En artículos anteriores, hablamos
sobre el desarrollo del campo de la robótica por parte de Sberbank ,
robots colaborativos y
exoesqueletos . En esta charla sobre robots logísticos.
Foto: Sberbank¿Qué es un robot logístico?
La Federación Internacional de Robótica clasifica los robots de logística como un robot de servicio
profesional y los llama sistemas de logística.
Según la
norma ISO 8373: 2012 , un robot de servicio profesional es un robot que realiza un trabajo útil para personas y equipos, excluyendo las tareas de automatización industrial, y se utiliza para beneficiarse de la prestación de diversos servicios.
Por lo tanto, el robot logístico es un mecanismo programable de accionamiento móvil diseñado para controlar el flujo de mercancías, su transporte, procesamiento y envasado. Por lo general, los robots logísticos se instalan en:
- entornos industriales para mover objetos de todo tipo entre máquinas, puntos de transferencia o almacenes;
- entornos no productivos, como almacenes, centros postales y logísticos, en hospitales u otros edificios públicos para el transporte, la entrega y la transferencia de mercancías;
- en áreas abiertas: en puertos, aeropuertos y centros de transbordo, así como para superar el problema de la "última milla" en la entrega de bienes a los consumidores finales
¿Cuál es su valor y utilidad?
Los robots logísticos se desarrollaron debido al hecho de que con su ayuda es posible reducir costos y aumentar la eficiencia de las empresas.
En un entorno industrial, los robots pueden reducir la necesidad de mano de obra humana, reducir la cantidad de errores cometidos por humanos, aumentar la seguridad en los lugares de trabajo y aumentar la precisión del inventario y la contabilidad de bienes / piezas al evitar que las personas realicen tareas rutinarias y automaticen los procesos logísticos.
Los robots para entornos industriales se pueden utilizar en empresas / fabricación flexibles para resolver una amplia gama de tareas:
- mover productos a través de procesos de producción, proporcionando entrega justo a tiempo (JIT): entrega de piezas al punto de procesamiento / ensamblaje en el momento adecuado;
- entrega de piezas para montaje;
- recogida de pedidos: traslado de los productos pedidos al área de carga del remolque para su envío;
- entrega justo a tiempo (JIT): entrega de piezas al punto de procesamiento / ensamblaje en el momento adecuado;
En entornos que no son de producción, se utilizan robots tipo mensajería, que benefician tanto a los dueños de negocios como a sus clientes debido a:
- disminución en el tráfico del almacén;
- reducir el riesgo de accidentes y congestión;
- mejorando la confiabilidad de la empresa en su conjunto y eliminando errores relacionados con el factor humano;
- aumentar la productividad empresarial;
- aumentando la disponibilidad y flexibilidad de los servicios, reduciendo los costos de transporte y el tiempo (para los clientes).
El robot de mensajería, como regla, realiza las siguientes acciones:
- detección / detección de objetos para el transporte (a veces usando a una persona presionando el botón para llamar al robot);
- carga y transporte de objetos;
- optimización y adaptación de rutas de transporte;
- clasificación y contabilidad de objetos (permite aumentar la precisión de la contabilidad de activos materiales);
- descarga de objetos en la zona de destino;
El segmento B2C representa aproximadamente el 50% del mercado total para la entrega de productos, según un estudio de
McKinsey & Company . Se espera que el uso de vehículos de entrega no tripulados reduzca los costos de envío B2C a la mitad, según el mismo estudio. Para los clientes de servicios de comercio electrónico, la entrega de productos por robots traerá una característica interesante: la capacidad de elegir el momento exacto de entrega de los productos a través de la aplicación de la tienda (si hay tal función y robots gratuitos cerca).
En el futuro, los vehículos no tripulados para el transporte de mercancías reducirán el costo de los salarios para los conductores, aumentarán la eficiencia de la entrega de carga debido a la capacidad de los drones para continuar moviéndose sin detenerse para descansar y aumentar la seguridad del transporte al eliminar el factor humano.
Los vehículos de entrega no tripulados se pueden utilizar en toda la cadena de suministro para la logística diaria: desde el "almacén del futuro" hasta vehículos no tripulados y vehículos aéreos no tripulados para superar los problemas de la última milla. Los UAV pueden realizar:
- Logística en centros de clasificación: puertos, aeropuertos, centros ferroviarios, centros aduaneros;
- entrega de productos desde sitios de producción a centros de distribución;
- entrega de bienes a consumidores finales.
