Дорогие читатели, Нашему шестнадцатилетнему, волонтёрскому и некоммерческому проекту для создания новой, современной версии N-N-N.ru, очень нужно посоветоваться касательно платформы нашего сайта – SYMFONY & DRUPAL 8. Платформа не простая, но обещаем – мы не займём много времени, просто нужна консультационная поддержка квалифицированного разраба. Если вы можете помочь, то связаться с нами можно на страницах Facebook.com здесь и здесь.

Доставить за полчаса

В прошлых статьях мы рассказывали о развитии Сбербанком направления робототехники, коллаборативных роботах и экзоскелетах. В этой поговорим о логистических роботах.

Фото: Сбербанк

Что такое логистический робот?

Международная федерация робототехники относит логистических роботов к классу профессиональных сервисных роботов и называет их логистическими системами.

Согласно стандарту ISO 8373:2012, профессиональный сервисный робот — это робот, выполняющий полезную работу для людей и оборудования, исключая промышленные задачи по автоматизации, и применяющийся с целью извлечения выгоды при оказании различных услуг.

Таким образом, логистический робот — это мобильный приводной программируемый механизм, предназначенный для управления потоком товаров, их транспортировкой, обработкой и упаковкой. Как правило, логистические роботы устанавливаются в:

  • промышленных средах для перемещения объектов всех видов между станками, пунктами передачи или складами;
  • непроизводственных средах, таких как склады, почтовые и логистические центры, в больницах или других общественных зданиях для транспортировки, доставки и передачи товаров;
  • на открытых площадках: в портах, аэропортах и перевалочных центрах, а также для преодоления проблемы “последней мили” при доставке товаров конечным потребителям

В чем их ценность, чем полезны?

Логистические роботы получили свое развитие благодаря тому, что с их помощью можно сократить расходы и повысить эффективность предприятий.

В промышленной среде роботы позволяют сократить потребность в человеческом труде, снизить количество ошибок, совершаемых человеком, повысить безопасность на рабочих местах, а также повысить точность инвентаризации и учета товаров/деталей путем устранения человека от выполнения рутинных задачи и автоматизации логистических процессов.

Роботы для промышленных сред могут применяться на гибких производствах/предприятиях для решения широкого спектра задач:

  • перемещение продуктов через производственные процессы, обеспечение доставки just-in-time (JIT): доставка деталей к точке обработки/сборки в необходимый момент;
  • доставка деталей для сборки;
  • сбор заказов: перемещение заказанных продуктов в зону загрузки трейлера для отправки;
  • обеспечение доставки just-in-time (JIT): доставка деталей к точке обработки/сборки в необходимый момент;

В непроизводственных средах применяются роботы курьерского типа, которые приносят выгоду как владельцам предприятий, так и их клиентам благодаря:

  • снижению трафика на складах;
  • снижению рисков аварий и заторов;
  • повышению надежности работы предприятия в целом и устранению ошибок, связанных с человеческим фактором;
  • повышению производительности предприятий;
  • повышению доступности и гибкости обслуживания, снижению транспортных расходов и времени (для клиентов).

Робот-курьер, как правило, выполняет следующие действия:

  • обнаружение/детектирование объектов для транспортировки (иногда с помощью человека путем нажатия кнопки вызова робота);
  • погрузка и транспортировка объектов;
  • оптимизация и адаптация транспортных маршрутов;
  • классификация и учет объектов (позволяет повысить точность учета материальных средств);
  • разгрузка объектов в зоне назначения;

Сегмент B2C составляет примерно 50% от общего объема рынка доставки товаров, согласно исследованию McKinsey & Company. Предполагается, что использование беспилотных средств доставки позволит сократить расходы на B2C доставку вдвое, согласно тому же исследованию. Для клиентов сервисов e-commerce доставка товаров роботами принесет интересную фичу — возможность выбирать точное время доставки товара через приложение магазина (при наличии такой функции и свободных роботов неподалеку).

В перспективе беспилотные транспортные средства для перевозки грузов позволят снизить затраты на заработную плату водителям, повысить эффективность доставки грузов благодаря возможности беспилотников продолжать движение без остановок на отдых, повысить безопасность перевозок благодаря исключению человеческого фактора.

