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Robotics-拣选机器人已经在国内仓库中“上岗-新闻系统

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清华大学开学典礼

2018年4月,俞冠廷作為聯合創始人兼 CTO,與卡耐基梅隆大學計算機學院機械人學博士周佳驥(CEO), 北京大學邢梁立博(COO)一起創立XYZ Robotics,周佳驥在讀期間曾獲 2016 年全球知名機械人學術會議 ICRA 的最佳論文獎,是大會創辦30年來第三位以第一作者身份獲獎的華人。

2018年12月,XYZ Robotics 推出了旗下首款應對多品類混雜商品的播種自動化揀選工作站,應用於國內頭部物流企業的蘇州倉庫,機械人揀選效率可達人工的 1.5 倍以上,且無需事先採集任何商品信息。

所以,XYZ Robotics目前的揀選機械人是在有人倉中投放,與其他環節上的工人配合。

當成本降低到一定的程度,租賃制可能是更好的選擇。在周佳驥的想象之中,未來,揀選機械人可以像搬運機械人一樣,以一種可移動的標準工位形式在倉庫中呈現,從而實現robot as a service。

第一項是可處理倉庫動態更新的萬級 SKU 商品的機器視覺能力。

然而,倉庫末端的播種(把多份訂單集合成一批,把其中每種商品的數量分別匯總,再逐個品種對所有客戶進行分貨)、打包卻仍未有成熟的商業解決方案。

目前,模仿人手的機械人公司正如雨後春筍般湧現,踴躍爭奪這個機器智能領域的「聖杯」,探索多指、仿生、軟體、靜電等多種實現方式。勝斐邇這樣的全球物流自動化公司也在試圖把揀選機械人納入其整體解決方案中。

揀選機械人已經在國內倉庫中「上崗」

為了儘快拓展可以處理的SKU規模,XYZ Robotics自己建立了一個小型無人倉,每天24小時運轉,SKU不斷更新,來測試揀選機械人的的工作表現,找出SKU越來越長尾之後可能會出現的bug。

根據路透社的報道,亞馬遜在美國有110間倉庫,45間分揀中心,以及大約50個送貨站,僱用了超過12.5萬名全職工人,只有少部分工作由機械人做。而亞馬遜工人的權益問題也屢屢見諸報端。

這看似簡單的任務遠比人們想象的更難實現。不久之前,貝佐斯公開表示未來十年內才會有商業機械人能夠像人類一樣可靠地抓取物品。

如果你曾經看過亞馬遜自動化倉庫的視頻,很可能會認為那裡已經實現了「無人化」,然而在來往穿梭的機械人的背後,潛藏着亞馬遜的「難言隱痛」。

部分原因在於,亞馬遜的倉庫主要以數萬平方米的超級倉為主,倉庫中的SKU多達數十萬個,存儲模式以隨機混雜存儲為主,這相當於為揀選機械人設置了最高的難度等級。

這需要機械手臂能夠像人手一樣精準、快速地從一堆貨品中揀出單件、多件貨品,同時不損傷其他貨品,需要機器視覺、三維感知、運動控制等多項技術的無縫配合。

據周佳驥介紹,目前倉庫中有幾種類型的工位——搬運、打包、揀選、播種,XYZ承擔的是播種工位,「上端有一個揀選人員會在貨架上集中揀選,我們做的二次分揀。」

亞馬遜「無人倉庫」為何還要等10年?

難道在倉庫自動化方面,京東已經走在了亞馬遜前面了嗎?很快就有業內人士道出了裏面的玄機。

按照亞馬遜機械人物流負責人Scott Anderson的說法,「光是簡單的將從未見過的物品識別出並揀出,就需要一系列複雜且先進的軟件及硬件,且目前還難以商用化。」

XYZ Robotics的公司願景是「Pick anything。 Place anywhere anyway。」 以手眼協調技術作為核心,結合團隊在人工智能、三維感知和機械人操控技術方面的優勢,提供視覺揀選機械人產品,並應用於物流和工業場景。

據俞冠廷介紹,在「亞馬遜揀選機械人挑戰賽」技術積累的基礎上,XYZ Robotics已經開發成熟了兩項核心技術。

正如仍需人工的揀選、打包是亞馬遜自動化倉庫目前的最大的效率瓶頸一樣,在目前的物流自動化產業中,分揀AGV(移動機械人)、交叉帶分揀機、AGV叉車技術已經足夠成熟,2018年國內上半年類KIVA倉儲機械人出貨量超7000台。

