我國(guó)已經(jīng)成為全世界負(fù)載最重的物流產(chǎn)業(yè)國(guó)家之一，目前平均每天收發(fā)的貨物已經(jīng)超過(guò)一億件，馬云甚至認(rèn)為幾年后日流量十億件將可能不是雙十一的特例，而是成為常態(tài)。

在這么沉重的物流負(fù)擔(dān)之下，傳統(tǒng)的人工管理方式已然捉襟見(jiàn)肘，事實(shí)上，人力本身就是一種瓶頸，人無(wú)法整天工作不休息、人無(wú)法在全黑的環(huán)境下工作、人很容易做出錯(cuò)誤判斷，新增物流的額外負(fù)擔(dān)，那么，用機(jī)器取代人類(lèi)，一切就可以解決了？

事實(shí)上，過(guò)去幾年由Amazon帶起的自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)物流機(jī)器人的概念，成為許多貨運(yùn)或物流行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，尤其是我國(guó)許多領(lǐng)頭的物流公司，紛紛都加入了自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的行列，希望藉此降低整體管理成本，新增管理以及物流本身的效率。

但是機(jī)器人一旦接管倉(cāng)儲(chǔ)物流，業(yè)者又有新的問(wèn)題要煩惱：如何讓機(jī)器人可以達(dá)到最大可用工作時(shí)數(shù)，降低因故障或電池充電所耗損的時(shí)間，同時(shí)又要強(qiáng)化龐大機(jī)器員工的管理便利性？

水巖科技憑借引入新電池技術(shù)，意圖從根本解決機(jī)器人的可用性問(wèn)題。

傳統(tǒng)鋰離子電池機(jī)器人面對(duì)效率瓶頸

水巖科技CEO呂江在兩年前創(chuàng)立了水巖科技，致力于倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化環(huán)境與設(shè)備相關(guān)方法的研發(fā)與供應(yīng)，呂江在接受DT君專(zhuān)訪(fǎng)時(shí)提到，完整的機(jī)器人自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)包含了四大部分，也就是機(jī)器人本體、貨架、工作站以及系統(tǒng)，把這些擺到倉(cāng)庫(kù)中，配合針對(duì)個(gè)別商品類(lèi)型的倉(cāng)儲(chǔ)管理算法，就可以打造出一個(gè)基本的自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)體系。

其實(shí)包括倉(cāng)庫(kù)、系統(tǒng)，以及貨架的設(shè)計(jì)等相關(guān)成本并不高，以水巖供應(yīng)的系統(tǒng)為例，其后端的服務(wù)器其實(shí)只要一般幾萬(wàn)塊人民幣等級(jí)的硬件就可以承擔(dān)起五千個(gè)機(jī)器人在同一倉(cāng)庫(kù)中的工作協(xié)調(diào)，而貨架等基本上雖有一定的規(guī)格需求，但成本也不高。

所以成本最高的部分其實(shí)就是機(jī)器人本身，為了要讓機(jī)器人可以隨時(shí)在最高效率下工作，且盡可能維持最高可用時(shí)間，盡量把投資設(shè)備的效益最大化，電池技術(shù)可以說(shuō)是最關(guān)鍵的議題。

呂江表示，傳統(tǒng)機(jī)器人使用的鋰離子電池存在著高危險(xiǎn)性，雖然可以做到快充，但快充所導(dǎo)致的高熱可能會(huì)導(dǎo)致電池模塊的損壞，且快充也會(huì)大大的降低電池壽命。所以使用傳統(tǒng)鋰離子電池的倉(cāng)儲(chǔ)物流機(jī)器人，多半都是依靠高電量來(lái)維持運(yùn)作，并且盡量尋求較長(zhǎng)的空閑時(shí)間來(lái)進(jìn)行充電。

但問(wèn)題來(lái)了，倉(cāng)儲(chǔ)中心通常要應(yīng)付24小時(shí)不間斷的進(jìn)出貨工作，很難有真正的空閑時(shí)間，也因此，當(dāng)有機(jī)器人必須因?yàn)槌潆姸x開(kāi)工作崗位時(shí)，勢(shì)必就會(huì)造成一定的工作效率降低問(wèn)題，而為了要彌補(bǔ)效率的損失，就必須要準(zhǔn)備高于正常需求的機(jī)器人數(shù)量，以備隨時(shí)替換，維持流水線(xiàn)的流暢。

