用機(jī)器人從事自動(dòng)化分揀已是老生常談，迄今為止卻很少得到成功實(shí)踐。圖像處理及相應(yīng)軟件的定制開(kāi)發(fā)為我們開(kāi)辟了新的視野。

文/SABINE MüHLENKAMP

“每個(gè)人都希望他的牛奶或巧克力棒口味俱全，因此超市的貨架必須表現(xiàn)得琳瑯滿目”，CSI首席執(zhí)行官Norbert Zuckermann這樣描述。在暢銷(xiāo)消費(fèi)品領(lǐng)域里，幾乎每個(gè)生產(chǎn)商的產(chǎn)品種類(lèi)都在不斷擴(kuò)大，為客戶提供小訂單商品已是當(dāng)務(wù)之急。對(duì)分揀業(yè)務(wù)而言小批量備貨意味著新的挑戰(zhàn)。此外，客戶的驗(yàn)收錯(cuò)誤率大幅減少，而對(duì)服務(wù)的要求越來(lái)越高。這為機(jī)器人從事傳統(tǒng)碼垛開(kāi)辟了新的應(yīng)用領(lǐng)域。

生產(chǎn)后分揀還是倉(cāng)庫(kù)分揀

另一個(gè)例子是銷(xiāo)售點(diǎn)（Point of Sales - POS）分揀。“對(duì)于零售業(yè)，如一家折扣店可以通過(guò)分揀的開(kāi)放式陳列柜不斷增加，使顧客在最小的零售空間里得到自己所需要的商品”，這是ABB Automation公司消費(fèi)品部門(mén)經(jīng)理Ralf Nassmacher的經(jīng)驗(yàn)之談。他以不同的袋裝成品和混合裝箱的酸奶和奶制品為例。生產(chǎn)商可以有如下選擇：要么生產(chǎn)后直接分揀，要么在倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行分揀。Nassmacher由此看到對(duì)機(jī)器人的要求越來(lái)越高，在高度靈活的同時(shí)還需保持性能不變?！鞍鈱W(xué)識(shí)別系統(tǒng)的機(jī)器人既要揀取同類(lèi)產(chǎn)品，產(chǎn)品的提取還要在高速運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行”。

揀貨仍是目前物流領(lǐng)域最具挑戰(zhàn)性的任務(wù)之一。以前，在這一領(lǐng)域人無(wú)法被取代，而這一點(diǎn)現(xiàn)在正在發(fā)生根本性的改變。SSI Schäfer Peem公司銷(xiāo)售總監(jiān)Manfred PreiВ堅(jiān)信：“趨勢(shì)就是定單規(guī)模越來(lái)越小，更多的是需要為B2C領(lǐng)域的電子商務(wù)最終用戶供貨（圖1）。組合供貨的拆分使得人工無(wú)法再有效地工作，如批量揀貨?！睂?duì)目標(biāo)明確已完成發(fā)貨準(zhǔn)備的堆垛進(jìn)行準(zhǔn)確無(wú)誤的揀取，機(jī)器人在此方面顯示出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于PreiВ來(lái)說(shuō)，退貨處理可不是一般的挑戰(zhàn)。在他看來(lái)，這一方面尤其對(duì)郵購(gòu)業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)越來(lái)越重要，并已通過(guò)對(duì)事先無(wú)法排序的貨品處理顯現(xiàn)出來(lái)?！耙粋€(gè)機(jī)器人可以有針對(duì)性地抓取貨物，通過(guò)掃描儀識(shí)別，重新優(yōu)先交付發(fā)貨或分門(mén)別類(lèi)地存放進(jìn)例如一個(gè)塑料容器的分格里”，PreiВ解釋說(shuō)。

圖像識(shí)別和軟件間的互動(dòng)

發(fā)展自動(dòng)揀選技術(shù)的先決條件是機(jī)械手、圖像識(shí)別和軟件開(kāi)發(fā)的飛躍。Zuckermann強(qiáng)調(diào)說(shuō)：“只有良好的圖像識(shí)別技術(shù)配以合適的軟件才有可能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分揀?！彼J(rèn)為機(jī)械手的發(fā)展遠(yuǎn)不及圖像識(shí)別和相關(guān)軟件的開(kāi)發(fā)速度。圖像識(shí)別不僅僅事關(guān)掌握一件產(chǎn)品的長(zhǎng)、寬和高，還要在輔助貨臺(tái)上找到產(chǎn)品的位置。除了定位和圖像識(shí)別技術(shù)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)也變得越來(lái)越重要。操作流程和機(jī)器人通過(guò)軟件獲取這些信息?！靶碌臋C(jī)械手制造工藝，如塑料激光焊接和快速成型使由產(chǎn)品決定的機(jī)器人搬運(yùn)設(shè)計(jì)成為可能”，Nassmacher補(bǔ)充說(shuō)。

