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公司新聞

蘭劍智能劉鵬博士:料箱機器人技術(shù)升級與應用創(chuàng )新

2025 / 10 / 24

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摘要:料箱機器人通過(guò)硬件革新與智能算法升級,正成為破解倉儲高密度存儲與柔性?huà)x難題的關(guān)鍵載體,推動(dòng)智能物流向“模塊化、自適應”方向演進(jìn)。本文從行業(yè)痛點(diǎn)切入,深入剖析行業(yè)核心驅動(dòng)力,系統闡述其以“軟硬融合”為核心的關(guān)鍵技術(shù)體系,并通過(guò)標桿行業(yè)實(shí)踐驗證其顯著(zhù)提升存儲效率、揀選速度及投資回報率的實(shí)際效能。   

 

關(guān)鍵詞:RMS;料箱機器人;貨到人揀選;高密度存儲;柔性物流

 

作者:劉鵬

蘭劍智能科技股份有限公司

 

料箱機器人技術(shù)作為現代智能倉儲的核心裝備,正深刻重塑物流與生產(chǎn)環(huán)節的物料處理模式。其發(fā)展軌跡并非簡(jiǎn)單的技術(shù)線(xiàn)性迭代,而是植根于特定行業(yè)的迫切需求,進(jìn)而實(shí)現技術(shù)突破與場(chǎng)景泛化的動(dòng)態(tài)過(guò)程。

 

一

行業(yè)升級驅動(dòng)力

 

1.技術(shù)起源與行業(yè)驅動(dòng)

中國料箱機器人的規?;瘧?,肇始于電子商務(wù)行業(yè)的爆發(fā)性需求。該行業(yè)對倉儲自動(dòng)化提出了近乎苛刻的要求,成為技術(shù)發(fā)展的核心驅動(dòng)力:


·高強度連續作業(yè):電商“7×24小時(shí)”無(wú)間斷運營(yíng)模式,要求機器人系統具備極高的可靠性與耐久性,遠超傳統工業(yè)設備的運行標準。

·時(shí)效性壓力:訂單履行具有嚴格時(shí)效窗口(如“半日達”“次日達”),迫使分揀系統必須具備高速、精準的料箱級吞吐能力。


·準確性挑戰:海量SKU與零差錯發(fā)貨要求,對機器人的識別精度、抓取準確性與系統智能調度構成巨大挑戰。

 

··環(huán)境適應性:大型電商倉普遍存在溫濕度變化范圍大、空間密集等特點(diǎn),設備需在高溫、高濕等非理想環(huán)境下穩定運行,對硬件防護與控制系統提出特殊要求。


以蘭劍智能開(kāi)發(fā)的“蜂巢系統”(即密集存儲料箱穿梭車(chē)系統)為代表,早期料箱機器人解決方案通過(guò)高密度存儲、高速料箱穿梭車(chē)與提升機協(xié)同作業(yè),有效滿(mǎn)足了電商物流的密度與效率要求,在國內掀起了倉儲自動(dòng)化的重要變革。這一階段的技術(shù)攻堅,聚焦于解決連續高強度運行下的穩定性、環(huán)境耐受性以及高速精準存取等核心問(wèn)題,為后續迭代奠定堅實(shí)基礎。


2.應用場(chǎng)景擴展

料箱機器人技術(shù)在電商領(lǐng)域的成功驗證,使其在更多行業(yè)得到認知與采納。其核心價(jià)值——高密度存儲、精準高效的料箱級自動(dòng)化存取能力,也被證明適用于多元場(chǎng)景。


·汽車(chē)行業(yè):率先應用于總裝車(chē)間工藝段原料(小件)的自動(dòng)化存儲和配送,逐步演化為原材料(小件)入倉的行業(yè)標準解決方案,并延伸至在制品(線(xiàn)邊庫)、售后備件庫的管理。


