對(duì)于幾乎所有需要運(yùn)輸、儲(chǔ)存或處理實(shí)體貨物的行業(yè)來說，物流中心是供應(yīng)鏈的一個(gè)重要組成部分?，F(xiàn)在在這些中心完成的訂單數(shù)量，以及物料搬運(yùn)的類型和方法，在全球范圍內(nèi)都在增加。自主系統(tǒng)被越來越多地采用，以安全和有效地處理物流中心履行的數(shù)量和復(fù)雜性的增加。這些趨勢(shì)進(jìn)一步推動(dòng)了自主移動(dòng)機(jī)器人（AMR）的進(jìn)步，它被視為未來物流中心運(yùn)作的一個(gè)重要組成部分，以提高工人的安全性、靈活性、效率和生產(chǎn)力。

在此，我們總體上討論了AMR，強(qiáng)調(diào)了實(shí)現(xiàn)最新一代AMR的技術(shù)以及該技術(shù)將如何影響物流供應(yīng)鏈。

什么是AMR，在哪里使用？

AMR--與它們的前身自主機(jī)器人（AR）或自主引導(dǎo)車（AGV）不同--是獨(dú)立移動(dòng)的，而不是安裝在固定位置或固定軌道上，任務(wù)有限，如機(jī)器人裝配臂。AMR的移動(dòng)性使這些機(jī)器人能夠在工業(yè)環(huán)境中提供更廣泛的服務(wù)和更大的靈活性，因?yàn)橐话銇碚f，不需要操作員或預(yù)定的路徑。這種靈活性是為什么AMR現(xiàn)在被用于全球各地的醫(yī)療保健、農(nóng)業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)和制造業(yè)務(wù)。

現(xiàn)代AMR中設(shè)計(jì)的傳感器和人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)（AI/ML）功能使這些機(jī)器能夠在真正沒有指導(dǎo)的情況下運(yùn)行，以至于它們甚至可以使用同步定位和測(cè)繪（SLAM）在有意外障礙的未知環(huán)境中導(dǎo)航。此外，許多這類機(jī)器的堅(jiān)固設(shè)計(jì)有利于它們?cè)谖ｋU(xiǎn)的環(huán)境中使用，否則人類操作者就很難進(jìn)行導(dǎo)航或完成所需的任務(wù)。

AMR的解剖

為使AMR提供這些功能，它們需要一套機(jī)載AI/ML資源、電機(jī)控制/驅(qū)動(dòng)技術(shù)、電池/充電系統(tǒng)、傳感器和無線通信能力。這些技術(shù)的每個(gè)方面都必須精心設(shè)計(jì)和實(shí)施，以實(shí)現(xiàn)最佳的效率、安全和生產(chǎn)力。

大腦：人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)

人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)涉及各種硬件解決方案的廣泛開發(fā)和潛在使用，包括微處理器單元（MCU）、數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）和圖形處理單元（GPU）。在AI/ML技術(shù)被認(rèn)為是有效/安全和部署之前，設(shè)計(jì)和實(shí)施基礎(chǔ)AI/ML系統(tǒng)需要一套完全不同的工具。通常情況下，這些硬件解決方案中有多個(gè)被用來最有效地處理傳感器數(shù)據(jù)、通信和操作移動(dòng)性所需的控制系統(tǒng)。

一般來說，所需的響應(yīng)時(shí)間、視覺系統(tǒng)幀率和任務(wù)的復(fù)雜性驅(qū)動(dòng)著AMR的資源需求，使其發(fā)揮出特定的水平。這方面的另一個(gè)因素是開發(fā)時(shí)間和資源。AI/ML系統(tǒng)的這兩個(gè)實(shí)施方面可以通過使用預(yù)先包裝好的硬件和軟件的套件或捆綁來加速解決各種AMR挑戰(zhàn)，如3D視覺、運(yùn)動(dòng)控制或安全。

膂力：電機(jī)控制和電動(dòng)馬達(dá)技術(shù)