Беспилотные средства доставки могут применяться на всем протяжении цепочек поставок для повседневной логистики: от «склада будущего» до беспилотных автомобилей и беспилотных летательных аппаратов для преодоления проблемы последней мили. Беспилотники могут осуществлять:

  • логистику в сортировочных центрах: портах, аэропортах, ж/д узлах, таможенных центрах;
  • доставку грузов с мест производства в распределительные центры;
  • доставку товаров конечным потребителям.

Возьмем, к примеру, Сбербанк

Ежегодно в банке обрабатывается порядка восьмидесяти тысяч тонн банкнот: банкноты упаковываются в пачки, пачки упаковываются в кассеты, кассеты перемещаются из одного пункта в другой и все перемещения выполняются людьми. Автоматизировав хотя бы часть процесса можно значительно сократить расходы на эти операции, повысить производительность труда, точность учета и снизить количество ошибок.

Другой яркий пример — доставка корреспонденции и грузов для сотрудников и клиентов банка. Клиентам необходимо доставлять карты и отвозить подписанные ими бумажные копии документов в центры хранения. Для каждого сотрудника логистическая служба банка доставляет по 20 кг грузов в месяц. С учетом географических особенностей нашей страны и огромного количества отделений Сбербанка по всей стране задача точной и бесперебойной доставки грузов становится очень интересной для роботизации.

Именно поэтому, логистические роботы — это одно из приоритетных направлений работы Лаборатории робототехники Сбербанка. На днях мы закрыли набор в корпоративный акселератор (заявки принимались в том числе и по логистическим системам). Обязательно расскажем об интересных проектах.

Состояние рынка

Рынок логистических роботов не может похвастаться объемами рынка промышленных манипуляторов: в 2016 году количество установленных логистических систем хоть и выросло на 34% по сравнению с 2015 годом, но составило всего 25 444 единицы с общей стоимостью примерно в 0.9 млрд.$ (против 1,8 млн единиц промышленных роботов с объемом рынка примерно в 13 млрд.$).

Прогнозируется, что в период с 2018 по 2020 годы будет продано 190 000 логистических роботов, при этом среднегодовой рост рынка составит от 25% до 30%. При этом логистические роботы составят 48% продаж всех сервисных роботов в 2018–2020 годах.

3lkjdvqqziu57hgpcn4b5tysocu.pngРисунок — Продажи логистических роботов в 2015–2016 гг., а также прогноз 2017 года на 2017 и 2018–2020 года (источник)

Драйверами роста рынка логистической робототехники служат развитие технологий искусственного интеллекта, новых материалов, а также снижения себестоимости роботов за счет снижения стоимости комплектующих:

  • Искусственный интеллект позволяет снизить порог вхождения для роботов: для них уже не надо специальным образом готовить помещения, навигация может осуществляться без спец-маркеров.
  • Новые материалы и развитие технологий хранения энергии снижают время простоя роботов, повышая их привлекательность.
  • Массовое производство комплектующих позволяет производителям снижать цены, что влияет положительно влияет на стоимость всего решения в целом.

История развития

Логистические роботы начали свое шествие относительно недавно и намного позже промышленных собратьев. До недавнего времени широко распространены были только промышленные роботы. Они не могли перемещаться, были слепыми, относительно неразумными и выполняли одни и те же движения снова и снова тысячи раз в день с высокой степенью точности и повторяемости. Для многих простых производственных процессов, таких как сварка или передача деталей, эти навыки необходимы. Однако для решения логистических задач высокой точности и повторяемости недостаточно: робот должен не только действовать, но также понимать окружающий мир, строить модели поведения в зависимости от динамически меняющейся обстановки, принимать решения наиболее оптимальным образом.

Логистический робот должен обрабатывать широкий спектр различных товаров/деталей в бесконечном количестве комбинаций. Несмотря на сложность задачи, это достижимо, если робот сможет обладать способностями, о которых сказали выше: ощущать мир, строить модели, принимать решения и действовать сообразно обстоятельствам.

Первые экспериментальные образцы интеллектуальных мобильных роботов начали появляться примерно в 1960х годах.

Shakey

Одним из первых был робот Shakey the Robot, разработанный в Центре искусственного интеллекта Стэнфордского исследовательского института (теперь он называется SRI International).

-mp9ffydavdraxetewntdh7tay4.pngРисунок — Робот Shakey (источник)

Робот был оснащен телевизионной камерой, оптическим дальномером, а также датчиками столкновений. Умел перемещаться в офисных пространствах и различать специально окрашенные предметы.

