仓储机器人事故频发?人机协同仍是大势所趋


仓储机器人事故频发?人机协同仍是大势所趋


对于机器人应用,很多人都处于一种又爱又恨的矛盾心理中。


它们带来的便捷性和高效性是以前不敢想象的,然而高效性带来的可替代人力也加重了人们的忧虑,当机器人变得越来越智能,新概念如无人工厂,无人驾驶,无人售票,无人餐厅等层出不穷,人类要如何保持自身的不可替代性?另一方面,机器人带来的安全事故也不容忽视,前有特斯拉自动驾驶致死事件,后有美国达芬奇手术机器人手术过程中暴走,致病人一周后死亡的医疗事故。


就在不久前,美国亚马逊公司位于新泽西州罗宾斯维尔的大型物流配送中心里,又发生了机器人故障导致人员受伤的事件,24名工人因机器人事故而住院,其中1人情况危急,另有30名工人在现场接受治疗。


官方调查显示:“某台自动分件机器人意外戳破了一包9盎司的防熊蚊喷罐,释放出了浓缩的辣椒素,导致工人呼吸困难。”辣椒素是胡椒喷雾的主要成分,喷雾剂一般被用来驱赶大型攻击性动物。


仓储机器人事故频发?人机协同仍是大势所趋


事后,亚马逊在英国的数据也被翻了出来,从2015年到2017年,救护车被呼叫到亚马逊仓库超过了600次。


零售、批发和百货商店联盟发布了关于机器人对人类工人构成威胁的声明。工会主席Stuart Appelbaum在一份声明中说:“亚马逊的自动化机器人今天将人类置于危及生命的危险之中,其后续影响可能是灾难性的,尚不清楚对80多名工人长期健康的影响。世界上最富有的公司不应继续放任,令工作人员处于危险之中。”


人与机器的必经之路


事发的亚马逊仓库面积约12万平方米,有3000名员工和各种功能的机器人,如运输机器人、仓储机器人和伸抓拿取的机械臂等。


3000名员工数量已然非常庞大,但其实机器人才是亚马逊仓库的主要劳动力。


纽约时报曾报道,亚马逊在全球仓库中投入使用的机器人已经超过了10万个,主要用来帮助移动和整理产品。


近年来,亚马逊在其配送中心部署了超过3万个Kiva机器人,极大简化了仓储工作流程,工作效率是传统物流作业的2-4倍,准确率达到了99.99%,大大增加了亚马逊仓储处理效率。


实际上,物流朝着自动化、智能化发展是必然的。不仅是亚马逊,全球的工厂中,各种自动化的工业机器人将越来越常见。


仓储机器人事故频发?人机协同仍是大势所趋


仓储机器人应用增多 但仍处行业初期


作为智能制造和现代服务业的载体,国内的仓储机器人行业近年来也得到了国家政策的有力的支持。


此外,旺盛的市场需求和资本的支持也为中国的仓储机器人产业后期发力提供了充足的燃料。据不完全统计,在近一年内就有多家机器人企业完成了近10亿人民币的融资。新兴企业在资本市场的表现尤为亮眼,智能仓储机器人公司Geek+刚完成由华平领投的1.5亿美元B轮融资;专注于搬运机器人的智久机器人也于近日完成了1亿元的A轮融资。


市场研究和咨询机构Tractica预测,2021年全球仓储和物流机器人的市场规模将达到224亿美元,行业前景发展良好。另外,GGII的数据显示,2017年物流仓储机器人同比增长61.03%,预计未来3年复合增速在30%以上,到2020年需求将达到2.2万台。


在了解智能仓储机器人之前,先来区分它与传统AGV的区别。传统的AGV指装备有电磁或光学等自动导引装置,能够沿规定的导引路径自动行驶,不需要驾驶员,具有安全保护以及各种移载功能的运输车。


智能仓储机器人更强调系统的自主性,支持如二维码导航、激光导航、SLAM导航等多种先进导航方式。它可以自主计算最佳路径并进行相互合作,由于释放了终端的算力,扩展规模也相对容易。


2017年以来,国内企业从物流巨头到创新公司都在积极布局智能仓储机器人。根据新战略机器人产业研究所最新数据,2018年上半年类kiva仓储机器人出货量超7000台,Geek+、快仓、海康机器人、牧星智能、旷世艾瑞思、马路创新出货量占大头,小批量出货的有爱啃萝卜,合肥井松,井智高科、杭州科钛,台湾仁宝,无锡顺达,杭州通骋等。


仓储机器人事故频发?人机协同仍是大势所趋


从上面的数据来看,目前中国的仓储机器人正处于高速发展期领域,但其实整个行业仍处于比较早期的阶段。老生常谈,国内机器人行业怎么也绕不开核心零部件缺失,仍需依靠大量进口的问题,产业链的不成熟同时也是制约我国智能仓储机器人发展的瓶颈。


另一方面,机器人的稳定性和智能化程度还不够高。北京赛迪机器人测评工程技术中心发布的《货到人仓储机器人测评成果》显示,目前国内市场上仓储机器人不同程度的问题存在50个,其中基本参数问题6个,功能性问题14个,性能问题7个,机械电气安全问题15个,产品说明书及相关技术文件问题3个,人员、管理与运维问题5个。此外,50%的产品控制系统和上位机软件会出现崩溃现象,很多机器人产品存在障碍物检测盲区。这些问题对于仓库作业安全有着非常严重的影响。比如因机器人运行不稳定导致货架倾覆、因电池问题导致的机器人失火事件、突发事件发生时机器人没有灵敏反应机制等。


