智能物流新时代之视觉系统成标配

发布时间：2017-03-09 作者：佚名来源：图漾科技

关键字：智能物流视觉系统

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全球范围技术进步将开启智能物流新时代：智能物流是利用集成智能化技术、智能设备等使物流系统能模仿人的智能，具有思维，感知，学习，推理判断和自行解决物流中某些问题的能力。

目前亚马逊第八代配货中心：1.5万台Kiva机器人成主角。2012年，亚马逊以7.75亿美元收购了自动化物流提供商Kiva的机器人仓储业务，这家初创企业专注于如何利用机器人在仓库里完成网上巨量订单的分配工作。通过使用KIVA机器人，亚马逊改变了货物配货和包装的方式，从原来的“人到货物”变成“货物到人”，试图提高仓库运行速度。亚马逊目前有1.5万台Kiva机器人被部署在全美的10家配货仓库，负责管理、分配数量庞大的库存产品，成为亚马逊仓库中最忙的“员工”。

2.1.2 Kiva系统实现“货到人”拣选，大幅提升仓储效率

KIVA机器人实现“货找人、货架到人”的机器人拣选：Kiva仓管机器人呈方形，顶部中间有一个可以升降的圆盘，可抬起重达750磅（340千克）的货物。Kiva机器人的“眼睛”位于顶部中央位置，它可以识别出货架，之后与“眼睛”平齐的黑色平面将会上升，将货架举起来并交付给工作人员。Kiva仓管机器人能根据订单找到合适的产品，将货物所在的货架从巨大的仓库存储区搬运至员工处理区，大大提高处理效率。之后分检人员能够从Kiva搬运过来的货架中挑选客户订单要求的货物，进行处理分发。

货架到人的核心思路就是把专门的初道拣选搬运人员取消，直接把货架搬到复核包装人员的边上，由复核打包人员完成拣选，二次分拣，打包复核三项工作，把人员压到最低，同时也取消了原来传输线完成的位移动作。

从亚马逊第八代物流中心作业流程看Kiva作业模式：

1）收货

根据批量拣选（Batch Picking)和拆零拣(Split Picking)选需要来选择不同收货入库方式。一般收货作业位有三层输送线，中间层辊道输送线连接门口送货卡车的卸货输送机，将采购的商品纸箱输送到作业工位，作业人员从辊道机上拿取整箱货品，拆除货品外包装纸箱，对每件货品贴条码扫描后将货品信息录入系统，所有货品放到边侧的手推车和料箱中，手推车由人工送至Kiva机器人入库装载区，料箱推入底层辊道机，通过输送机送到阁楼存储区，拆箱后的废纸箱扔到上层皮带机上回收。

2）上架

在商品入库装载区一台Kiva机器人载着存储料架刚驶入站台，站台自动读取料架上的条码，存储区作业人员捡取从收货端过来手推车上的各种货物，扫描后随机放入料架的储位格子上，再扫描对应料架格子上的二维码，货物存储信息即存入计算机系统，料架格子中的商品各不相同，只要有空间同一格子也可以放不同的商品，这就是亚马逊随机存储（Random Storage）货物管理系统的能力。Kiva机器人将装满货物的货料架送入储存区存放，机器人可以从料架底部穿行，不需要很大的通道，因此这些料架可以密集存放，大幅减少库存面积。

每个料架有各种大小的分区和分层，分区（同层）用数字1、2、3...表示，分层用一个字母（从下到上）A、B、C...表示，如格子代码1A加一个二维码表示料架的一个存储位pod，一个pod可以存放不同的SKU，从料架四周都可以存放商品入pod或取出商品。料架底部四周横档上各有一个条形码，到站台时自动读取。

3）拣货

与传统配送中心将货物存放在静态货架、旋转货架或者自动化立体仓库中不同，Kiva 系统将货物存放在可移动的货架中；订单容器也放置在可移动货架中，每个订单容器对应一个订单的拣选。Kiva 系统是一种货至人的拣选系统，作业人员边侧是Kiva机器人载货料架到达拣选站，正面是双层输送机线，上层积放式输送线供应空料箱，下层输送线输送拣货后的订单箱。

之前人到货架区的拣货方式每天要行走20公里左右的路程，现在货到人的方式，作业人员只需在拣选区几平米的区域作业活动，而且作业区域敷设防疲劳脚垫，可移动爬梯用于拣选料架上层的商品。在每个拣选站台处通常有5-10 个货架成U 型排队等待拣选，保证拣选工作人员始终处于拣选的状态。所有的货品在Kiva 系统中都是可移动的，都能在任何时间到达工人处来完成订单的拣选。

