用機器人從事自動化分揀已是老生常談，迄今為止卻很少得到成功實踐。圖像處理及相應軟件的定制開發為我們開辟了新的視野。

文/SABINE MüHLENKAMP

“每個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得琳瑯滿目”，CSI首席執行官Norbert Zuckermann這樣描述。在暢銷消費品領域里，幾乎每個生產商的產品種類都在不斷擴大，為客戶提供小訂單商品已是當務之急。對分揀業務而言小批量備貨意味著新的挑戰。此外，客戶的驗收錯誤率大幅減少，而對服務的要求越來越高。這為機器人從事傳統碼垛開辟了新的應用領域。

生產后分揀還是倉庫分揀

另一個例子是銷售點（Point of Sales - POS）分揀。“對于零售業，如一家折扣店可以通過分揀的開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公司消費品部門經理Ralf Nassmacher的經驗之談。他以不同的袋裝成品和混合裝箱的酸奶和奶制品為例。生產商可以有如下選擇：要么生產后直接分揀，要么在倉庫進行分揀。Nassmacher由此看到對機器人的要求越來越高，在高度靈活的同時還需保持性能不變。“包含光學識別系統的機器人既要揀取同類產品，產品的提取還要在高速運動中進行”。

揀貨仍是目前物流領域最具挑戰性的任務之一。以前，在這一領域人無法被取代，而這一點現在正在發生根本性的改變。SSI Schäfer Peem公司銷售總監Manfred PreiВ堅信：“趨勢就是定單規模越來越小，更多的是需要為B2C領域的電子商務最終用戶供貨（圖1）。組合供貨的拆分使得人工無法再有效地工作，如批量揀貨。”對目標明確已完成發貨準備的堆垛進行準確無誤的揀取，機器人在此方面顯示出獨特的優勢。對于PreiВ來說，退貨處理可不是一般的挑戰。在他看來，這一方面尤其對郵購業務來說越來越重要，并已通過對事先無法排序的貨品處理顯現出來。“一個機器人可以有針對性地抓取貨物，通過掃描儀識別，重新優先交付發貨或分門別類地存放進例如一個塑料容器的分格里”，PreiВ解釋說。

圖像識別和軟件間的互動

發展自動揀選技術的先決條件是機械手、圖像識別和軟件開發的飛躍。Zuckermann強調說：“只有良好的圖像識別技術配以合適的軟件才有可能實現自動分揀。”他認為機械手的發展遠不及圖像識別和相關軟件的開發速度。圖像識別不僅僅事關掌握一件產品的長、寬和高，還要在輔助貨臺上找到產品的位置。除了定位和圖像識別技術，對產品質量進行檢驗也變得越來越重要。操作流程和機器人通過軟件獲取這些信息。“新的機械手制造工藝，如塑料激光焊接和快速成型使由產品決定的機器人搬運設計成為可能”，Nassmacher補充說。

“一直以來，利用機器人自動揀選的所有嘗試都因為圖像處理不夠靈活而失敗了”，PreiВ提及困難時這樣說道，但隨著Schäfer Robo Pick（SRP）的推出這一難題已成為歷史。該系統可以分揀種類龐雜，規格、形狀和重量各異的產品，同時動作輕柔、準確無誤。（圖2）Schäfer Robo Pick的第一個自動分揀單元，可以無縫集成于現有的倉儲結構，可以說是全新開發的一套兩級圖像處理系統。3D和2D圖像處理方法相結合，省去了耗時的產品標識或位置輸入。“無論是產品標簽還是傾斜的產品邊角，或是極深或過亮的產品色彩都不會使系統受到干擾”，PreiВ如此描述該系統的特點。

分揀錯誤率減少百倍

圖像處理單元識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器人。“可以同時處理10到20個訂單。相比較手工揀貨，該系統可以將分揀錯誤率減少十至百倍”，PreiВ指出了該系統的巨大優勢。通過圖像對比后的攝像系統可檢測出商品有否損壞。機器人的抓手可以根據揀選要求進行更換，由此使得Robo-Pick幾乎無所不能。危險、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為衛生用品裝備商Viega圓滿地解決了這些問題。盡管Attendorn配送中心有一個擁有若干揀貨區的內部物流系統，但工業機器人的引進還是讓其配送水平上了一個新臺階。迄今為止，所揀選的貨品，從密封件、接頭到馬桶水箱等，都在同一個包裝場地進行包裝、碼垛以及加裝發貨信息。如今，最新的機器人技術解決了一切難題，不僅能將最重的產品輕松取下來，還能考慮到衛生用具零售商為貨架上貨排序的特殊要求。同時，穩固和高密度的堆垛處理也是很重要的。

其基礎是一種高度復雜的特殊的包裝演算法，能準確適應Viega的要求。機器人系統工作效率為450包/h，能同時處理兩份訂單，還可以在三個不同的方向進行包裝件的碼垛，可使用性高達98%。該系統既可以處理大小如鞋盒的小包物品，也可以處理同一個托盤上規格為400 mm × 600 mm的大件物品。

內部物流對機器人的應用不斷增加

根據VDMA（德國機械設備制造業聯合會）的調查顯示，每年新投入使用的工業機器人中約有5%應用于包裝領域，包括揀選和碼垛環節。2004～2008年德國的機器人應用從206上升至683。行業協會期待機器人在內部物流中的所占份額能夠進一步增加。ABB公司也感覺到了用戶方面日益增長的需求。“我們在物流業的合作伙伴向我們顯示出全球性的應用增長。他們掌控住了當今的挑戰，而在不久前這些挑戰還被認為是難以解決的”，Nassmacher這樣表示。

“決定支持還是反對應用機器人要視情況而定，對于機器人產品投資的回報期也有著不同的評估。平均而言，現在的機器人可以按照兩到三年賺回成本來考慮”，這是Zuckermann的估計。他還指出了一些軟性決策標準，如減少事故風險或人體工程學或對人工生病率的考慮，甚至連特殊的衛生要求或是危險品作業等因素都為機器人的應用投了贊成票。