·醫藥、鞋服、食品飲料行業(yè):滿(mǎn)足其對物料追溯、潔凈環(huán)境、高周轉率或季節性波動(dòng)的特定需求。


·零售業(yè)全域覆蓋:廣泛應用于零售供應鏈各環(huán)節,有效支撐快消品、中消品、慢消品等不同流通速

度商品的自動(dòng)化倉儲與訂單履行。


這一泛化進(jìn)程標志著(zhù)料箱機器人技術(shù)從解決特定行業(yè)痛點(diǎn),升級為服務(wù)于制造業(yè)(原材料、在制品、成品)與零售業(yè)(全品類(lèi)流通)全域倉儲環(huán)節的通用型自動(dòng)化基礎設施。


3.技術(shù)形態(tài)創(chuàng )新

為適應不同行業(yè)的空間限制、投資預算與柔性需求,料箱機器人技術(shù)形態(tài)在傳統的多穿系統基礎上持續優(yōu)化創(chuàng )新,以蘭劍智能的產(chǎn)品為例:


·壁虎料箱機器人:針對特定空間約束或成本敏感、場(chǎng)景優(yōu)化的解決方案,體現更強的場(chǎng)景適配性,無(wú)需對地面進(jìn)行改造,靈活適配不同高度貨架,一車(chē)一軌快速部署,滿(mǎn)足柔性拓展。


·蜘蛛俠料箱機器人:代表更高階的發(fā)展方向,以其突破性的三維空間利用能力(適應不規則庫區形態(tài))、部署的高度柔性及卓越的可擴展性,被業(yè)界視為應對復雜、動(dòng)態(tài)倉儲需求的潛在終極解決方案范式之一,展現出廣闊的應用前景。

 

總體來(lái)看,料箱機器人技術(shù)的發(fā)展,清晰呈現出一條“需求驅動(dòng)(電商)→技術(shù)驗證與成熟→場(chǎng)景泛化(全行業(yè))→形態(tài)分化創(chuàng )新”的演進(jìn)路徑。其從解決電商行業(yè)極端挑戰起步,歷經(jīng)嚴苛環(huán)境下的穩定性、效率與精準性淬煉,最終蛻變?yōu)橘x能制造業(yè)智能化升級與零售業(yè)供應鏈優(yōu)化的關(guān)鍵智能技術(shù)。這一歷程不僅奠定當前多形態(tài)料箱機器人解決方案并存的技術(shù)格局,更為其面向未來(lái)的持續進(jìn)化提供了堅實(shí)基礎與明確方向。

 

二

關(guān)鍵技術(shù)體系

 

隨著(zhù)多種形態(tài)料箱機器人解決方案的成熟應用與落地實(shí)踐,該領(lǐng)域的技術(shù)體系日趨完善?;谔m劍智能多行業(yè)最佳業(yè)務(wù)實(shí)踐,其核心技術(shù)包括以下內容:


·立體貨到人與儲分一體化:結合“貨到人”的運作模式,優(yōu)化整合質(zhì)檢、入庫、存儲、分揀、集貨等作業(yè)環(huán)節,實(shí)現貨物在配送中心的一次性自動(dòng)化落地,減少作業(yè)人員,降低差錯率,提高整體物流運作效率。同時(shí),通過(guò)三維立體存儲布局,節省倉儲面積,實(shí)現全品規貨物的高密度存儲。


·高效運動(dòng)控制技術(shù):采用全S曲線(xiàn)加減速技術(shù)、微型伺服控制技術(shù)等創(chuàng )新技術(shù),提升穿梭機器人的運行效率與穩定性。行走過(guò)程中,從動(dòng)輪獨立懸掛技術(shù)可有效減震降噪,改善庫內作業(yè)環(huán)境。


·動(dòng)態(tài)貨位行走定位技術(shù):該技術(shù)與動(dòng)態(tài)料箱貨位管理技術(shù)相結合,大幅提高多尺寸料箱在貨架中的存儲密度,相比固定貨位管理方法,可提高30%以上的存儲密度。