Kiva 系统采用一种交叉拣货的方式进行拣选作业。所谓交叉拣选，是指一个拣选工作站可以从多个存货货架拣货，一个存货货架可以向多个工作站台供货。Kiva 系统采用按单拣选方式进行，实现对订单的实时响应，缩短订单处理周期。

Kiva机器人载着料架进入站台时，显示屏即自动显示要拣选商品的信息，显示屏左边显示需拣选商品在料架上的货位格子代码如1A，中间图片显示商品照片，右上角大号数字显示需拣选的数量，让作业人员轻松准确地拣货。

阁楼三层拣选商品后的料箱向二层输送，和二层拣选后的料箱进入汇流输送机，并排的积放辊道机将料箱汇总到一条主线上，准备进入滑块分拣线。滑块分拣机将拣选商品的料箱分拣进入各包装区

4）包装

包装区作业区上层辊子输送机将拣选好商品的料箱送到各包装工位，作业人员将料箱从辊道机上拖入到工作台，逐一扫描料箱中的货物，确认订单信息后系统会提示包装盒的尺寸和打印商品条码标签，将多件商品包装在纸盒中，贴好标签后将包装箱放入下层皮带输送机，此处包装线全部处理一个订单一个包装件. 包装箱在输送线上贴标签、扫描和分流。

5）出货作业。从各包装线送过来的大量包装箱汇总到皮带机主线，经特殊的倾斜辊道靠边机、滑道和返回皮带机处理，将包装箱有序排队（Singulator)，最终进入左侧的滑块分拣机分拣，每个分拣道口与螺旋滑道连接。

KIVA机器人能够带来成本的大幅降低和效益的提升：KIVA机器人作业颠覆传统电商物流中心作业“人找货、人找货位”模式，通过作业计划调动机器人，实现“货找人、货位找人”的模式，整个物流中心库区无人化，各个库位在Kiva机器人驱动下自动排序到作业岗位。

Kiva系统作业效率要比传统的物流作业提升2-4倍，机器人每小时可跑30英里，准确率达到99.99%，同时能够提高近50%的库存处理能力，每笔订单都能省下将近1个小时时间。根据物流咨询公司MWPVL国际的数据，使用Kiva机器人，亚马逊每发送一件商品就能节省21.3美分，也就是节省了48%的成本。

2.1.3 Kiva Systems：软件控制系统是整个系统核心部分，是系统整合关键点

KIVA系统通过使用数以百计的机器人，构成多移动机器人系统。多机器人系统，不仅仅是各个单机器人的简单叠加，还融合有计算机系统、控制系统、通信机制和控制、传感系统等各个方面的内容。一套完整的Kiva系统配送中心主要包括：可移动式货架、机器人小车、Kiva系统工作站台、软件控制系统、无线网络等构成。

1）可移动式货架：根据存储功能的不同，分为存货货架（InventoryPods）和输送货架（Shipping Pods）两种。

2）机器人小车Bot是Kiva 系统最基本的组成部分：主要包括举升装置、碰撞检测系统、导航系统、充电系统、行驶系统、控制系统。举升装置：机器人小车上装有螺旋升降机构。当小车到达货架底部，通过螺旋装置可以将货架举起离开地面。为了保证货架不随着升降机构的旋转而旋转，通过小车下面的轮子使小车进行反方向的旋转来保证货架的平滑无旋转举升。Kiva系统的机器人小车是与移动式货架相互配合使用的。当小车需要运输货架时，小车到达货架的底部，通过小车的升降设备将货架顶起离开地而，进而携带货架行驶。

碰撞检测系统：机器人小车的前后面装有红外传感器和能够快速反应的碰撞杆，该系统能够快速检测到小车周边出现的其他物体，并能迅速停止小车以免发生碰撞。导航系统：机器人小车上装有两个摄像头，一个正面朝上，位于螺旋升降机构的中心；另一个正面朝下，位于小车的底部。向上的摄像头用來读取可移动式货架底部的条形码，识别货架的信息；向下的摄像头用来读取路面上的二维码，识别地理位置信息。通过整合其他导航传感器获得的信息并分析，来确定小车的导航方向。

充电系统：机器人小车以及其车载电子设备的电力供应由四节铅酸电池组成，当小车电量低下时，小车会自动前往充电站台进行充电。行驶系统：在小车底部的两个侧面安装了橡胶驱动轮，其运动由两个直流电机独立控制，小车双向行驶，且小车的行驶速度达到米秒。控制系统：每个小车上安装有控制系统，负责机器人小车的导引、路径选择、小车行走和装卸操作等功能。

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