Shakey the robot робот был первым мобильным роботом общего назначения, имеющим зачатки искусственного интеллекта. В то время как другие роботы должны быть проинструктированы на каждом отдельном этапе выполнения более крупной задачи, Shakey мог анализировать команды и разбивать их на основные части самостоятельно благодаря специально разработанному планировщику.

Проект Shakey объединял исследования в области робототехники, компьютерного зрения и обработки естественного языка. Наиболее заметными результатами проекта являются алгоритм поиска A*, преобразование Хафа и метод графов видимости.

Hilare

Другим интересным представителем ранних мобильных роботов с искусственным интеллектом является автономный мобильный робот Hilare. Робот Hilare был разработан в 1977 году в Лаборатории анализа и архитектуры систем в Тулузе, Франция. Он считается первым французским мобильным роботом, способным автономно работать в неизвестной среде, воспринимая и анализируя окружающий мир и принимая решения на основе проведенного анализа.

ub2fwqbwrvhex3gywuwlb2asouc.pngРисунок — Робот Hilare (источник)

Hilare уже больше похож на современный мобильный/логистический робот. Так, Hilare был оборудован:

  • ультразвуковыми датчиками для обнаружения близлежащих объектов;
  • лазерного дальномера для составления двумерной карты окружающей среды;
  • одометром для измерения пройденного расстояния;
  • четырьмя микропроцессорами Intel 80286 для обработки данных, поступающих с сенсоров.

Последующие версии этого исследовательского робота — Hillare 2 (1990) и Hillare 3 (1999) привели к значительному прогрессу в области мобильных роботов и приблизили появление современных логистических аппаратов.

bkqjindx4ws-zfvbb82pn47vux8.pngРисунок — Робот Hilare 2 (источник)

TRC Helpmate

Одним из первых роботов-курьеров, получившим распространение в больницах, стал робот Helpmate компании TRC, разработанный в начале 1990-х годов. Всего было введено в эксплуатацию около 100 роботов. Helpmate доставлял пациентам питание, лекарства и т.д. Главным успехом проекта было освобождение квалифицированного персонала от выполнения курьерских заданий. Система опередила свое время и успешно проложила путь к нескольким курьерским системам в больницах и внутри помещений.

Рисунок — TRC Helpmate (источник)

Примеры современных систем

Логистические роботы для производственных сред

Несмотря на высокое количество поставщиков складских роботов, полностью автономные складские роботы (способные перемещаться без специальной подготовки помещений) вошли в обиход сравнительно недавно. Многие компании ведут активные разработки в этой области.

KUKA OmniRob Например, OmniRob от KUKA (Германия) реализовывает концепцию мобильного манипулятора для решения задач по захвату и переноске деталей и товаров. Робот представляет собой платформу с установленным на ней манипулятором с захватным устройством. Отличительной особенностью платформы являются ее колеса — так называемые омни-колеса, обладающие способностью двигаться в различных направлениях.

kq33qteqojc37cbi6b3eaco90vi.pngРисунок — KUKA OmniRob (источник)

Neobotix MM-800

Другой мобильный манипулятор MM-800 фирмы Neobotix (Германия) имеет шестистепенной манипулятор KUKA, установленный на мобильной платформе. Плафторма обеспечивает автономную работу в течение 10 часов. MM-800 применяется на заводе AUDI в Ингольштадте.

Рисунок — Neobotix MM-800 (источник)

Логистические роботы для непроизводственных сред

Amazon Robotics (Kiva systems)

Ярким примером успешного создания и внедрения складских логистических роботов может служить компания Kiva Systems, в дальнейшем купленная компанией Amazon и переименованная в Amazon Robotics. Компания была основана в 2003 году и уже к 2008 году внедрила свое решение трем крупным клиентам.

fgu4zq1gwotbeooksnsnxstbyli.pngРисунок — Amazon (Kiva) AGV (источник)

Роботы компании представляют собой мобильные платформы грузоподъемностью 500 и 1500 килограмм, оборудованные инфракрасными датчиками для избежания столкновений, бортовым компьютером и беспроводной связью с облачным управляющим программным обеспечением. Все роботы имеют аккумуляторы на борту и должны подзаряжаться раз в час в течение пяти минут.

Для решения задач ускорения и упрощения доставки товаров Kiva разработала собственный подход к организации склада. Все товары хранятся в специализированных стойках. При вводе заказа система находит ближайшего робота и отправляет его к стойке с необходимым товаром. Роботы перемещаются по складу следуя размещенным на полу QR-кодам. Когда робот достигает заданной точки, он заезжает под стойку, поднимает ее при помощи специального винтового механизма и везет к оператору для выдачи товара.