·自適應貨叉調節技術(shù):穿梭機器人具備貨叉寬度與長(cháng)度的自適應調節功能,能夠自動(dòng)識別貨物尺寸并調整貨叉參數,實(shí)現對一定范圍內各種尺寸箱體(料箱、原紙箱)的有效揀選。結合料箱位移檢測與紙箱變形識別技術(shù),可以自動(dòng)檢測和糾正料箱偏斜,自動(dòng)識別紙箱變形程度進(jìn)而調整貨叉尺寸,確保正常取放貨。


·堆疊式料箱儲分一體技術(shù):在滿(mǎn)足周轉箱獨立揀選的條件下,可實(shí)現對三個(gè)箱子垂直疊放一同取放,大幅提高貨架的存儲密度。


·六向穿梭機器人料箱貨架作業(yè)技術(shù):通過(guò)該技術(shù),蜘蛛俠料箱機器人可在貨架中的六向全域作業(yè)空間作業(yè),顯著(zhù)提升存儲密度、作業(yè)高度及效率覆蓋范圍。

 

·分布式柔性輸送技術(shù):料箱輸送線(xiàn)采用模塊化設計,支持直道、彎道、合流及垂直輸送等多種功能,其即插即用的控制器與高效率驅動(dòng)方式,確保系統的高可用性與擴展性。采用直流伺服技術(shù),還可實(shí)現高性能低能耗的規?;瘧?,實(shí)現綠色化物流。

 

·智能調度算法:采用多模組庫存均衡算法、多模組任務(wù)均衡算法、訂單深度自學(xué)習算法、SKU相關(guān)性調度算法,以及訂單相關(guān)性聚類(lèi)算法、多揀選終端任務(wù)均衡算法、揀選順序優(yōu)化算法等,實(shí)現最優(yōu)的入庫與出庫策略。通過(guò)自主研發(fā)的基于數字孿生技術(shù)的三維仿真軟件模擬全流程,找到系統瓶頸并持續優(yōu)化。


·一鍵上線(xiàn)調試技術(shù):可實(shí)現多種料箱機器人調試步驟的標準化、參數化、數據化、可追溯化,可顯著(zhù)提升調試速度和調試質(zhì)量,縮短項目實(shí)施工期。


·集成化智慧物流系統(IMHS):以數字孿生為核心,集成倉儲、分揀、配送等全生命周期管理功能。通過(guò)嵌入式軟件、業(yè)務(wù)應用軟件及商業(yè)智能軟件,實(shí)現系統集成、管理精細、全程可視與管控智能。同時(shí),支持與多種ERP系統的無(wú)縫對接,形成整體的料箱級智能倉儲物流自動(dòng)化系統。


三

實(shí)踐驗證

 

1.電商行業(yè)

眾所周知,中國料箱機器人的規?;瘧秒x不開(kāi)電商行業(yè)的爆發(fā)性需求,多穿系統的優(yōu)勢在此得到極致體現。早在十年前,蘭劍智能便與唯品會(huì )合作,至今已打造了覆蓋三大物流中心的五期大型多穿系統項目。在沒(méi)有引進(jìn)多穿系統之前,揀貨方式為傳統的“人找貨”,需要大量工作人員往返在貨架之間尋找貨物,儲存區和揀選區的占比也大多是1:1,貨架高度也受限制只能在2~3米,無(wú)論揀選效率還是倉庫面積利用率都十分低。在唯品會(huì )引進(jìn)蘭劍智能多穿系統后,揀選模式從“人找貨”轉變成“貨到人”,不僅實(shí)現儲分一體,還實(shí)現高密度存儲,在揀選效率提升的同時(shí)也降低了訂單出錯率。


憑借多穿3D貨到人系統,唯品會(huì )華南物流中心在2017年“雙十一”期間,僅靠8名揀選人員,以12000箱/小時(shí)的效率,處理貨物近15萬(wàn)件;唯品會(huì )西南物流中心,周轉箱數量41萬(wàn)個(gè),存儲量高達800萬(wàn)件,最大處理能力90萬(wàn)件/天;唯品會(huì )華東物流中心,165600個(gè)存儲貨位,360臺多穿車(chē),揀選模式再度顛覆,較西南物流中心運行效率又提升1/3。