但這么一來(lái)，就必須要負(fù)擔(dān)額外的機(jī)器人成本。

鈦酸鋰離子電池的技術(shù)特性：高可靠、低容量

呂江表示，為了解決這個(gè)問(wèn)題，水巖提出了相當(dāng)激進(jìn)的概念，那就是使用最新的鈦酸鋰離子電池技術(shù)，用高達(dá)120A/h的超大電流快充取代過(guò)去的大容量鋰離子電池應(yīng)用概念。

鈦酸鋰離子電池其實(shí)就是置換了負(fù)極材料的鋰離子電池，有值得關(guān)重視要特性有以下幾個(gè)：

首先，它的穩(wěn)定性非常高，傳統(tǒng)鋰離子電池為了達(dá)到更高的能量密度，負(fù)極絕大多數(shù)使用碳材，缺點(diǎn)在于安全性及循環(huán)壽命不好，甚至容易因?yàn)闇囟茸兓l(fā)生爆炸危險(xiǎn)。若使用鈦酸鋰材料作為負(fù)極，由于該材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，循環(huán)壽命良好；充放電時(shí)幾乎無(wú)體積變化，較高的工作電位使得它在高速充電狀態(tài)下，材料表面不會(huì)發(fā)生鋰沉積而導(dǎo)致短路，安全性極優(yōu)。也因此，鈦酸鋰離子電池可以承受極高電流通過(guò)而不會(huì)影響到壽命和穩(wěn)定性，從而確保了快速充電的效率以及可靠性。

其次，傳統(tǒng)鋰離子電池負(fù)極材料在充放電的過(guò)程都會(huì)因?yàn)殇囯x子的交互過(guò)程導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)變化，影響充放電轉(zhuǎn)換效率，一般多在3000次的充放電次數(shù)后負(fù)極材料就完全無(wú)法進(jìn)行充放電，此時(shí)電池也等同宣告壽終正寢。但是鈦酸鋰離子電池的材料特性非常穩(wěn)定，幾乎不受充放電過(guò)程的鋰離子影響，因此充放電循環(huán)理論上可高達(dá)數(shù)萬(wàn)次，根據(jù)實(shí)測(cè)，在16000次充放電之后還能維持超過(guò)80%的電容量，理論上機(jī)器人就算壽終正寢，電池仍能繼續(xù)為下一臺(tái)機(jī)器人工作。

圖丨水巖科技的物流機(jī)器人正在工作

最后，鈦酸鋰離子電池在材料結(jié)構(gòu)上，供應(yīng)鋰離子三維擴(kuò)散通道，這讓環(huán)境溫度不易影響充放電效率，理論上鈦酸鋰離子電池的電池結(jié)構(gòu)在零下50到零上60度都可以進(jìn)行正常充放電而不會(huì)出現(xiàn)任何效率上的折損或者風(fēng)險(xiǎn)。

鈦酸鋰離子電池美好的地方太多，但為何市場(chǎng)上普及率并不高？呂江提到一個(gè)關(guān)鍵原因：該電池技術(shù)的最大的短板，就是鈦酸鋰離子電池的能量密度太低，續(xù)航能力較弱，且其對(duì)鋰元素的利用率也不到一般鋰離子電池的一半。換言之，假如要用鈦酸鋰離子電池達(dá)到一般鋰離子電池的電容量，就必須使用更大量的鋰元素。鈦酸鋰材料本身成本就高，假如要設(shè)計(jì)出大容量產(chǎn)品，就要耗用遠(yuǎn)高于一般電池的材料，這也導(dǎo)致鈦酸鋰離子電池的整體成本可能要高過(guò)傳統(tǒng)鋰離子電池三倍以上。

