AR技術(shù)存在的一些問題就會被解決。目前要加大研發(fā)力度，使虛擬場景能夠適合眼睛的承受能力，減輕疲勞感?？茖W(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，AR技術(shù)存在的一些問題被發(fā)現(xiàn)，只有加大該項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)力度，才能更好地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

5.小結(jié)

目前物流業(yè)面臨著成本高效率低、信息技術(shù)發(fā)展滯后、物流服務(wù)能力不足、物流資源整合不到位等問題。而AR技術(shù)的應(yīng)用對物流作業(yè)模式創(chuàng)新、流程優(yōu)化、實(shí)現(xiàn)信息化引領(lǐng)具有極高的價(jià)值，對于減輕員工勞動(dòng)復(fù)雜度、改善工作環(huán)境具有深遠(yuǎn)的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]夏蕾.探析VR/AR應(yīng)用場景及關(guān)鍵技術(shù)[D]. 武漢：武漢商學(xué)院.

[2]王欣悅.我國智慧物流發(fā)展問題及對策研究[J].鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì).2017（4）：37-41.

[3]夏曉婷.增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)在物流領(lǐng)域的應(yīng)用[J].中國物流與采購.2014：28-29.

[4]賈熙來.基于視覺的AR技術(shù)研究綜述[J].技術(shù)應(yīng)用.2017（11）：166.

[5]董璐茜.VR與AR技術(shù)的發(fā)展與前景[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2016（26）：34

作者簡介：

鄭萍（1998—），女，山東日照，漢，本科，研究方向物流管理

高佳音（1999—），女，山東德州，漢，本科，研究方向物流管理

李牧墨（1997—），男，河南南陽，漢，本科，研究方向物流管理

論文來源：山東英才學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱AR技術(shù)在物流作業(yè)中的應(yīng)用研究（2018YCXC098）