Робототехника на складе. То, что еще несколько лет назад представлялось сценой из футуристического романа, сегодня уже реальность — не сказать, чтобы привычная, но существующая параллельно с нами

Роботы на складе позволяют ускорить проведение целого ряда операций. Их разновидностей существует не один десяток; успешно внедряются и комплексные решения на основе робототехники.

Особая разметка на полу, отражательные метки, датчики на стенах и стеллажах — верные признаки того, что территория склада контролируется роботами. Нет, точнее, так: контролируется она все-таки людьми, а большинство операций выполняют роботы. Причем часто самые разные. Роботы-тележки самостоятельно перемещают палеты — а некотороые из них способны автономно перемещать палеты по территории склада — некоторые из них способны брать товары с полок и складывать их в контейнеры (или, наоборот, раскладывать). Оснащенные серводвигателями палетайзеры — промышленные манипуляторы — захватывают единицы хранения и выкладывают их на паллеты в точности с полученным заданием. Роботы-сортировщики, снабженные системой технического зрения и базой 3D-изображений, отбирают нужные предметы и идентифицируют их.

Роботы-беспилотники способны провести быструю и качественную инвентаризацию склада с высокими стеллажами: времени для этого им потребуется в разы меньше, чем бригаде сотрудников. Более того: уже два-три года, как растет популярность решений, в которых предусмотрено, что роботизированные системы управляют на складе не только другими роботами, причем разного производства, но и работающими людьми — такие предлагает, например, компания Vecna из США. Еще один тренд интралогистики — работа роботов группами: одни из них снимают товары со стеллажей, другие доставляют к точке выдачи и так далее.

При всем этом время полностью роботизированных складов пока не наступило. Согласно различным мнениям экспертов, от него нас отделяет от десяти лет до четверти века. В то же время отдельные склады такого типа уже существуют в Китае и Северной Америке — видео, снятые там, собирают в YouTube миллионы просмотров.

Пока правильнее говорить о передаче отдельных складских функций в руки или, вернее, манипуляторы — роботов. С каждым годом количество последних на складах, разбросанных по всей планете, стабильно увеличивается. Согласно даже очень осторожным прогнозам, к середине будущего десятилетия на пятидесяти тысячах складов в разных странах будут работать 4 млн роботов разного типа. Это вполне объяснимо: ведь автономные мобильные роботы (AMR) способны заменить многие привычные виды складской техники и оборудования приобретение которого требует значительных первоначальных затрат. По оценкам экспертов, к 2025 году роботизация ускорит рост рынка управления складами настолько, что его объем к этому времени будет оцениваться без малого в $20 млрд.

Роботизация в складском хозяйстве идет быстрее, в сетях ритейла темпы ее роста намного ниже (в Соединенных Штатах Америки на сей день роботизировано не более десяти процентов распределительных центров 75 крупнейших национальных сетей). Тем не менее процесс этот необратим, и уже сегодня профсоюзам приходится работать над тем, чтобы трудовые контракты сотрудников учитывали возможные риски от растущей роботизации складского сектора.

Ниже мы рассмотрим некоторые из наиболее интересных разработок в области робототехники, предназначенной для складского сектора. Начнем с опыта в этой сфере компании Amazon, заслуженно считающейся мировым лидером направления роботизации склада.

Компания Amazon Robotics (в прошлом — Kiva Systems), учитывая, что пока ни один робот не может заменить человека при наборе со стеллажей единиц хранения разного размера и формы, предложила решение, благодаря которому наборщики не бегают по складу, теряя время и наталкиваясь друг на друга, а остаются статичными. Стеллажи особой конструкции, так называемые pod, им подвозят роботы — они же поворачивают их к наборщику нужной стороной, позволяя взять тот или иной предмет. После чего робот (эта разновидность называется automated guided vehicle), ориентируясь по разметке на полу, отвозит стеллаж на место и направляется за следующим. При этом людям-наборщикам доступ в зону, обслуживаемую роботами, запрещен — они берут товары с подвозимых стеллажей, сканируют их и кладут на конвейер, не покидая рабочего места.

Для доставки стелажей к наборщику используются два вида роботов. Малые, с габаритами 60х69х30 сантиметров и весом около центнера, имеют грузоподъемность до 400 кг — и большие, работающие с весами до тонны и более. Те и другие передвигаются по складу со скоростью, сопоставимой с человеческой, и раз в час подзаряжают аккумулятор в течение пяти минут. При этом «умная» система управления складом анализирует, какие из стеллажей используются чаще, и затем располагает их ближе к рабочему месту упаковщика. При такой организации труда на складе производительность работающих на нем людей благодаря роботам увеличивается примерно вдвое.

В то же время роботы-подборщики на базе искусственного интеллекта в современном складском хозяйстве также востребованы. Компания Delft Robotics на основе разработки Delft University of Technology создала робота, способного как снять предмет и, положив в специальный контейнер, доставить его, куда требуется, так и выполнить ту же операцию в обратном порядке: взять, подвезти, поместить на стеллаж в нужном месте. Интересно, что на обратцию ему требуется несколько больше времени, чем на стандартную (взять/положить/привезти).

Робот-подборщик снабжен 3D-камерой, впечатляющим набором сенсоров и интеллектуальной системой управления на основе ROS-Industrial. А также оборудован манипулятором, который совершает движения с семью степенями свободы. В качестве наиболее сильных сторон своего робота разработчики называют его надежность и адаптивность. Возможно, именно последнее качество помогло роботу выиграть в 2016 году (тогда он имел статус разработки) соревнования Amazon Picking Challenge для складских роботов и обойти серебряного призера по очкам с большим отрывом.