此外,針對海量復雜訂單的集貨緩存問(wèn)題,蘭劍智能又提出了3D智能集貨緩存解決方案。以蘭劍智能為某知名跨境電商提供的解決方案為例,整個(gè)解決方案基于3D貨到人的多穿系統,將平面集貨區變?yōu)榱Ⅲw集貨區,提高了倉庫面積利用率,更創(chuàng )新性地采用雙工位穿梭車(chē)、雙工位提升機等組成雙工位多穿系統,通過(guò)蘭劍孔明系統算法邏輯,實(shí)現較高的吞吐能力,效率提升180%~200%,輕松應對大型電商平臺的多分區、超多批次合單場(chǎng)景。

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唯品會(huì )某物流中心多層穿梭車(chē)系統


2.汽車(chē)行業(yè)

蘭劍智能為一汽大眾佛山工廠(chǎng)打造了全SKU零部件實(shí)時(shí)直供線(xiàn)邊系統。該系統項目包含7個(gè)巷道堆垛機立體庫,共計1萬(wàn)多個(gè)托盤(pán)貨位;2個(gè)巷道11層多穿車(chē)系統,共計1.8萬(wàn)多個(gè)料箱貨位。其中,憑借多穿車(chē)系統實(shí)現三維立體“貨到人”揀選。穿梭機器人從存儲區運輸零件至人工揀選區,管理人員只需在固定位置挑選所需零件,極大降低人工作業(yè)難度,提高揀選的正確率與工作效率,實(shí)現零件流與車(chē)身流的同步。該項目實(shí)現了汽車(chē)零件全SKU直供線(xiàn)邊,是汽車(chē)行業(yè)首個(gè)大規模采用靈動(dòng)版穿梭車(chē)、實(shí)現兼容多尺寸的原箱和料箱箱型的線(xiàn)邊系統;同時(shí)實(shí)現了滿(mǎn)足“先進(jìn)先出”需求的儲分一體化。

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一汽大眾佛山工廠(chǎng)多層穿梭車(chē)系統


3.醫藥行業(yè)

早在2018年,蘭劍智能便與國藥集團山西物流中心合作,打造了醫藥行業(yè)首個(gè)多穿立體“貨到人”冷庫項目,實(shí)現存儲、揀選、發(fā)貨全過(guò)程自動(dòng)化,不僅極大提高作業(yè)效率,還可避免人為因素造成的冷量損失、數據錯誤,在人力成本方面也有所節省,開(kāi)創(chuàng )了國內藥品冷庫拆零揀選作業(yè)高度自動(dòng)化的先河。這一項目能夠在增加冷庫存儲量的同時(shí)提高冷鏈作業(yè)的工作效率及準確率,因此其采用的3D“貨到人”揀選方式很快被成功復制到國藥集團的其他物流中心,以及南京醫藥、天津天藥等醫藥流通、醫藥制造企業(yè)的倉儲項目中。 

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國藥山西物流中心(冷庫)多穿系統


此外,蘭劍智能為上藥控股打造的華西眉山智慧物流中心也極具代表性。該物流中心綜合考慮托盤(pán)級AS/RS系統、多穿箱式密集庫系統、機器人系統、視覺(jué)+機械臂系統、柔性輸送線(xiàn)系統等自動(dòng)化設備的集成應用,建成業(yè)內高水準的零碳黑燈智慧化立體庫。除6600個(gè)立庫托盤(pán)貨位滿(mǎn)足批量貨物存儲、出入庫需求外,還為滿(mǎn)足醫藥拆零業(yè)務(wù)高效率的需要,配置了儲分一體多穿箱式庫系統,在有限空間內實(shí)現2萬(wàn)多個(gè)標箱設計。在傳統作業(yè)模式下,該物流中心需配置349名作業(yè)人員,而在蘭劍智能規劃設計的“托盤(pán)堆垛機庫+多穿庫”自動(dòng)化作業(yè)模式方案下則僅需71人;同時(shí)存儲量和作業(yè)效率也得到大幅提升,其中藥品類(lèi)的存量和作業(yè)效率增長(cháng)3.5倍,器械類(lèi)的存量和作業(yè)效率更是增長(cháng)10倍。 

