对于几乎所有需要运输、储存或处理实体货物的行业来说，物流中心是供应链的一个重要组成部分。现在在这些中心完成的订单数量，以及物料搬运的类型和方法，在全球范围内都在增加。自主系统被越来越多地采用，以安全和有效地处理物流中心履行的数量和复杂性的增加。这些趋势进一步推动了自主移动机器人（AMR）的进步，它被视为未来物流中心运作的一个重要组成部分，以提高工人的安全性、灵活性、效率和生产力。

在此，我们总体上讨论了AMR，强调了实现最新一代AMR的技术以及该技术将如何影响物流供应链。

什么是AMR，在哪里使用？

AMR--与它们的前身自主机器人（AR）或自主引导车（AGV）不同--是独立移动的，而不是安装在固定位置或固定轨道上，任务有限，如机器人装配臂。AMR的移动性使这些机器人能够在工业环境中提供更广泛的服务和更大的灵活性，因为一般来说，不需要操作员或预定的路径。这种灵活性是为什么AMR现在被用于全球各地的医疗保健、农业、仓储和制造业务。

现代AMR中设计的传感器和人工智能/机器学习（AI/ML）功能使这些机器能够在真正没有指导的情况下运行，以至于它们甚至可以使用同步定位和测绘（SLAM）在有意外障碍的未知环境中导航。此外，许多这类机器的坚固设计有利于它们在危险的环境中使用，否则人类操作者就很难进行导航或完成所需的任务。

AMR的解剖

为使AMR提供这些功能，它们需要一套机载AI/ML资源、电机控制/驱动技术、电池/充电系统、传感器和无线通信能力。这些技术的每个方面都必须精心设计和实施，以实现最佳的效率、安全和生产力。

大脑：人工智能/机器学习系统

人工智能/机器学习系统涉及各种硬件解决方案的广泛开发和潜在使用，包括微处理器单元（MCU）、数字信号处理器（DSP）、现场可编程门阵列（FPGA）和图形处理单元（GPU）。在AI/ML技术被认为是有效/安全和部署之前，设计和实施基础AI/ML系统需要一套完全不同的工具。通常情况下，这些硬件解决方案中有多个被用来最有效地处理传感器数据、通信和操作移动性所需的控制系统。

一般来说，所需的响应时间、视觉系统帧率和任务的复杂性驱动着AMR的资源需求，使其发挥出特定的水平。这方面的另一个因素是开发时间和资源。AI/ML系统的这两个实施方面可以通过使用预先包装好的硬件和软件的套件或捆绑来加速解决各种AMR挑战，如3D视觉、运动控制或安全。

膂力：电机控制和电动马达技术

为了使AMR能够移动，它需要驱动技术、能量储存和能量传输/充电系统。这些系统很可能以电动马达、电池存储和电能充电的方式实现，类似于电动汽车的使用方式。对于最有效和最可靠的AMR电动马达系统，最常见的是用于驱动的无刷直流（BLDC）马达和用于操纵功能的步进马达。这与电动工具和电子机器设备中使用的技术类似，如计算机数控（CNC）铣床。这些系统需要电机驱动器和复杂的控制系统，以实现其运动和操纵控制的可靠运行。

心脏：电池和充电技术

尽管系留操作对于跟踪或固定的机器人系统是可行的，但AMR通常需要自供电。这需要机载能量存储和充电系统，这可能需要与充电器对接。锂离子（Li-ion）电池的化学成分是最常见的高密度能源存储解决方案，它具有直流快速充电（DCFC）功能，可将电网电力传输到AMR，并将停机时间降至最低。锂离子电池需要专门的充电、放电、平衡和其他电池安全/健康电子设备。虽然电子装置的充电不一定纳入AMR本身，但需要安装交流（AC）到直流（AC/DC）逆变器和DC/DC电源转换器，以便AMR对接和自我充电，尽量减少往返的能源和时间浪费。

眼睛：传感器、照相机、三维视觉

为了使AMR避开障碍物，并在作业区环境变化的情况下成功地改变路线，AMR需要一套传感器来告知AI/ML算法周围的情况。这些视觉系统是AMR成功导航、确保安全、避免损害自身、财产或货物的必要条件。这些传感器系统可以是传统的视觉光谱相机、红外（IR）相机、超声波测距传感器、激光雷达（LiDAR）、红外接近传感器，甚至是3D视觉系统。传感器数据的分辨率、采集时间和传感器的数量决定了人工智能/ML系统需要处理的数据吞吐量。通常这种处理需要在几毫秒内完成，以获得最佳性能和安全。

耳朵和嘴巴：无线通信系统

如果部署了多个AMR，无线通信对AMR与设施系统和相互之间的通信至关重要。用于这些目的的常见无线标准包括Wi-Fi®、4G LTE、BLUETOOTH®，以及现在的5G。使用的无线通信系统的类型取决于AMR和设施或其他AMR之间可能需要的数据量和通信类型。如果只是偶尔从一个集中的地点进行软件更新，4G LTE可能就足够了。如果要交换大量的数据，但不一定是时间紧迫的，Wi-Fi可能是合适的。新兴的5G解决方案有利于大规模机器类型的通信（mMTC）和超可靠的低延迟通信（URLLC）。如果正在交换时间关键的数据或可能需要确定性，它们可能是最可行的无线解决方案。

结论

AMR是许多物流中心和制造任务的未来，在这些地方，雇用人类操作员的成本太高或不安全。AMR是具有大量电子子系统的复杂机器，必须进行选择、设计、编程和集成，以实现可靠、安全和高效的AMR。