對于幾乎所有需要運輸、儲存或處理實體貨物的行業(yè)來說，物流中心是供應鏈的一個重要組成部分。現(xiàn)在在這些中心完成的訂單數(shù)量，以及物料搬運的類型和方法，在全球范圍內都在增加。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)量和復雜性的增加。這些趨勢進一步推動了自主移動機器人（AMR）的進步，它被視為未來物流中心運作的一個重要組成部分，以提高工人的安全性、靈活性、效率和生產力。

在此，我們總體上討論了AMR，強調了實現(xiàn)最新一代AMR的技術以及該技術將如何影響物流供應鏈。

什么是AMR，在哪里使用？

AMR--與它們的前身自主機器人（AR）或自主引導車（AGV）不同--是獨立移動的，而不是安裝在固定位置或固定軌道上，任務有限，如機器人裝配臂。AMR的移動性使這些機器人能夠在工業(yè)環(huán)境中提供更廣泛的服務和更大的靈活性，因為一般來說，不需要操作員或預定的路徑。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、農業(yè)、倉儲和制造業(yè)務。

現(xiàn)代AMR中設計的傳感器和人工智能/機器學習（AI/ML）功能使這些機器能夠在真正沒有指導的情況下運行，以至于它們甚至可以使用同步定位和測繪（SLAM）在有意外障礙的未知環(huán)境中導航。此外，許多這類機器的堅固設計有利于它們在危險的環(huán)境中使用，否則人類操作者就很難進行導航或完成所需的任務。

AMR的解剖

為使AMR提供這些功能，它們需要一套機載AI/ML資源、電機控制/驅動技術、電池/充電系統(tǒng)、傳感器和無線通信能力。這些技術的每個方面都必須精心設計和實施，以實現(xiàn)最佳的效率、安全和生產力。

大腦：人工智能/機器學習系統(tǒng)

人工智能/機器學習系統(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)字信號處理器（DSP）、現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）和圖形處理單元（GPU）。在AI/ML技術被認為是有效/安全和部署之前，設計和實施基礎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被用來最有效地處理傳感器數(shù)據(jù)、通信和操作移動性所需的控制系統(tǒng)。

一般來說，所需的響應時間、視覺系統(tǒng)幀率和任務的復雜性驅動著AMR的資源需求，使其發(fā)揮出特定的水平。這方面的另一個因素是開發(fā)時間和資源。AI/ML系統(tǒng)的這兩個實施方面可以通過使用預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、運動控制或安全。

膂力：電機控制和電動馬達技術

為了使AMR能夠移動，它需要驅動技術、能量儲存和能量傳輸/充電系統(tǒng)。這些系統(tǒng)很可能以電動馬達、電池存儲和電能充電的方式實現(xiàn)，類似于電動汽車的使用方式。對于最有效和最可靠的AMR電動馬達系統(tǒng)，最常見的是用于驅動的無刷直流（BLDC）馬達和用于操縱功能的步進馬達。這與電動工具和電子機器設備中使用的技術類似，如計算機數(shù)控（CNC）銑床。這些系統(tǒng)需要電機驅動器和復雜的控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)其運動和操縱控制的可靠運行。

心臟：電池和充電技術

盡管系留操作對于跟蹤或固定的機器人系統(tǒng)是可行的，但AMR通常需要自供電。這需要機載能量存儲和充電系統(tǒng)，這可能需要與充電器對接。鋰離子（Li-ion）電池的化學成分是最常見的高密度能源存儲解決方案，它具有直流快速充電（DCFC）功能，可將電網電力傳輸?shù)紸MR，并將停機時間降至最低。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電源轉換器，以便AMR對接和自我充電，盡量減少往返的能源和時間浪費。

眼睛：傳感器、照相機、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成功導航、確保安全、避免損害自身、財產或貨物的必要條件。這些傳感器系統(tǒng)可以是傳統(tǒng)的視覺光譜相機、紅外（IR）相機、超聲波測距傳感器、激光雷達（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AMR，無線通信對AMR與設施系統(tǒng)和相互之間的通信至關重要。用于這些目的的常見無線標準包括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集中的地點進行軟件更新，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）。如果正在交換時間關鍵的數(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。

結論

AMR是許多物流中心和制造任務的未來，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)的復雜機器，必須進行選擇、設計、編程和集成，以實現(xiàn)可靠、安全和高效的AMR。