Tomemos, por ejemplo, Sberbank
Anualmente, se procesan alrededor de ochenta mil toneladas de billetes en el banco: los billetes se empaquetan en paquetes, los paquetes se empaquetan en casetes, los casetes se mueven de un punto a otro y todos los movimientos son realizados por personas. Al automatizar al menos parte del proceso, puede reducir significativamente el costo de estas operaciones, aumentar la productividad laboral, la precisión de la contabilidad y reducir la cantidad de errores.
Otro ejemplo sorprendente es la entrega de correspondencia y carga para los empleados y clientes del banco. Los clientes deben entregar tarjetas y llevar copias en papel de los documentos firmados por ellos a los centros de almacenamiento. Para cada empleado, el servicio de logística del banco entrega 20 kg de carga por mes. Dadas las características geográficas de nuestro país y la gran cantidad de sucursales de Sberbank en todo el país, la tarea de entrega precisa e ininterrumpida de productos se vuelve muy interesante para la robótica.
Es por eso que los robots de logística son una de las áreas prioritarias del Laboratorio de Robótica de Sberbank. El otro día, cerramos el conjunto al
acelerador corporativo (se aceptaron solicitudes, incluso para sistemas logísticos). Asegúrese de hablar sobre proyectos interesantes.
Condición del mercado
El mercado de robots logísticos no puede presumir del volumen del mercado de manipuladores industriales: en 2016, el número de sistemas logísticos instalados, aunque creció un 34% en comparación con 2015, ascendió a solo 25,444 unidades con un valor total de aproximadamente $ 0.9 mil millones (contra 1.8 millones de unidades de robots industriales con un tamaño de mercado de aproximadamente $ 13 mil millones).
Se prevé que entre 2018 y 2020, se venderán 190,000 robots logísticos, con un crecimiento promedio anual del mercado del 25% al 30%. Al mismo tiempo, los robots logísticos representarán el 48% de las ventas de todos los robots de servicio en 2018-2020.
Figura - Ventas de robots logísticos en 2015-2016, así como el pronóstico para 2017 para 2017 y 2018-2020 ( fuente )Los impulsores del crecimiento del mercado de la robótica logística son el desarrollo de tecnologías de inteligencia artificial, nuevos materiales, así como la reducción del costo de los robots al reducir el costo de los componentes:
- La inteligencia artificial permite reducir el umbral de entrada para los robots: ya no necesitan preparar habitaciones de una manera especial, la navegación se puede llevar a cabo sin marcadores especiales.
- Los nuevos materiales y el desarrollo de tecnologías de almacenamiento de energía reducen el tiempo de inactividad de los robots, aumentando su atractivo.
- La producción en masa de componentes permite a los fabricantes reducir los precios, lo que tiene un efecto positivo en el costo de toda la solución.
Historia de desarrollo
Los robots logísticos comenzaron su procesión relativamente recientemente y mucho más tarde que sus contrapartes industriales. Hasta hace poco, solo los robots industriales estaban muy extendidos. No podían moverse, eran ciegos, relativamente irracionales y realizaban los mismos movimientos una y otra vez miles de veces al día con un alto grado de precisión y repetibilidad. Para muchos procesos de fabricación simples, como soldar o transferir piezas, estas habilidades son necesarias. Sin embargo, para resolver problemas logísticos, la alta precisión y la repetibilidad no son suficientes: el robot no solo debe actuar, sino también comprender el mundo, construir comportamientos dependiendo del entorno que cambia dinámicamente, tomar decisiones de la manera más óptima.
El robot logístico debe manejar una amplia gama de diferentes productos / piezas en un número infinito de combinaciones. A pesar de la complejidad de la tarea, esto se puede lograr si el robot puede poseer las habilidades descritas anteriormente: sentir el mundo, construir modelos, tomar decisiones y actuar de acuerdo con las circunstancias.
Las primeras muestras experimentales de robots móviles inteligentes comenzaron a aparecer alrededor de la década de 1960.
Shakey
Uno de los primeros fue el
Shakey the Robot , desarrollado en el Centro de Inteligencia Artificial del Instituto de Investigación de Stanford (ahora llamado SRI International).
Figura - Shakey Robot ( fuente )El robot estaba equipado con una cámara de televisión, un telémetro óptico y sensores de colisión. Pudo moverse en espacios de oficina y distinguir entre objetos especialmente pintados.
Shakey, el robot, fue el primer robot móvil de uso general que tuvo el comienzo de la inteligencia artificial. Si bien se debe instruir a otros robots en cada etapa individual de una tarea más grande, Shakey podría analizar los equipos y dividirlos en partes principales por su cuenta gracias a un
programador especialmente diseñado.