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上藥華西眉山智慧物流中心“堆垛機+多穿”系統


4.鞋服行業(yè)

由蘭劍智能規劃建設的中郵雅戈爾寧波智能倉是線(xiàn)上線(xiàn)下倉配一體化的標桿。作為雅戈爾源頭總倉、4個(gè)子品牌全國總倉及海外跨境電商業(yè)務(wù)總倉,寧波智能倉與全國3個(gè)RDC倉的信息中心相連,承擔了雅戈爾全國電商總倉功能,服務(wù)于華東7省1市的950家線(xiàn)下門(mén)店物流配送業(yè)務(wù)。一期項目共四層,涵蓋多穿貨到人系統、自動(dòng)拆碼垛和自動(dòng)搬運系統等,可實(shí)現自動(dòng)化倉儲、輸送、分揀等。

其中,1層為綜合收發(fā)作業(yè)區,規劃有多層穿梭車(chē)系統,跨越兩層廠(chǎng)房,其空間利用率是普通橫梁式貨架的1.5~2倍,共計5.5萬(wàn)個(gè)貨位。1.5層是線(xiàn)下業(yè)務(wù)作業(yè)區,采用先提總揀選后播種的方式,提高整體揀選效率,并支持“同款同箱”。2層是線(xiàn)上業(yè)務(wù)作業(yè)區,主要規劃有多穿系統貨到人揀選區、整箱疊裝自動(dòng)搬運存儲區、包裝復核區及塑封區。該項目中,以“穿梭車(chē)+提升機”為核心設備組合的箱式立體庫,實(shí)現立體貨到人揀選及高密度存儲一體化,系統總體能力可達7700箱/小時(shí),助力雅戈爾實(shí)現“線(xiàn)上推廣、線(xiàn)下體驗、線(xiàn)上銷(xiāo)售、線(xiàn)下服務(wù)”的新零售業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

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中郵雅戈爾寧波智能倉

 

四

未來(lái)趨勢

 

近年來(lái),料箱機器人技術(shù)體系發(fā)展已突破單一設備性能優(yōu)化的局限,逐步演進(jìn)為面向復雜應用場(chǎng)景需求、契合時(shí)代發(fā)展要求的系統性能力建設。依據行業(yè)實(shí)踐與發(fā)展共識,其關(guān)鍵核心技術(shù)體系圍繞柔性化、綠色化、智能化三大核心維度展開(kāi)協(xié)同進(jìn)化,共同塑造了新一代料箱機器人的核心競爭力。


1.柔性化

·柔性化是料箱機器人突破應用邊界、提升解決方案通用性的核心驅動(dòng)力,涵蓋功能、性能與應用廣度三個(gè)層面:


·功能柔性:通過(guò)模塊化設計、可重構硬件架構與標準化接口,實(shí)現單一平臺對多元化作業(yè)任務(wù)(存取、搬運、分揀、排序)的快速適配,降低場(chǎng)景切換成本。


·性能柔性:支持動(dòng)態(tài)負載調整、速度范圍擴展與路徑規劃優(yōu)化,使系統能夠在不同訂單密度、流量波動(dòng)與空間約束下維持高效運行。


·應用廣度柔性:突破傳統密集存儲場(chǎng)景限制,通過(guò)形態(tài)創(chuàng )新(如壁虎機器人、蜘蛛俠機器人)適應制造業(yè)線(xiàn)邊庫的緊湊空間、零售配送中心的異構布局以及特殊行業(yè)的環(huán)境要求,顯著(zhù)拓展技術(shù)覆蓋半徑。