Впрочем, одному и тому же роботу совсем не обязательно сочетать в себе функции подборщика и транспортировщика. Без потерь времени их может выполнять и слаженно работающая робогруппа, состоящая из двух единиц «умной» техники. Еще в 2015 году на выставке в рамках конференции IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA) в Сиэтле была продемонстрирована такая пара, состоящая из складских роботов Fetch и Freight. Первый из них берет со стеллажа нужную единицу хранения и кладет ее в корзинку второму, который отвозит ее, например, в пункт выдачи товара. Чтобы задействовать Fetch максимально и избежать простоев, вместе с ним можно использовать не один, а два робота-транспортировщика Freight. Специальное решение с web-интерфейсом позволяет отслеживать работу каждого из элементов пары или всех робогрупп в пределах склада.

Год от года возможности складской робототехники увеличиваются, что позволяет новым образцам завоевывать симпатии владельцев складских хозяйств, смотрящих на вещи консервативно и привыкших использовать традиционную спецтехнику, управляемую оператором. Новые роботы-грузчики Handle, представленные в марте нынешнего года компанией Boston Dynamics, работают быстрее вилочных погрузчиков и способны разбирать содержимое палет и выкладывать единицы хранения с поддона на стеллаж или со стеллажа на конвейер. Каждый из этих двухколесных балансирующих роботов имеет на вооружении манипулятор и вакуумный захват, а также компьютерное зрение, позволяющее ему ориентироваться на складе и выбирать нужные полки и коробки. Грузоподъемность Handle достигает 15 кг, при этом он способен работать с палетами высотой до 1,7 метра и глубиной до 1,2 метра. Способны ли они работать в одном помещении с людьми, либо же требуют выделенного пространства, компания-производитель новинки не сообщает.

Одна из трудностей, связанных с современным использованием робототехники на складе, заключается в неспособности передвигающихся по полу машин считывать информацию с этикеток товаров, расположенных на верхних ярусах стеллажей. В этом смысле большие перспективы имеют роботы-дроны, летающие вдоль стеллажей, сканируя товарные позиции и передавая их в систему или напрямую роботам-подборщикам. Используемые в современных складских хозяйствах RFID-этикетки удобны во всех отношениях, кроме одного: расстояние, на котором их можно считать, весьма небольшое, всего пара сантиметров, из-за чего считывание производится практически вплотную. Человек с лестницей, забираясь для учета товара на уровень верхних полок стеллажей, затрачивает на подъемы и спуски огромное количество времени. Решение, сокращающее его потери сразу на несколько порядков, предложили ученые из Массачусетского технологического института (MIT). Оно называется RFly и основано на использовании летающего беспилотника, способного сканировать товарные позиции с нескольких десятков метров и находить нужную с точностью до 19 сантиметров. При этом сам дрон считывающего устройства не имеет, а лишь ретранслирует сигнал.

В России перевод складов на роботизированные системы управления пока только начинается — тем не менее интересные отечественные разработки в этой области у наших соотечественников уже имеются. Одна из них предложена сотрудниками проекта Ronavi Robotics, созданного компаниями «ТехноСпарк» и «Т-Нано». Робот, состоящий из двух отдельных платформ, был сконструирован еще в 2014 году, и еще несколько лет у специалистов компании ушло на доработку изобретения.

Робот Ronavi — это две работающие в тандеме складские тележки размером один метр на пятьдесят сантиметров общим весом 180 кг. Получая запрос, он находит на складе требуемый товар, ориентируясь на метки с QR-кодом на стеллажах, а затем везет его туда, куда нужно. Ronavi способен перевозить грузы весом до полутора тонн — при этом пространство для разворота ему не требуется: благодаря специфичному устройству колес робот в нужный момент просто изменяет направление движения и едет боком. Робот может работать не только на одном уровне склада, но и перебираться с этажа на этаж на лифте. Заряда батарей ему хватает на 6 часов работы, перезарядка занимает около двух часов. Оригинальное программное обеспечение, разработанное сотрудниками компании Ronavi Robotics, позволяет осуществлять контроль работы сразу нескольких «умных» машин, направляя их движение и отдавая команду на доставку той из них, которая ближе к требуемой единице хранения. «Наша разработка, в отличие от западных аналогов, отличается большей грузоподъемностью, а также конкурентным соотношением времени „работы-заряда“, — отмечает руководитель Ronavi Robotics Андрей Евдокимов. — Кроме того, мы рассчитываем поставлять не только роботов, но и весь специализированный софт для работы роботизированного склада».

Еще одна российская разработка, предлагаемая для «умного» склада, — робот-штабелер, обеспечивающий хранение и выдачу тарно-штучных грузов весом до 50 кг. Его основа — роботизированный складской блок РСБ-50, разработанный специалистами предприятия еще в 1972 году, но нашедший свое применение уже в наше время.

Робот-штабелер обеспечивает получение отчетности в режиме реального времени. Информация о наличии и местоположении товара, формировании заказа, а также возможность введения статистических данных доступны в любое время. Кроме того, применение роботов-штабелеров позволяет уменьшить время на обработку заказа в три-пять раз и существенно повысить точность его формирования, минимизируя при этом вероятность повреждения грузовых единиц.

Это лишь некоторые из сотен образцов робототехники для складского хозяйства, известных на сей день. Одни из них — совсем недавно представленные новинки, другие являют собой готовое к использованию оборудование. Заметим, что вместе с внедрением в интралогистику робототехники меняется и само устройство склада. Появляются стеллажи с иными параметрами, разрабатываются системы навигации внутри него — все это и многое другое позволяет сделать пространство для хранения товаров более адаптивным к внедрению робототехники.