El proyecto Shakey reunió la investigación en robótica, visión por computadora y procesamiento del lenguaje natural. Los resultados más notables del proyecto son
el algoritmo de búsqueda A * , la transformación de
Hough y el método de
gráfico de visibilidad .
Hilare
Otro representante interesante de los primeros robots de IA es el robot móvil independiente Hilare. Hilare se desarrolló en 1977 en el Laboratorio de Análisis y Arquitectura de Sistemas en Toulouse, Francia. Es considerado el primer robot móvil francés capaz de trabajar de forma autónoma en un entorno desconocido, percibir y analizar el mundo y tomar decisiones basadas en el análisis.
Figura - Robot Hilare ( fuente )
Hilare es más como un moderno robot móvil / logístico. Entonces, Hilare estaba equipada con:
- sensores ultrasónicos para detectar objetos cercanos;
- telémetro láser para compilar un mapa bidimensional del entorno;
- cuentakilómetros para medir la distancia recorrida;
- cuatro microprocesadores Intel 80286 para procesar datos de sensores.
Las versiones posteriores de este robot de investigación: Hillare 2 (1990) y Hillare 3 (1999) llevaron a un progreso significativo en el campo de los robots móviles y acercaron la apariencia de los dispositivos logísticos modernos.
Figura - Robot Hilare 2 ( fuente )
Ayuda de TRC
Uno de los primeros robots de mensajería que se distribuyó en los hospitales fue el
Helpmate de TRC, desarrollado a principios de la década de 1990. En total, se pusieron en funcionamiento unos 100 robots. Helpmate entregó alimentos, medicinas, etc. a los pacientes. El principal éxito del proyecto fue la liberación de personal calificado de las tareas de mensajería. El sistema se adelantó a su tiempo y allanó con éxito el camino para varios sistemas de mensajería en hospitales y en interiores.
Figura - TRC Helpmate ( fuente )Ejemplos de sistemas modernos.
Robots logísticos para entornos de producción.
A pesar del alto número de proveedores de robots de almacén, los robots de almacén totalmente autónomos (capaces de moverse sin una preparación especial de las instalaciones) se han utilizado relativamente recientemente. Muchas empresas se están desarrollando activamente en esta área.
KUKA OmniRob
Por ejemplo,
OmniRob de KUKA (Alemania) implementa el concepto de un manipulador móvil para resolver las tareas de capturar y transportar piezas y bienes. El robot es una plataforma con un manipulador montado con una pinza. Una característica distintiva de la plataforma son sus ruedas, las llamadas
omni-ruedas , que tienen la capacidad de moverse en diferentes direcciones.
Figura - KUKA OmniRob ( fuente )Neobotix MM-800
Otro manipulador móvil
MM-800 de Neobotix (Alemania) tiene un manipulador KUKA de seis etapas montado en una plataforma móvil. Plaftorma proporciona duración de la batería por 10 horas. MM-800 se utiliza en la fábrica de AUDI en Ingolstadt.
Figura - Neobotix MM-800 ( fuente )Robots logísticos para entornos no productivos.
Amazon Robotics (sistemas Kiva)
Un ejemplo sorprendente de la exitosa creación e implementación de robots de logística de almacén es
Kiva Systems , que luego fue comprada por Amazon y renombrada Amazon Robotics. La compañía fue fundada en 2003 y en 2008 ya había implementado su solución para tres grandes clientes.
Figura - Amazon (Kiva) AGV ( fuente )
Los robots de la compañía son plataformas móviles con una capacidad de elevación de 500 y 1,500 kilogramos, equipados con sensores infrarrojos para evitar colisiones, una computadora a bordo y comunicación inalámbrica con software de administración basado en la nube. Todos los robots tienen baterías a bordo y deben recargarse una vez por hora durante cinco minutos.
Para resolver los problemas de acelerar y simplificar la entrega de mercancías, Kiva ha desarrollado su propio enfoque para la organización del almacén. Todos los productos se almacenan en bastidores especializados. Al ingresar un pedido, el sistema encuentra el robot más cercano y lo envía al estante con los productos necesarios. Los robots se mueven alrededor del almacén siguiendo los códigos QR colocados en el piso. Cuando el robot alcanza un punto predeterminado, ingresa debajo del mostrador, lo eleva con un mecanismo de tornillo especial y se lo lleva al operador para que emita mercancías.