SwissLog RoboCourier

Роботы SpeciMinder и RoboCourier компании SwissLog представляют собой компактные автономные мобильные платформы, которые свободно перемещаются в типичных стационарных и лабораторных средах. Платформы оборудованы местами для установки грузов и могут автономно доставлять грузы указанным адресатам.

hi1ygnujdihwqymyc3v_yannrns.pngРисунок — SwissLog RoboCourier (источник)

Роботы оборудованы интерфейсами для интеграции с дверьми и лифтами для перемещения между комнатами и этажами, лазерной навигационной системой для динамического перепланирования траекторий и избегания препятствий. SpeciMinder и RoboCourier могут работать автономно — им не требуется управляющий сервер, задачи навигации и планирования могут решаться на борту роботов.

Aethon TUG

Компания Aethon (США), предлагает другой подход. В основе используется компактная мобильная платформа, к которой могут быть пристыкованы телеги для хранения и транспортировки различных больничных товаров (тарелки, лекарства, постельное белье, образцы крови, аптечные препараты и пр.). Платформы могут стыковаться ко всем поддерживаемым тележкам для снижения трафика и повышения эффективности работы системы (например, тележку можно везти челночным способом: одна платформа довозит тележку до определенной точки, дальше тележку везет уже другая платформа). Утверждается, что в эксплуатации находится более 500 роботов в около 450 больницах, которые выполняют более 5 миллионов доставок в год.

gcfin6hiv0vn71rrvxxb83af1uw.pngРисунок — Aethon TUG (источник)

Логистические роботы для открытых площадок

Многочисленные стартапы разрабатывают и предлагают концептуально похожие наземные или летательные беспилотные аппараты для снижения стоимости и ускорения доставки товаров конечному потребителю. Среди них: SideWalk (партнерство с DHL), Starship (созданный инженерами-основателями Skype ) и Dispatch (MIT / UPenn).

Рисунки — Роботы Starship и Dispatch Carry

Робот Starship может нести нагрузку до 10 кг, а робот «Carry» Dispatch может перевозить грузы весом до 50 кг. Эти роботы применяются для доставки товаров не дальше, чем в 30 минутах пути от местного распределительного центра, и способны доставлять небольшие упаковки, бакалейные товары, пиццу, и т.д.

Среди разработок средств доставки при помощи беспилотных летательных аппаратов можно выделить Amazon Prime Air Delivery, Drone Delivery Canada и JD.COM. Все они с разной степенью успешности отрабатывают один и тот же кейс — быструю доставку товаров небольшого размера и веса из интернет-магазинов клиентам при помощи беспилотных летательных аппаратов. Amazon совершил первую коммерческую доставку 17 декабря 2016 года. Drone Delivery Canada отрабатывает свою систему управления и диспетчеризации дронов в одном из аэропортов США, JD.COM начали производить доставку товаров в сельские регионы в рамках опытной эксплуатации.

Рисунок — Amazon Prime Air, Canada Drone DeliveryJD.COM

Новые технологии

Куда стоит смотреть и в какую сторону развивать собственный продукт?

IoT

Роботы живут в цифровом мире, и для более эффективной и осмысленной их работы необходимо максимально распространить цифровой мир на физический. Новые концепции оцифровки сред и объединения их в сети (IoT, Industry 4.0) могут поднять автоматизацию предприятий на существенно более высокий уровень.

Автономность

Повышение производительности, скорости работы и полностью автономной навигации без специальной подготовки помещений помогут снизить порог вхождения продукта к клиентам.

Доступность

Повышенная доступность системы засчет уменьшенного времени зарядки роботов, а также повышения надежности аппаратов поможет привлечь клиентов.

Простота

Быстрая и интуитивно понятная настройка и конфигурирование, простота обслуживания, простота использования помогут снизить порог вхождения и привлечь клиентов.

Искусственный интеллект

Роботы уже научились ездить самостоятельно, но они все еще испытывают проблемы с распознаванием образов в сложных условиях. Разработка технологий восприятия позволит роботам производить полный цикл сборки заказов со складов без участия человека. Это снизит время подготовки заказов и стоимость содержания склада.

Коллаборативность

Возможность работать рядом с персоналом и выполнять задачи в одном пространстве с человеком позволяет настраивать производственные и логистические процессы.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (2 votes)
Источник(и):

habr.com