“一直以來(lái)，利用機(jī)器人自動(dòng)揀選的所有嘗試都因?yàn)閳D像處理不夠靈活而失敗了”，PreiВ提及困難時(shí)這樣說(shuō)道，但隨著Schäfer Robo Pick（SRP）的推出這一難題已成為歷史。該系統(tǒng)可以分揀種類(lèi)龐雜，規(guī)格、形狀和重量各異的產(chǎn)品，同時(shí)動(dòng)作輕柔、準(zhǔn)確無(wú)誤。（圖2）Schäfer Robo Pick的第一個(gè)自動(dòng)分揀單元，可以無(wú)縫集成于現(xiàn)有的倉(cāng)儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，可以說(shuō)是全新開(kāi)發(fā)的一套兩級(jí)圖像處理系統(tǒng)。3D和2D圖像處理方法相結(jié)合，省去了耗時(shí)的產(chǎn)品標(biāo)識(shí)或位置輸入?！盁o(wú)論是產(chǎn)品標(biāo)簽還是傾斜的產(chǎn)品邊角，或是極深或過(guò)亮的產(chǎn)品色彩都不會(huì)使系統(tǒng)受到干擾”，PreiВ如此描述該系統(tǒng)的特點(diǎn)。

分揀錯(cuò)誤率減少百倍

圖像處理單元識(shí)別到裝滿商品的容器不用一秒便能判定出需要分揀的貨物位置，并能操控全方位分揀機(jī)器人?！翱梢酝瑫r(shí)處理10到20個(gè)訂單。相比較手工揀貨，該系統(tǒng)可以將分揀錯(cuò)誤率減少十至百倍”，PreiВ指出了該系統(tǒng)的巨大優(yōu)勢(shì)。通過(guò)圖像對(duì)比后的攝像系統(tǒng)可檢測(cè)出商品有否損壞。機(jī)器人的抓手可以根據(jù)揀選要求進(jìn)行更換，由此使得Robo-Pick幾乎無(wú)所不能。危險(xiǎn)、有毒或是易碎品以及貴重或沉重的物品同樣可以得到輕松處理。

由于紙箱及其他容器的尺寸重量不一，混合碼垛便顯得格外困難。有些規(guī)定往往又增加了事情的難度，如為了超市貨架配貨容易而需要特定的排序，或是敏感商品必須放在貨架最上面。CSI為衛(wèi)生用品裝備商Viega圓滿地解決了這些問(wèn)題。盡管Attendorn配送中心有一個(gè)擁有若干揀貨區(qū)的內(nèi)部物流系統(tǒng)，但工業(yè)機(jī)器人的引進(jìn)還是讓其配送水平上了一個(gè)新臺(tái)階。迄今為止，所揀選的貨品，從密封件、接頭到馬桶水箱等，都在同一個(gè)包裝場(chǎng)地進(jìn)行包裝、碼垛以及加裝發(fā)貨信息。如今，最新的機(jī)器人技術(shù)解決了一切難題，不僅能將最重的產(chǎn)品輕松取下來(lái)，還能考慮到衛(wèi)生用具零售商為貨架上貨排序的特殊要求。同時(shí)，穩(wěn)固和高密度的堆垛處理也是很重要的。

其基礎(chǔ)是一種高度復(fù)雜的特殊的包裝演算法，能準(zhǔn)確適應(yīng)Viega的要求。機(jī)器人系統(tǒng)工作效率為450包/h，能同時(shí)處理兩份訂單，還可以在三個(gè)不同的方向進(jìn)行包裝件的碼垛，可使用性高達(dá)98%。該系統(tǒng)既可以處理大小如鞋盒的小包物品，也可以處理同一個(gè)托盤(pán)上規(guī)格為400 mm × 600 mm的大件物品。

內(nèi)部物流對(duì)機(jī)器人的應(yīng)用不斷增加

根據(jù)VDMA（德國(guó)機(jī)械設(shè)備制造業(yè)聯(lián)合會(huì)）的調(diào)查顯示，每年新投入使用的工業(yè)機(jī)器人中約有5%應(yīng)用于包裝領(lǐng)域，包括揀選和碼垛環(huán)節(jié)。2004～2008年德國(guó)的機(jī)器人應(yīng)用從206上升至683。行業(yè)協(xié)會(huì)期待機(jī)器人在內(nèi)部物流中的所占份額能夠進(jìn)一步增加。ABB公司也感覺(jué)到了用戶方面日益增長(zhǎng)的需求。“我們?cè)谖锪鳂I(yè)的合作伙伴向我們顯示出全球性的應(yīng)用增長(zhǎng)。他們掌控住了當(dāng)今的挑戰(zhàn)，而在不久前這些挑戰(zhàn)還被認(rèn)為是難以解決的”，Nassmacher這樣表示。

“決定支持還是反對(duì)應(yīng)用機(jī)器人要視情況而定，對(duì)于機(jī)器人產(chǎn)品投資的回報(bào)期也有著不同的評(píng)估。平均而言，現(xiàn)在的機(jī)器人可以按照兩到三年賺回成本來(lái)考慮”，這是Zuckermann的估計(jì)。他還指出了一些軟性決策標(biāo)準(zhǔn)，如減少事故風(fēng)險(xiǎn)或人體工程學(xué)或?qū)θ斯ど÷实目紤]，甚至連特殊的衛(wèi)生要求或是危險(xiǎn)品作業(yè)等因素都為機(jī)器人的應(yīng)用投了贊成票。