SwissLog RoboCourier
Los robots SpeciMinder y RoboCourier de SwissLog son plataformas móviles compactas e independientes que se mueven libremente en entornos típicos estacionarios y de laboratorio. Las plataformas están equipadas con lugares para la instalación de carga y pueden entregar mercancías de manera autónoma a los destinatarios especificados.
Dibujo - SwissLog RoboCourier ( fuente )Los robots están equipados con interfaces para la integración con puertas y ascensores para moverse entre habitaciones y pisos, un sistema de navegación láser para la planificación dinámica de trayectorias y evitar obstáculos. SpeciMinder y RoboCourier pueden trabajar de forma independiente: no necesitan un servidor de gestión, las tareas de navegación y planificación se pueden resolver a bordo de los robots.
Remolcador Aethon
Aethon (EE. UU.) Ofrece un enfoque diferente. Se basa en una plataforma móvil compacta en la que se pueden acoplar carros para almacenar y transportar diversos productos hospitalarios (platos, medicamentos, ropa de cama, muestras de sangre, productos farmacéuticos, etc.). Las plataformas se pueden acoplar a todos los carros compatibles para reducir el tráfico y aumentar la eficiencia del sistema (por ejemplo, el carro puede ser transportado en un transbordador: una plataforma lleva el carro a un cierto punto, luego otro carro es conducido por otra plataforma). Se alega que hay más de 500 robots en funcionamiento en unos 450 hospitales, que entregan más de 5 millones de entregas por año.
Figura - Aethon TUG ( fuente )
Robots logísticos para espacios exteriores.
Numerosas startups desarrollan y ofrecen vehículos aéreos no tripulados, conceptualmente o en tierra, para reducir costos y acelerar la entrega de bienes al consumidor final. Entre ellos: SideWalk (asociación con DHL),
Starship (creado por los ingenieros fundadores de Skype) y
Dispatch (MIT / UPenn).
Dibujos - Nave espacial y despacho llevar robotsStarship puede transportar cargas de hasta 10 kg, y el Carry Dispatch puede transportar cargas de hasta 50 kg. Estos robots se utilizan para entregar productos a no más de 30 minutos del centro de distribución local y pueden entregar paquetes pequeños, comestibles, pizzas, etc.
Entre el desarrollo de sistemas de entrega que utilizan vehículos aéreos no tripulados, se pueden distinguir
Amazon Prime Air Delivery ,
Drone Delivery Canada y
JD.COM . Todos ellos, con diversos grados de éxito, resuelven el mismo caso: la entrega rápida de productos de pequeño tamaño y peso desde tiendas en línea a clientes que utilizan vehículos aéreos no tripulados. Amazon realizó su primera entrega comercial el 17 de diciembre de 2016. Drone Delivery Canada está desarrollando su sistema de gestión y despacho de drones en un aeropuerto de EE. UU.; JD.COM ha comenzado a entregar mercancías a las zonas rurales como parte de una operación piloto.
Dibujo - Amazon Prime Air , Canada Drone Delivery , JD.COMNueva tecnología
¿Dónde mirar y en qué dirección desarrollar su propio producto?
IoT
Los robots viven en un mundo digital, y para su trabajo más eficiente y significativo es necesario difundir el mundo digital al físico tanto como sea posible. Los nuevos conceptos de digitalización de medios y redes (IoT, Industry 4.0) pueden llevar la automatización empresarial a un nivel mucho más alto.
Autonomía
Mejorar la productividad, la velocidad y la navegación totalmente autónoma sin una preparación especial de la sala ayudará a reducir el umbral para que los clientes ingresen al producto.
Disponibilidad
La mayor disponibilidad del sistema debido al menor tiempo de carga de los robots, así como al aumento de la confiabilidad de los dispositivos ayudará a atraer clientes.
Simplicidad
La configuración y configuración rápidas e intuitivas, la facilidad de mantenimiento y la facilidad de uso ayudarán a reducir el umbral de entrada y atraer a los clientes.
Inteligencia artificial
Los robots ya han aprendido a montar por su cuenta, pero aún experimentan problemas con el reconocimiento de patrones en condiciones difíciles. El desarrollo de tecnologías de percepción permitirá a los robots producir un ciclo completo de pedidos de ensamblaje desde almacenes sin intervención humana. Esto reducirá el tiempo de preparación de los pedidos y el costo de mantenimiento del almacén.
Colaboración
La capacidad de trabajar junto al personal y realizar tareas en el mismo espacio que una persona le permite personalizar los procesos de producción y logística.