從倉庫地面到立庫貨架，物流行業(yè)不斷內卷，如今靈活高速、自由變換方向地行駛在密集型貨架上的四向穿梭車(chē)，已在諸多行業(yè)的自動(dòng)化立庫中落入現實(shí)。靈活高速、自由變換方向地穿梭于密集型貨架上的物流機器人是人們對于智能倉儲的想象之一，如今已在諸多行業(yè)的自動(dòng)化立庫中落入現實(shí)。

      隨著(zhù)市場(chǎng)競爭的加劇、土地和人力等成本壓力的攀升，企業(yè)對于自動(dòng)化立庫的建設需求逐年增加，其市場(chǎng)規模也不斷擴大。在這場(chǎng)倉儲物流改造升級的熱潮中，口袋深的大企業(yè)希望作業(yè)效率能再提高，口袋淺的小企業(yè)希望投資能更具性?xún)r(jià)比，壓力的天平傾斜到智能物流裝備廠(chǎng)商這邊，在自動(dòng)化立庫解決方案上掀起了一場(chǎng)曠日持久的“內卷”之爭：

      1、“卷”環(huán)境適應性？堆垛機立庫適用較高、較長(cháng)、布局較規整的倉庫環(huán)境，當倉庫高度不足、形狀不規則時(shí)，傳統堆垛機立庫就顯得力不從心。如何為企業(yè)提供更具環(huán)境適應性的自動(dòng)化立庫解決方案？

     2、 “卷”空間利用率？倉庫空間有限，自動(dòng)化立庫建設過(guò)程中，如何合理規劃貨位，同時(shí)確保后期擴展的便利性？這成了令許多廠(chǎng)商頭疼的問(wèn)題。

      3、“卷”預算靈活度？對于許多中小企業(yè)而言，堆垛機立庫的高建設成本是一個(gè)不小的負擔。如何在預算有限的情況下幫助企業(yè)實(shí)現倉儲自動(dòng)化升級？

     4、“卷”作業(yè)效率？企業(yè)作業(yè)量波動(dòng)大，如何在波峰時(shí)期提升作業(yè)效率，同時(shí)在波谷時(shí)期減少資源浪費？這成了廠(chǎng)商追求解決方案持續優(yōu)化的關(guān)鍵。

      面對這一系列問(wèn)題，智能物流裝備廠(chǎng)商“卷”出了一個(gè)適應性更強、柔性化程度更高且更具成本優(yōu)勢的“新寵”，那就是四向穿梭車(chē)自動(dòng)化立庫。

      四向穿梭車(chē)作為近些年來(lái)興起的物流新設備，其設計概念來(lái)源于穿梭板和子母車(chē)，是一種應用于自動(dòng)化立體倉庫系統中，由軌道導引并且可以自動(dòng)變軌換向的智能物流搬運設備。它根據作業(yè)指令的要求，在換層提升機的協(xié)助下，通過(guò)行駛軌道完成在多層貨架貨位的貨物存取等任務(wù)，從而實(shí)現貨物的快速出入庫和庫存管理。相較于傳統的堆垛機立庫，四向穿梭車(chē)立庫對于倉庫高度、形狀等條件的要求沒(méi)有那么嚴格，建設與維護成本相對較低，且具有高效、靈活、柔性的作業(yè)特點(diǎn)，因而應用漸廣。

      通常來(lái)說(shuō)，四向車(chē)穿梭車(chē)與貨架、換層提升機、軌道輸送線(xiàn)以及軟件系統等共同構成了四向穿梭車(chē)自動(dòng)化立體倉庫系統。同時(shí)，根據不同的作業(yè)處理形式，四向穿梭車(chē)大致分為托盤(pán)（重載）四向穿梭車(chē)和箱式（輕型）四向穿梭車(chē)兩類(lèi)。其中，前者主要面向托盤(pán)載具貨物的密集存儲領(lǐng)域，而后者則被較多地應用于箱式載具貨物的“貨到人”揀選場(chǎng)景。

