自动扫描与巡检

面向仓库和工厂自动化的自主机器人、无人机和实时定位系统

这正是机器擅长、而人容易疲劳和出错的工作。

概要:

详见下文。

自动扫描与巡检的机器人解决方案

自主机器人形态各异

不同的任务要求机器人具备不同的形状和尺寸。就像哺乳动物，外表可以差别很大（例如老鼠和大象），但内部结构仍然非常相似。

机器人也是如此：它们采用相似的架构、软件甚至电子元件，但为了高效地完成各自的工作，尺寸和形状可能差别很大。

因此请记住，所展示的只是示例。机器人可以较容易地根据您的需求和要求进行调整。请将您的需求发送至 info@marvelmind.com.

Boxie Scanner 自主机器人

用于扫描的自主机器人

我们喜欢无人机。无人机技术先进，也很酷。

然而，如果需要的是可靠、可预测、不易出故障、能踏实完成工作（即自动扫描与巡检）的方案， 自主机器人似乎是更可行的选择.

无人机的潜在问题：

自主机器人适合扫描作业

即使出现任何故障，机器人也只是停下来
机器人本质上比无人机更安全
机器人只需2D跟踪——成本低于3D
两次充电之间可工作8/16/24小时或更久
载荷功耗不成问题
扫描设备尺寸不成问题

扫描与巡检设备类型:

主要特点

优势

技术

功能

Boxie Scanner 基于 v100 机器人平台

Boxie Scanner Mini 基于 Boxie 机器人平台

Boxie 是一款小型自主移动机器人（AMR），可作为扫描、巡检和监测设备的平台、载体或牵引车，无论您的载荷是何种形态。Boxie不仅能把载荷从A点运送到B点（以及C、D、E点等）并返回，还能用内部电池为您的设备供电，并通过我们的内部无线网络接收中央控制器的指令，控制您的设备。

不妨把我们的机器人——Boxie Scanner和Boxie Scanner Mini——看作火箭：您把卫星（载荷）装上去，它们就把载荷送到您想去的任何地方。

仓库自动化：基础知识

仓库自动化与工厂自动化一样，是一个循序渐进的过程，分阶段推进，形式多样：

自动扫描与巡检方案的任务

降低库存损失的可能性
加快丢失库存的定位与找回
实现自动扫描，包括定时扫描
减少人工需求：扫描、走动、数据录入
尽量减少库存记账错误
提高库存和资产数据的质量与可靠性
提高容量利用率
提高生产率和效率

温室巡检

需要自动化的不只是仓库或工厂车间。许多其他工业领域也需要 可预测、可重复的扫描与巡检，例如温室.

温室需要监测作物生长过程，并及时喷灌或安排采收。

温室还需要详细的统计数据用于分析和预测。这需要长期采集大量数据，而且这些数据必须可信、可靠。

自主机器人非常适合温室的自动扫描与监测.

自主无人机同样可用于温室扫描。然而，无人机看似灵活、能力强，但由于技术复杂，可靠性可能较低，故障风险也较高。

零售业的自动扫描

需要对资产、库存或生长中的蔬菜进行自动扫描与巡检的，不只是工业环境或温室。这也是零售业的一项基本任务。

零售业的要求更高，因为商品在形态、形状、颜色和种类上差异很大。此外，不仅要监测商品总体上是否有货、在什么位置，还要监测其外观、包装质量等。

Marvelmind Robotics目前专注于工业应用。因此，我们目前不提供零售业解决方案。不过，用于工业应用的自动扫描与巡检方案、技术和架构，只需相对较小的修改即可用于零售业。零售环境的结构化程度较低，而且面对的是普通公众，而不是仓库或工厂中受过培训的工人，因此零售业的后端方案（图像/物体识别等）比工业应用更复杂。

传统的仓库自动化方案

传统的仓库自动化方案仍然 严重依赖人工。诚然，读取器、扫描器和跟踪器都已具备，可以对资产以及哪些工作已完成、哪些未完成进行问责和追溯。诚然，WMS和ERP提供了数据库和记录。但许多任务——真正的实物扫描和实物搬运——仍然由人来完成，有利也有弊。这项任务 仍然是劳动密集型的.