呂江強(qiáng)調(diào)，除了鈦酸鋰離子電池的穩(wěn)定性外，促使水巖最新一代的倉(cāng)儲(chǔ)物流機(jī)器人改用鈦酸鋰離子電池的最大理由，在其可承受超大電流的快速充電能力。呂江表示，他們所使用的鈦酸鋰離子電池使用電流高達(dá)120A/h的充電座，可在六分鐘充滿(mǎn)八成電量，若繁忙時(shí)，甚至可控制在一分鐘充到可維持整天工作的能力，解決物流機(jī)器人因充電而被迫缺工的窘?jīng)r。

快充將可從根本改變自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)營(yíng)運(yùn)邏輯，強(qiáng)化營(yíng)運(yùn)彈性

呂江表示，雖然一般鋰離子電池同樣能做到快充，但他們認(rèn)為并不適合于自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)的環(huán)境中。重要理由就是傳統(tǒng)鋰離子電池材料不穩(wěn)定，用來(lái)做快充的風(fēng)險(xiǎn)太高，小則損壞個(gè)體機(jī)器人，嚴(yán)重的話(huà)可能整個(gè)倉(cāng)庫(kù)都燒了也說(shuō)不定。另外，就算使用過(guò)程都沒(méi)有發(fā)生問(wèn)題，快充也會(huì)大大減損傳統(tǒng)鋰離子電池的壽命，倉(cāng)管運(yùn)營(yíng)者最后可能會(huì)為了更換電池而疲于奔命，新增營(yíng)運(yùn)成本不說(shuō)，也大大的降低了倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

呂江說(shuō)，從傳統(tǒng)充電轉(zhuǎn)換到快充，可以用個(gè)方式來(lái)比擬：傳統(tǒng)電動(dòng)大巴用的是高容量鋰離子電池，尋常班次結(jié)束后要有比較長(zhǎng)的時(shí)間進(jìn)行充電，方可回復(fù)次日班次所需電力。而使用了鈦酸鋰離子電池取代傳統(tǒng)鋰離子電池之后，大巴可以在每次過(guò)站就進(jìn)行短時(shí)間充電，并維持全日24小時(shí)營(yíng)運(yùn)，也因此就不會(huì)有服務(wù)上的空白部分。

自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)物流機(jī)器人也是同樣的概念，透過(guò)快充技術(shù)可以確保最高的續(xù)戰(zhàn)力，即便電池即將耗光，也可在最短時(shí)間內(nèi)回復(fù)工作狀態(tài)，從而確保倉(cāng)儲(chǔ)流水線(xiàn)上的機(jī)器人可以隨時(shí)維持在最大數(shù)量，確保整體的工作效率。

新款機(jī)器人上線(xiàn)后已被驗(yàn)證遠(yuǎn)較傳統(tǒng)機(jī)器人杰出的可用彈性

呂江表示，水巖采用新鈦酸鋰離子電池的新款機(jī)器人投入使用已經(jīng)將近半年，雖然新舊款最大的差別在外型以及電池使用類(lèi)型，速度表現(xiàn)也一致，但目前在可用性及可靠性方面已經(jīng)有比舊款產(chǎn)品更優(yōu)秀的表現(xiàn)，平均檢貨能力亦超越業(yè)界平均水平。

另外，水巖的物流機(jī)器人擁有相當(dāng)高的自主能力，雖然視野小，但系統(tǒng)容錯(cuò)能力高，且設(shè)計(jì)了獨(dú)家的平衡避震系統(tǒng)，類(lèi)似汽車(chē)的獨(dú)立懸掛，可容忍不是太平坦的工作環(huán)境，確保運(yùn)送貨物的安全。水巖科技也供應(yīng)針對(duì)不同倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境設(shè)計(jì)的算法，配合系統(tǒng)內(nèi)部的效率評(píng)估系統(tǒng)，從而確保各類(lèi)型倉(cāng)儲(chǔ)管理物流上的效率可達(dá)最優(yōu)化。

水巖物流機(jī)器人的鈦酸鋰離子電池模塊來(lái)自國(guó)內(nèi)另一家創(chuàng)立七年的公司科易動(dòng)力，他們采用了業(yè)界可靠性最高的東芝電芯，從2011年推出至今達(dá)到零故障率的紀(jì)錄，配合自主研發(fā)的IMS電池管理系統(tǒng)，目前也廣被各種行業(yè)機(jī)器人及電動(dòng)交通工具行業(yè)所采用。