      托盤(pán)（重載）四向穿梭車(chē)，主要構建以托盤(pán)為存儲單位的自動(dòng)化立體倉庫，進(jìn)行重達幾百公斤乃至是一噸以上的托盤(pán)貨物存取作業(yè)。它可與上位機或WMS等系統進(jìn)行通訊，結合條碼識別等物流信息技術(shù)，完成貨物的存取、搬運作業(yè)，可以較為容易地實(shí)現密集存儲，但對貨架的性能要求比較高，從而在一定程度上增加了貨架成本。

1、高效率：與傳統立體倉庫中堆垛機的單機作業(yè)模式相比，四向穿梭車(chē)一般為多設備聯(lián)動(dòng)作業(yè)，且具備較高的速度運行能力、精準的定位能力和智能化的調度能力，因而作業(yè)效率較高。2、高柔性：四向穿梭車(chē)由于具備前、后、左、右四個(gè)方向的行駛能力，在作業(yè)時(shí)更加高效靈活。同時(shí)，與堆垛機立體倉庫對倉儲布局的規整度、高度要求相比，四向穿梭車(chē)系統可適用于倉庫高度較低、異形建筑等不規整布局環(huán)境，并通過(guò)增加或減少四向穿梭車(chē)和換層提升機的配置數量，來(lái)滿(mǎn)足不同客戶(hù)在具體的倉庫面積、物流倉儲成本、訂單吞吐量等方面的不同需求，具有較高柔性。

3、高密度：由于四向穿梭車(chē)的車(chē)身較薄、體積小、作業(yè)寬度窄，可在狹小的通道中自由行駛，實(shí)現在任意方向的存取操作，并無(wú)需額外的轉彎空間，適用自動(dòng)密集型高層貨架，可顯著(zhù)提高庫位數量與倉儲空間利用率高，因而具有較高的存儲密度。

4、高性?xún)r(jià)比：傳統的堆垛機自動(dòng)化立體倉庫搭建成本較高，庫位數量較少，單個(gè)貨位平均成本較高；四向穿梭車(chē)相對堆垛機而言?xún)r(jià)格較低，雖然貨架密度更大、成本更高，但單個(gè)貨位平均成本具有優(yōu)勢。高工咨詢(xún)研究數據顯示，與傳統的堆垛機立體倉庫相比，四向穿梭車(chē)立體倉庫空間利用率可提高 20%以上，同時(shí)作業(yè)效率可提高20%，運行能耗可降低30%，單元投資成本可節約10%左右。

5、可拓展性：相較于堆垛機立體倉庫整體布局形成后難以更改的特點(diǎn)而言，四向穿梭車(chē)系統可根據企業(yè)經(jīng)營(yíng)情況與發(fā)展需求，通過(guò)增加四向穿梭車(chē)數量、擴建貨架等形式進(jìn)行后期建設，因而具有較好的拓展性。

      相較于傳統的兩向（前進(jìn)和后退）穿梭車(chē)而言，四向穿梭車(chē)具有兩套輪系，分別負責貨架上X、Y方向的行駛，它通過(guò)更換輪系來(lái)完成軌道切換，從而實(shí)現在平面內四個(gè)方向（前、后、左、右）的行駛，并通過(guò)換層提升機的協(xié)助，完成垂直方向上的換層從而實(shí)現三維穿梭。其工作原理如下：

1、通過(guò)無(wú)線(xiàn)通訊與上位系統（如 WMS、WCS、RCS 等）進(jìn)行數據交換，接收任務(wù)指令，實(shí)時(shí)反饋運行狀態(tài)和位置信息；

2、根據任務(wù)指令，輔以換層提升機的協(xié)助，在不同層級貨架內沿著(zhù)專(zhuān)用軌道進(jìn)行前后左右行駛，到達目標貨位后，通過(guò)頂升機構或貨叉機構將貨物存入或取出；

3、在完成作業(yè)任務(wù)后，返回到指定位置，等待新的作業(yè)指令。

      通過(guò)解析四向穿梭車(chē)的工作原理，我們可以發(fā)現，其關(guān)鍵技術(shù)主要包括定位技術(shù)、控制系統、無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)、調度系統和供電技術(shù)等。

1、定位技術(shù)

