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亚马逊人机器_从机械设计、控制系统等方面来看,亚马逊的仓库机器人在工业机器人中是什么水平?

更新时间:2021-04-19 17:37
谢邀,多图预警,这个刚好是本人研究方向之一。【先说概念】这个机器人本体,术语叫做AGV,也就是自动导航车(Automated Guided Vehicles),其主要特点是【自动】完成搬运工作。总体来说,是一类【对稳定性和安全性要求较高、对精度和 智能性要求较低的机器人】。另外一个相关概念是自动化仓储,一般使用的可能是码垛机器人,比如这样:黄色部分是机器人,蓝色是货架。机器人可自动从货架中取货。【应用领域】就目前来说,AGV是这两年自动化行业和机器人行业非常火的一个方向,大量的新公司投入到这个行业,而很多传统的自动化仓储公司也开展了这些产品的开发,在这两年这类公司找到我们希望合作的非常多。其主要应用场景包括了:1.工厂内的自动化搬运,这个是最多的场合,大约感觉是这个样子前面比较低矮的部分是AGV,后面是货架。这种叫【牵引式】,就是拉着货架走。优势是有效减少负载需求,缺点是货架必须定置。目前使用最多的是汽车行业。2.码头搬运这个就猛了,可以搬集装箱。(下面蓝色部分是AGV)3.其他场合,这个就是所谓的市场总量不大的特殊领域了,包括主要包括医院、图书馆、餐厅等需要来回搬运各种物品的场合,比如:=============下面开始讨论亚马逊机器人的技术水平================【外观】和技术无关,不予评论。【底盘和驱动】首先反对下之前有答案提到的底盘低问题,AGV在绝大部分场合下,都是在平地运行(包括了亚马逊的场合),爬坡对AGV来说,并不是常规考虑的问题。AGV的话,常见驱动方式有两种, 分别是【舵轮】和【双轮差速】,先简单说说亚马逊没有用的那种:舵轮这个不是实际使用AGV,而是一般科研实验用的平台,实用的舵轮看不清。蓝色部分是舵轮,每个舵轮可以独立的旋转的,也就是说,可以变成这样这种车的优势是负载能力大,问题是结构复杂,因为每个轮子需要两个电机驱动,一个负责让轮子转起来,一个负责轮子转向。(舵轮有更复杂的双轮版本,可参考飞机前起落架)舵轮一般用于重载荷的场合,亚马逊的AGV并没有那么强的负载要求,所以【亚马逊选择了结构更简单的差速方案】。从地面可以清楚的看到,轮子是两条轨迹,这点表明亚马逊的方案。最常见的差速转向方案就是轮椅,利用左右轮的速度不同,可以原地转向、直行、走弧线等等。除了驱动轮外,还需要其他的从动轮平衡,否则车辆就会倒,这应该就是图片中中央较浅的印记。【亚马逊的机器人在这方面技术实力怎样?】方案方面,亚马逊选择了比较普通的方案,并无创新之处。但由于其搬运的物体重心较高,所以在车辆的起停需要特别注意要缓起缓停,这个虽然技术难度很低,但还是要做的。【该问题可以本科生毕业开题,硕士做这个毕不了业】【导航定位】导航定位的方法非常多,这里只说最常见的。最普遍的就是磁条导航。在地面贴一个带磁性的磁条(感觉和胶带类似),通过紧贴地面的传感器可以检测到下方磁条的位置,然后让AGV顺着磁条移动,就好像这样:图中浅灰色部分是磁条,黑色的应该只是油漆。以此为基础,发展了很多类似的方案,比如用红外反光材料代替词条、用油漆代替等等,方案类似,就不多说了。此方案的劣势非常明显:车辆只能按照固定轨迹行驶。一般工厂因为设备固定,所以没有问题,但对亚马逊仓库来说,货架频繁移动,这个就不适合了。亚马逊使用的是【磁钉式】或称【标签式】导航,其方案是:在地面均匀的分布大量的磁钉(前面轨迹图中,可以看到的小的白色正方形的东西,在转弯的圆弧正中),在AGV每次到达一个磁钉时,就可以清楚的知道自己的位置,因为磁钉位置已知。在 两个磁钉的中间,则根据轮子的转速、惯性导航模块(可选)推测自己的位置。因为利用转速推算的方法有积累误差(运行越久,误差越大),所以要使用磁钉修正。另外,就是这个磁钉(标签)可以给出方向信息,有助于AGV旋转时候调整角度,所以前图中的AGV全部在标签处旋转(该技术存在,但不一定在这个上面使用了,只是推测)。【那么这个技术是否先进呢?】准确的说,这是一个方案成熟,但近年才开始在实际项目中应用的技术(主要是以前没需求)。国内很多AGV厂商都已经推出了产品,我顾问的一个企业只用了1个硕士、2-3个本科生、2-3个月就搞定了。 【设计一套这类导航系统,需要做的非常好才可能硕士毕业】【壁障、防撞】正面面板中,深黑色有反光的部分是红外滤光板,可以通过红外但可见光不能透过。里面安装的一般是红外测距设备(激光扫描器,可以测得前方扇形区域的距离,只有同高度的一条线内可测,对镜子等无效),这个可以检测到其他机器人的问题,也可以检测到意外的物品(比如摄影师),避免碰撞。注意,这里所谓的避免碰撞,是指有东西就等,而不是有东西绕过去,这个没有什么特别的技术。下面黑色的条状物不是碰撞传感器,只是防蹭条(汽车侧面的那个),货架比AGV大,装了碰撞传感器也没用。【这方面没有任何技术问题,只是很本分的实现了】【那个摄像头是什么?】虽然没有任何资料,但从目前的图片来看,这个摄像头是用来定位货架中心位置的。就如之前图片看到的那样,货架一般是和AGV配套的,有传感器可以直接定位。但亚马逊中的货架数量巨大,而且款式不同,所以个人推测安装专用的定位标记并不现实。所以用了一个摄像头,来观察货架中心位置,以便定位。【本方案比较独特,但没有技术难度】【本科毕设都够呛】【调度、规划】之前很多人说调度是问题,这里明确说,这个调度非常简单且基本,没有难度。为什么这样说,因为该场景有一个特点,就是AGV一次运输,只需要在一个指定点取货,并送到一个指定点就可以,不存在一趟运货可以顺道多带几个点的货物问题;所有AGV能力相同;运行速度基本稳定。唯一称得上问题的点,就是可能会遇到卸货排队这样的问题。【硕士毕业内容太少,需要再配点其他内容】【总结】该亚马逊AGV系统,不存在技术层面的创新性设计,与其他机器人的不同主要体现在【特定应用场合下的定制化设计】。但作为一个这么大的工程来说,其在产品意义上有很多成功,当然,这不是我的专业,需要专业的产品经理来评价。

〔2017.5.21修改〕时间流逝,会发现自己之前的观点总会有很多错误,这里不改上文,直接补充上文错误的地方。前一段接触了这个项目的实际主要参与人员之一,了解了项目的一些应用背景,才恍然大悟,这个项目的难点出在了我认为最简单的地方上,就是调度。调度是一个典型的要求高一点,难度成倍滚的东西,亚马逊的难度在于其吞吐量的超高要求,这就好像立体仓库,如果是节约空间人力管理成本的立体仓库,主体技术都在机械电子上,但如果你一个设备每天几万的吞吐,那就要求大量的算法优化了。至于说具体的技术,这里就不过多讨论了,但我要说的是,即使是他们,也没有完全解决,所以也奉劝那些只弄懂了导航定位运动控制就打算投身这个行业的朋友,慎重。

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