如今很物流企业并不清楚自身需求,对于智能仓储也只是一知半解。基于这种情况,很多新兴的智能仓储机器人企业面临着短期内市场不成熟的挑战。


阿里、京东入局仓储机器人


从应用行业来看,仓储机器人应用最多的行业仍然是电商快递行业,其次为快消品的仓储物流,当然如今在一些轻量制造业也开始推广应用,包括电子制造、汽配生产等领域。


仓储机器人事故频发?人机协同仍是大势所趋


亚马逊可以说是最早嗅到商机的企业,2012年,亚马逊就斥资7.75亿美元的价格收购了仓储机器人企业Kiva Systems,随后将之更名为亚马逊机器人(Amazon Robotics)。数据显示,这些机器人的工作效率是传统物流作业的2-4倍,准确率达到了99.99%。


亚马逊的成功自然吸引了国内电商巨头的入局。


2015年,阿里就在天猫超市天津仓库布局了一款命名为曹操的仓储机器人。他可以实现商品位置定义,自主规划最优拣货路径,并自动把货物送到打包台,据了解,该机器人造价高达上百万,所有系统由阿里自主研发。


近日,阿里系布局的心怡科技天津智慧一号仓库,可以实现500台机器人的联动高效作业。据了解,这是目前亚洲地区最多机器人联动投入使用的智慧仓储场景。


不仅阿里,京东也在密集的布局仓储机器人。2018年11月,京东物流联合英伟达和自主移动机器人公司Syrius推出了新款人机协作机器人“Syrius炬星AMR”,目前AMR机器人已经在京东物流的华北、华东区的3C仓库投入使用。双11期间,京东机器人仓群也已经投入使用,不同层级的无人仓数量达到50个。


2018年5月份,京东物流也首次公开了无人仓的世界级标准。据了解,京东无人仓实现了4万平米仓库上千机器人,单日分拣20万单的工作效率。


可以看出,国内的仓储机器人行业正在迎来蓬勃发展的时期。不过不管是老牌的AGV企业,还是新型的生产智能仓储机器人的企业,都需要结合现场作业的实际情况,快速地研发制造并提高机器人的安全性能,才能减小类似此次亚马逊机器人事故发生的概率。


工业机器人安全标准


其实,机器人的操作和作业安全,都是通过标准的制定来获得保障的。随着机器人价值的日渐凸显,产业化发展的不断壮大,2011年的时候,国际标准化组织(ISO)就开始致力于机器人安全方面的标准制定,同年就发布了ISO 10218“工业机器人安全要求”相关标准。


只不过当时协作机器人技术较为新颖,所以并未详细的订定规范,直到2016年ISO/TS 15066技术指南的出现,协作机器人才有了“风险评估”和“安全作业”的指导性、综合性文件保障。在ISO/TS 15066标准给定的安全保障方式中,按照协作程度的高低,机器人的安全协作形式被分为了以下四种:


其一是安全级监控停止。顾名思义就是要求机器人系统监控工作的区域,一旦有人进入该协同工作区域时,机器人停止一切动作,只有当人员离开该区域机器人才能自动恢复正常。


其二是手动引导。这种方式需要在安全级监控停止的基础之上,满足操作员能够在协同区域内执行手动引导任务,类似于现在的拖动示教。也就是说该种方式下人不仅能够安全进入协同区域,还能安全手动操作机器人。


其三是速度和距离监控。在这种协作形式下,机器人和人可以同时出现在协作区域内,但相互间需保持最小安全距离。一旦触碰到安全距离,机器人立刻停止运行,同时如果机器人速度降低,则安全保护距离可以相应缩小。


其四是功率和力限制。这种协作形式是通过传感器对人与物品的检测,一旦机器人与相应对象发生接触,机器人的速度和功率将遭到限制,使得碰撞的能量不足以对人造成严重伤害。


当前,各国普遍追求的是第四种协作形式,因为其不像前三种一样被动保证安全,而是允许与人进行亲密接触,其通过对自身输出能力的限制,从根源上避免伤害事件的发生。但是,这种方式在动态不确定的环境中保持高效安全作业并不容易。


因为没有相关标准指导哪种技术更可靠,导致市场上协作机器人的发展十分混乱。因此,虽然大方向上已经有相关标准引导,但技术、测试等细节方面仍然标准不足,这也是导致亚马逊事故发生的重要原因,同时也是人机安全仍无法保障的主要原因。


好在自去年5月以来,我国工信部已经开始针对协作机器人安全、电磁兼容和故障诊断三个方向开展了需求调研,计划编制《协作机器人力和能力传递测试方式》,将人机协作安全的标准深入到测试阶段,通过更加细化、周全的测试,来保证实用中的人机安全。


不过对于我国来说,目前协作机器人领域还处于一个非常低级的阶段,市场也尚在培育之中,国家层面的觉悟虽然很深,但行业和用户的意识仍然堪忧。


总而言之,人机安全的保护一方面靠标准的制定和细化,另一方面还需要靠人们思想意识的提升,只有从内到外将安全问题做到充分解决,协作机器人才能彻底地从牢笼中被释放出来。


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