為了使AMR能夠移動(dòng)，它需要驅(qū)動(dòng)技術(shù)、能量?jī)?chǔ)存和能量傳輸/充電系統(tǒng)。這些系統(tǒng)很可能以電動(dòng)馬達(dá)、電池存儲(chǔ)和電能充電的方式實(shí)現(xiàn)，類似于電動(dòng)汽車的使用方式。對(duì)于最有效和最可靠的AMR電動(dòng)馬達(dá)系統(tǒng)，最常見的是用于驅(qū)動(dòng)的無刷直流（BLDC）馬達(dá)和用于操縱功能的步進(jìn)馬達(dá)。這與電動(dòng)工具和電子機(jī)器設(shè)備中使用的技術(shù)類似，如計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）銑床。這些系統(tǒng)需要電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和復(fù)雜的控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)和操縱控制的可靠運(yùn)行。

心臟：電池和充電技術(shù)

盡管系留操作對(duì)于跟蹤或固定的機(jī)器人系統(tǒng)是可行的，但AMR通常需要自供電。這需要機(jī)載能量存儲(chǔ)和充電系統(tǒng)，這可能需要與充電器對(duì)接。鋰離子（Li-ion）電池的化學(xué)成分是最常見的高密度能源存儲(chǔ)解決方案，它具有直流快速充電（DCFC）功能，可將電網(wǎng)電力傳輸?shù)紸MR，并將停機(jī)時(shí)間降至最低。鋰離子電池需要專門的充電、放電、平衡和其他電池安全/健康電子設(shè)備。雖然電子裝置的充電不一定納入AMR本身，但需要安裝交流（AC）到直流（AC/DC）逆變器和DC/DC電源轉(zhuǎn)換器，以便AMR對(duì)接和自我充電，盡量減少往返的能源和時(shí)間浪費(fèi)。

眼睛：傳感器、照相機(jī)、三維視覺

為了使AMR避開障礙物，并在作業(yè)區(qū)環(huán)境變化的情況下成功地改變路線，AMR需要一套傳感器來告知AI/ML算法周圍的情況。這些視覺系統(tǒng)是AMR成功導(dǎo)航、確保安全、避免損害自身、財(cái)產(chǎn)或貨物的必要條件。這些傳感器系統(tǒng)可以是傳統(tǒng)的視覺光譜相機(jī)、紅外（IR）相機(jī)、超聲波測(cè)距傳感器、激光雷達(dá)（LiDAR）、紅外接近傳感器，甚至是3D視覺系統(tǒng)。傳感器數(shù)據(jù)的分辨率、采集時(shí)間和傳感器的數(shù)量決定了人工智能/ML系統(tǒng)需要處理的數(shù)據(jù)吞吐量。通常這種處理需要在幾毫秒內(nèi)完成，以獲得最佳性能和安全。

耳朵和嘴巴：無線通信系統(tǒng)

如果部署了多個(gè)AMR，無線通信對(duì)AMR與設(shè)施系統(tǒng)和相互之間的通信至關(guān)重要。用于這些目的的常見無線標(biāo)準(zhǔn)包括Wi-Fi?、4G LTE、BLUETOOTH?，以及現(xiàn)在的5G。使用的無線通信系統(tǒng)的類型取決于AMR和設(shè)施或其他AMR之間可能需要的數(shù)據(jù)量和通信類型。如果只是偶爾從一個(gè)集中的地點(diǎn)進(jìn)行軟件更新，4G LTE可能就足夠了。如果要交換大量的數(shù)據(jù)，但不一定是時(shí)間緊迫的，Wi-Fi可能是合適的。新興的5G解決方案有利于大規(guī)模機(jī)器類型的通信（mMTC）和超可靠的低延遲通信（URLLC）。如果正在交換時(shí)間關(guān)鍵的數(shù)據(jù)或可能需要確定性，它們可能是最可行的無線解決方案。

結(jié)論

AMR是許多物流中心和制造任務(wù)的未來，在這些地方，雇用人類操作員的成本太高或不安全。AMR是具有大量電子子系統(tǒng)的復(fù)雜機(jī)器，必須進(jìn)行選擇、設(shè)計(jì)、編程和集成，以實(shí)現(xiàn)可靠、安全和高效的AMR。