在深入探讨先进的仓库自动化方案之前，我们先简要了解一下仓库目前都在使用什么。

条码读取器与二维码扫描器

使用 条码读取器 可能是实用自动化真正意义上的起点，能够快速、可靠地处理大量库存。

条码读取器或二维码扫描器是便利的设备，但只有在无线连接到 WMS or ERP 系统后，才能真正发挥其潜力.

人仍然需要把扫描器带到资产和库存旁边读取数据。有时，资产会通过传送带或AGV运送到人面前。

有源RFID提供的是 基础的通道级实时定位系统。除非您此刻正在读取某个资产，并且知道RFID扫描器的位置，否则您无法随时知道资产的确切位置；但根据资产经过装有RFID读取器的通道的路径，您可以在一定程度上很好地确定资产的位置。

RFID读取器与RFID扫描器

The RFID 方案 分为无源RFID和有源RFID两种：

The RFID 方案在使用上与条码非常相似，但其背后的技术完全不同。RFID比条码或二维码 更灵活、更先进 。RFID标签内可以存储更多数据，而且数据可以通过电子方式更改，无需打印或粘贴。

然而，即使是无源RFID标签，通常也比基本的条码或二维码标签更贵。有源RFID标签则要贵得多，而且需要内置电池（必须定期充电或更换），或需要固定的外部电源为标签内的有源电子元件供电。简而言之，有源RFID标签比基本的条码/二维码标签复杂几个数量级。

与此同时，标签和读取器只是整个仓库自动化系统的一小部分。因此，如果考虑系统的总成本（WMS/ERP、标签及贴标、扫描器、人员、易用性、灵活性、数据可用性等），即使是有源RFID标签或 RTLS 也会成为 可行的方案.

有源RFID方案可以在更远的距离读取资产数据——距读取器数十米乃至数百米。但您仍然无法知道资产的位置，因为 RFID并不是真正的实时定位系统 (RTLS)，但您无需走近资产，就能从多个RFID标签读取大量数据。

只要安排得当，RFID（尤其是有源RFID）就是适用于多种应用的有效方案，因为它总体上能为库存和资产提供合理的问责与追溯能力。

自动扫描方案的关键要素

在深入讨论如何实施自动扫描与巡检方案之前，我们先来明确自动扫描方案的关键要素。

要素

现有方案

自动化方案

先进的仓库自动化方案

自动化的关键任务是：在一切可能的地方 消除人工作业，代之以其他方案 。这反过来会减少人为错误、降低人工和运营成本、改善客户服务，甚至提高员工满意度。

自动扫描与巡检是一项相对简单的任务 ，现代自主技术完全可以胜任；它应当把人解放出来，去从事其他不那么单调、重复的工作。

建议：先用扫描机器人取得成功，再进阶到无人机

巡检无人机

Marvelmind Robotics至少每周都会收到有关自主无人机或室内定位系统的咨询，涉及 仓库巡检用室内自主无人机、自动条码扫描或RFID读取。

这类任务的需求确实很大，人们也很希望借助无人机来满足这一需求。

在典型的自动化技术中，用于仓库巡检的自主无人机 可能是实践中实施难度很高的方案 。我们先从它谈起，然后再探讨 无人机的替代方案.

无人机总体上有哪些难点？

手动控制的无人机

用无人机扫描资产，早期且相当原始的方式是 手动飞行。这是一种直接的方案，只要飞手技术娴熟，显然就能奏效。如果后端系统已经就绪——WMS、ERP、图像或视频识别、AI等，无论采用自主还是手动无人机，各类仓库和工厂自动化系统反正都需要这些——系统就可以快速部署。

手动巡检无人机的优点

手动巡检无人机的缺点

自主巡检无人机

说到自动化，我们期望的是几乎无需人工干预就能运行的系统。我们还期望系统至少和有人参与时一样可靠、可预测。当然，它还必须更高效，否则自动化又有什么意义呢？

自主无人机 需要实时定位系统m (RTLS)才能自主飞行。它可以是一种由内向外（inside-out）的系统，采用同步定位与建图 (SLAM).