這也是XYZ Robotics目前在努力的目標,通過工業機械人、電氣組件、傳感器、傳送帶等組件的標準化、批量化、國產化,揀選機械人的成本有望進一步降低。

XYZ Robotics的客戶目前以品牌電商、物流企業的垂直倉儲為主,據周佳驥透露,「一些頭部品牌商的付費能力強於電商,有很多客戶有非常強的自動化意願。」

對於國內較為普遍的SKU千級數量或者單品類的物流倉庫來說,已經具備了部署揀選機械人的條件。

而XYZ Robotics更多考慮到國內中小型倉庫目前的現狀。租金、幹線運輸成本高、人工成本低,成本結構決定了國內的倉庫規模更小、更密集,仍然以人工作業為主,AGV並未大規模鋪開。

首先,京東無人倉部署在3C倉庫,所有的貨品都是統一規格,規避了揀選機械人最大的技能難點——物品的多樣性;其次,京東依託無人倉進行了從調度系統、立體庫廠商設計、貨品的規格整體流程體系的再造,投入不菲,且幾乎不可能推廣到其他公司。

機械人離「Pick anything Place anywhere」還有多遠?

實際上,被指「殘酷無情」貝佐斯比倉庫中疲於奔命的工人更想早日實現倉庫無人化,因為在人工成本居高不的美國,訂單履行中心同時也是最大的成本中心。

倉庫工們控訴自己被像機械人一樣對待,每天在倉庫中跑過的距離相當於一個馬拉松,以至於連上廁所的時間都沒有,而且被AI系統隨時監控。

在這樣一場全球範圍內的「Intelligent Manipulation」競賽中,一位麻省理工學院電子信息工程學博士表現突出,作為MIT-Princeton 聯隊技術架構總負責人,俞冠廷在2015—2017年連續三年衝進前三名。

這樣的工作環境,令亞馬遜倉庫工人的流動性異乎尋常地高,不得不每季度新招10萬名工人。

然而,將貨物從移動貨架上取下,按照訂單分揀到不同的客戶並打包出庫,這些工作目前仍然需要人手完成。

亞馬遜雖然至今仍未開始部署揀選機械人,但是全球大賽激發出的技術創新,已經可以運用到規模更小、貨品複雜度更低的倉庫中。

只不過,在工業領域XYZ Robotics並不會照搬物流領域的產品思維,更傾向於以輸出軟件的方式,服務集成商,把半結構化情況下的手眼協調能力賦能給各個行業。

2017年雙十一前夕,京東全球首個全流程無人倉的視頻在全網流傳,這支頗具未來感的視頻似乎已經實現了貝佐斯的夢想,自動揀選機械人也在其中。

相比于京東無人倉的全流程再造,XYZ Robotics不用打亂倉庫原來的工作流程。考慮到上下游工人節奏有可能的不一致性,XYZ Robotics還會加一些緩存,即使上下游工作有差異,機械人依然可以正常工作。

去年12月,提供機械人揀選方案的RightHand Robotics獲得了2300萬B輪融資。XYZ Robotics是國內該領域第一筆大額融資。

然而,亞馬遜目前還離不開這十多萬名抱怨不斷的「非機械人」。

XYZ Robotics CEO周佳驥坦陳目前能夠應對倉庫萬級SKU的系統仍需要經過嚴密測試,如何動態識別、處理萬級以上的SKU,同時確保準確率和穩定性,仍需要在複雜的倉庫環境中部署、測試。

「成本結構決定了上不上自動化,以什麼樣的形式上自動化,多少比例的自動化。」目前中國的人力成本依然偏低,所以很多倉庫希望自動化設備能夠兩年甚至18個月內回本。

當然,Pick anything。 Place anywhere anyway。的想象空間不止於物流領域。據周佳驥介紹,在工業領域的每一個細分行業,都有許多人在做與揀選類似的事情,都以手眼協調為核心技能。

第二項是機械人柔性夾具設計能力。針對大小、形狀、重量不同的物品,機械臂末端需要不同種類的執行器——大吸盤、小吸盤、抓手。XYZ Robotics 研發出了執行時長僅 0.6 秒的執行器快速切換系統,在不損失效率的前提下提升了系統可處理商品的範圍。

雖然2012年以7.75億美元收購KIVA System,讓在倉庫中來回穿梭的橙色機械人成為亞馬遜倉庫最酷的風景線,它們托載着移動貨架運到分揀人員面前,大大提高了訂單出庫的效率。

為了加速「無人倉庫」時代的到來,亞馬遜2015年起每年都會公開舉辦機械人揀選挑戰賽(Amazon Picking Challenge)。據了解,首屆挑戰賽中只有一半的隊伍成功從貨架上揀選出一件貨品。

近期,XYZ Robotics已完成由高榕資本、晨興資本領投的 800 萬美元 A 輪融資,天使輪投資人創新工場、New Wheel Capital及硅谷無人駕駛公司Aurora CTO Drew Bagnell跟投。

  既然创业者和资本都已经纷纷入局,为何贝佐斯还“悲观地”估计10年内才会出现商用拣选机器人?

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