      由于四向穿梭車(chē)在固定軌道上行駛，雖然不需要導航系統，但其作業(yè)對定位精度要求較高，一般需要控制在3mm以?xún)?。當前市面上，四向穿梭?chē)主流的定位方式有條碼定位、RFID定位和光電開(kāi)關(guān)定位等。條碼定位：在貨架行走軌道上布置條碼標簽，通過(guò)讀碼器識別碼帶上的信息，測量對應條碼的起始角度與終止角度，計算讀碼器與正在識別條碼的相對位置，另加對應條碼的偏移位置信息，從而確定四向穿梭車(chē)的位置。該定位方式布置簡(jiǎn)便、成本低，但是安裝要求高且需要定期維護。RFID定位：在貨架行走軌道上布置RFID標簽和定位檢測點(diǎn)，四向穿梭車(chē)通過(guò)傳感器識別定位檢測點(diǎn)、讀取RFID芯片來(lái)確定車(chē)體的位置。該定位方式精度較高，降低了系統控制難度，減輕了定位及安裝成本壓力，具有較好的可維護性與容錯性。光電開(kāi)關(guān)定位：該定位裝置主要由PLC、光電傳感器和反射板組成。其原理是，將光電傳感器安裝在四向穿梭車(chē)的底部，反射板設置在巷道入口處，當四向穿梭車(chē)行駛至巷道入口處，對齊反射板后，將根據不同的反射板反饋2進(jìn)制碼給PLC控制器，即通過(guò)光電反射組合精準確定四向穿梭車(chē)的位置。與條碼定位、RFID定位相比，在保證定位精度的前提下，光電開(kāi)關(guān)定位具有結構簡(jiǎn)單、便于實(shí)施和維護的特點(diǎn)。

2、控制系統

      目前，市面上四向穿梭車(chē)的控制系統主要可以分為PLC控制系統和專(zhuān)用集成電路板控制系統兩種。前者歐洲廠(chǎng)商應用較多，成本較高；而后者日本廠(chǎng)商應用較廣，成本較低。國內的四向穿梭車(chē)也主要采用了這兩種控制系統。隨著(zhù)人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，四向穿梭車(chē)的控制系統正加速結合底層路徑自學(xué)習算法，實(shí)現更為高速安全的運行、更為精準可靠的定位。

3、無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)

      如何在密集的貨架與多臺設備運行的環(huán)境中實(shí)現實(shí)時(shí)可靠的通訊，對于四向穿梭車(chē)系統的穩定高效運行尤為重要。目前，市面上的四向穿梭車(chē)主要采用Wi-Fi、Zigbee等無(wú)線(xiàn)通訊方式，上位控制器通過(guò)無(wú)線(xiàn)通訊模塊向四向穿梭車(chē)下達任務(wù)指令，任務(wù)指令傳遞至PLC處理后轉變成具體的控制信號，并輸送至驅動(dòng)控制模塊，進(jìn)而完成相應的作業(yè)動(dòng)作。

4、調度系統

      在四向穿梭車(chē)系統中，普遍存在多臺小車(chē)同時(shí)作業(yè)的情況，而調度系統通過(guò)對小車(chē)進(jìn)行車(chē)況識別、小車(chē)選用、路線(xiàn)規劃等作業(yè)調度任務(wù)，可幫助四向穿梭車(chē)系統提升整體運行效率。未來(lái)，四向穿梭車(chē)調度系統會(huì )面臨更多場(chǎng)景融合、更多設備接入、更復雜的全局任務(wù)、更高效穩定的節拍要求等現實(shí)挑戰，將不斷結合物聯(lián)網(wǎng)、AI算法以及5G技術(shù)實(shí)現更強的自主性及邊緣計算能力，發(fā)展更加智能化、集群化、協(xié)同化的調度系統。

5、供電技術(shù)

      目前，市面上常見(jiàn)的四向穿梭車(chē)供電方式主要有電纜供電、電容加滑觸線(xiàn)供電、電容加電池供電等方式。相較于電容與電池供電，電纜與滑觸線(xiàn)供電的靈活性較差，且維護成本較高，因而電容與電池的組合供電方式更為普遍。同時(shí)，由于作業(yè)距離通常較遠，電池只能作為輔助供電，電容則要保證一次充電后能完成至少一次的最遠路徑作業(yè)，而超級電容的發(fā)展則對此有很好的改善。