柔性化技術(shù)體系使料箱機器人從“專(zhuān)機專(zhuān)用”邁向“一機多能”,為全行業(yè)滲透提供了底層支撐。


2.綠色化

·在ESG理念與全球碳中和目標驅動(dòng)下,綠色化已成為料箱機器人技術(shù)升級的強制性要求與價(jià)值導向:


·能耗優(yōu)化設計:采用高能量密度電池技術(shù)、再生制動(dòng)能量回收系統、輕量化材料應用及低阻力運動(dòng)機構、分布式直流伺服控制技術(shù)等,大幅降低單機運行能耗。


·系統級能效管理:基于A(yíng)I的集群調度算法優(yōu)化機器人協(xié)同路徑與任務(wù)分配,減少空駛里程與等待時(shí)間,實(shí)現系統整體能耗的最小化。


·全生命周期低碳:貫穿設計、制造、運行與回收環(huán)節,選用環(huán)保材料、可拆卸結構設計及易回收組件,降低碳足跡。


·綠色化技術(shù)不僅滿(mǎn)足合規要求,更通過(guò)降低長(cháng)期運營(yíng)成本提升解決方案的經(jīng)濟可持續性。


3.智能化

智能化是料箱機器人技術(shù)體系的核心進(jìn)化方向,其內涵已從基礎數據互聯(lián)升級為環(huán)境交互與自主決策能力:


·增強環(huán)境感知:集成高精度視覺(jué)識別(如料箱姿態(tài)檢測)、多模態(tài)傳感融合(激光、RFID、3D體積測量)及實(shí)時(shí)定位(SLAM),實(shí)現對復雜、動(dòng)態(tài)倉儲環(huán)境的高精度建模與理解。


·異常自主處理:突破傳統“報警-人工干預”模式,賦予機器人邊緣計算能力,使其能在限定范圍內自主處理常見(jiàn)異常(如料箱位置偏移、輕度堵塞),顯著(zhù)提升系統抗干擾能力與連續性作業(yè)能力。


·智能協(xié)同決策:基于分布式人工智能的集群控制系統,實(shí)現多機器人動(dòng)態(tài)任務(wù)分配、實(shí)時(shí)沖突消解與全局效率優(yōu)化,應對高并發(fā)、高波動(dòng)的訂單需求。


·預測性維護:利用運行數據建模與AI分析,實(shí)現關(guān)鍵部件(如電機、電池、導航模塊)的狀態(tài)監測與故障預警,從“事后維修”轉向“事前干預”。


智能化技術(shù)的深度應用,使料箱機器人系統從“自動(dòng)化執行”邁向“智能化運營(yíng)”,成為真正自適應的倉儲智能體。

綜上所述,料箱機器人技術(shù)的蓬勃發(fā)展與迭代升級,是物流自動(dòng)化、智能化浪潮下的必然產(chǎn)物,深刻回應了市場(chǎng)對柔性、效率與成本優(yōu)化的核心訴求。通過(guò)對行業(yè)升級驅動(dòng)力的洞察、關(guān)鍵技術(shù)體系的深耕、實(shí)踐應用的反復驗證以及對未來(lái)趨勢的前瞻布局,我們清晰地看到,料箱機器人已從單純的“搬運單元”,進(jìn)化為支撐智能倉儲體系高效運轉的“智慧節點(diǎn)”。

展望未來(lái),料箱機器人技術(shù)將繼續沿著(zhù)高柔性、高智能、高集成的方向演進(jìn),與人工智能、大數據、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)深度融合,推動(dòng)倉儲物流向無(wú)人化、透明化、決策智能化躍遷。這不僅將重塑企業(yè)內部供應鏈的運行模式,更將深刻賦能千行百業(yè)的數智化轉型升級。

———— 物流技術(shù)與應用 ————

編輯、排版:王茜

本文內容源自《物流技術(shù)與應用》2025年9期增刊(點(diǎn)擊可查看掌上電子刊)

 




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