然而， SLAM 是一项适合科研的炫酷技术，但 未必是理想的选择 ，尤其是在需要完成实际任务（例如定期库存盘点）时。SLAM非常适合探索环境、构建环境地图并将其用于自主飞行。但是，一次又一次地重新探索同一个仓库，却要付出比其他定位方法更高的复杂度和更低的可靠性，这又有什么价值呢？

因此， 实时定位系统 （依靠基础设施或外部标记辅助无人机自主飞行）是 成本效益高且可靠的方案 ，适合实际落地应用。至于哪种室内定位系统更适合具体场景，则要视情况而定。

自主巡检无人机的优点

自主巡检无人机的缺点

如何构建室内自主无人机

关于如何构建室内自主无人机，详见我们的无人机页面.

以下是使用自主无人机进行自动扫描的要点：

自主无人机的室内定位系统

Marvelmind 室内“GPS”

优点：

– 厘米级精度的室内RTLS
– 可靠的RTLS方案
– 每增加一架无人机的成本低
– 基础设施可用于其他任务
– 无人机相对简单
– 精度不随距离变化

缺点：

– 需要复杂的基础设施
– 可能受超声波噪声影响

UWB

优点：

– 可靠的RTLS方案
– 每增加一架无人机的成本低
– 基础设施可用于其他任务
– 无人机相对简单
– 精度不随距离变化

缺点：

– 需要复杂的基础设施
– 精度约为超声波的十分之一
– 可能难以准确获得 Z坐标

辅助光学（二维码）

优点：

– 实施相当简单
– 有现成的软件库
– 硬件要求不高

缺点：

– 需要到处粘贴二维码标签
– 地面上的二维码容易被遮挡
– 地面上的二维码容易损坏
– 天花板上的二维码不实用
– 严重依赖照明
– 精度随距离下降

光学SLAM

优点：

– 可在未做准备的环境中工作
– 兼具定位与障碍物检测

缺点：

– 可靠性不如某些其他方法
– 比某些其他方法更复杂
– 需要先进/昂贵的摄像头
– 需要强大的处理能力/通信连接
– 可能累积定位误差
– 可能较重

SLAM激光雷达

优点：

– 可在未做准备的环境中工作
– 兼具定位与障碍物检测

缺点：

– 简单的激光雷达能力有限
– 复杂的激光雷达又重又贵
– 可能受照明影响
– 在复杂环境中可靠性可能较低

在窄巷道仓库中为自主无人机实施室内定位系统

Marvelmind Robotics首先是一家为自主机器人和无人机提供精确室内定位系统的供应商。因此，我们可以就您的室内自主无人机项目提供深入的实施指导，无论您是基于Marvelmind室内定位方案还是其他方案来构建。许多建议和要求都非常相似。

在上方的视频中，我们介绍了 NIA。如果需要同时飞行多架无人机，请使用 MF NIA 作为室内无人机定位系统。同时飞行8架以内的无人机时，MF NIA为每架无人机提供的位置更新率与单架无人机时相同。如果同时飞行的无人机更多，还可以在MF NIA的基础上提供更先进的方法。请发邮件告诉我们： info@marvelmind.com

自动扫描与巡检方案的生态系统

终端用户

– 确定需求

– 选择集成商和供应商

– 也可以自己担任集成商

集成商

– 对项目负总责

– 集成不同供应商（例如Marvelmind Robotics）的产品和方案

Marvelmind Robotics

– 为自主机器人和无人机提供精确的室内定位系统（IPS）和RTLS

– 提供用于自动巡检和扫描的自主机器人
– 与终端用户、集成商及其他供应商（例如无人机和AI供应商）密切合作

– 与条码和二维码扫描器、RFID读取器等设备的供应商密切合作

无人机供应商

——由终端用户或集成商选定。Marvelmind Robotics也可根据以往的集成经验进行推荐

——终端用户和集成商本身也可以是无人机供应商

——很多情况下，无人机由现成的基础部件组装而成：机架、电机、自动驾驶仪硬件/软件

后端/AI供应商

——负责二维码、条形码、图像和物体识别、机器学习以及RFID数据解析

——负责与WMS/ERP集成