跳至正文
← 全部技術文章

從樓宇到街區:機器人物流網路的設計與探索

機器人物流網路需要連線的,是載具、節點、運輸設備與軟體之間的連續交接。YOGO 從樓宇內遞送出發,研究跨樓層、跨建築以及地面與地下運輸的系統介面,使物品流轉、設備排程和服務責任能夠沿同一條任務鏈路銜接。

YOGO 物流網路構想:室內機器人、樓宇交接節點、地面運輸與地下線路相互連線。
通過交接節點,將樓宇內部的移動與地面、地下運輸聯絡起來的網路構想。

從完整運輸鏈路出發

物品從商戶到達樓宇中的使用者,需要經過裝載、運輸、暫存、換乘與末端交付。每一段移動都有起止條件,每一次交接都會改變物品位置與責任主體。系統設計要同時明確誰接收、在哪裡等待,以及什麼狀態足以讓下一階段開始,才能把多臺設備的動作接成一次連續服務。

YOGO 的工程方法先確定服務目標和運作邊界,再形成系統架構、劃分產品職責,並選擇相應技術。物流研究因此從路線與交接關係出發,同時考察設備能做什麼、介面如何連線,以及連線中斷後怎樣接續。樓內遞送與設施協同構成基礎,跨建築網路則進一步增加運輸方式和運營主體之間的銜接。

街區服務的可達性,除了商戶與使用者之間的距離,還受到營業時段、建築出入口、電梯高峰和最終交接方式的影響。從人前往服務點,到服務抵達目的地,需要同時考慮物理路線與運營安排:誰負責裝載,什麼時候維護,以及遇到需要人工處理的情況時如何接續。

讓“15 分鐘生活半徑”連線更多服務

15 分鐘生活圈關注日常需求在較短步行或騎行距離內的可達性。YOGO 的設想是在這層空間關係上增加服務連線:人可以前往服務點,物品與服務也可以向需要它們的人流動。距離、時間,以及最後如何抵達具體樓層,共同進入服務設計。

方案以支援每週 7 天、每天 24 小時的無人服務為設計目標。圍繞自動運輸,還需要建立裝載、取用、備貨、補充庫存、充電、清潔與異常處理的運營安排,分別明確責任與時段。這樣才能把服務放進白天高峰和夜間低峰的完整節奏中研究。

道路與建築規劃決定了網路的接入條件。交接開口、車輛停靠位置、電梯接入點和暫存空間,需要與人員出入口、既有交通及維護空間共同安排。將這些位置提前納入設計,可以減少後期用局部設備改造彌補整條路線缺口的工作。

以人為中心、箭頭向外延伸的示意,表達人員前往不同服務點。
人前往服務點
以人為中心、箭頭雙向連線的示意,表達人員出行與服務抵達人相結合。
服務也能抵達人

從目標場景反推系統設計

從目標場景反推系統設計,需要先定義一段完整服務:運輸什麼、由誰發起、經過哪些空間,以及怎樣確認送達。隨後將其分解為運輸、儲存、交換和資訊處理職責,形成設備之間可以實施和驗證的介面,而非先選定單臺設備再尋找應用位置。

例如,一件物品需要跨越兩棟建築送達使用者,就包含樓內彙集、樓宇間運輸和目標樓宇內分發。系統設計先識別這些階段之間的交接點,產品設計再對應機器人、交換站、載具與軟體,研發和驗證則共同檢查它們之間的介面。

系統研發覆蓋工業設計、機械、電子、作業系統、演算法、通訊、雲服務與應用系統。YOGO 將這些領域納入整體研發範圍,圍繞同一載具和同一任務協調介面:機械結構決定怎樣交接,控制系統決定何時動作,軟體記錄交接結果並組織後續運輸。

六個相互連線的系統研發範圍

室內機器人
承擔樓層平面移動、物品承載、接近交接位置,以及與電梯相連的室內路線。
建築物聯網
連線電梯、閘機等設施,讓設備動作與建築通行狀態相互配合。
室外運輸
連線不同建築的地面路線,並組織兩端的停靠與交換。
服務與交易應用
連線使用者與商戶,讓需求發起、訂單處理與實際物品運輸建立聯絡。
機器人管理
組織設備任務、可用狀態和共享路線,同時考慮通訊條件與群組協作。
交通樞紐
以儲存與交換介面連線前述運輸環節,讓帶載的物品能夠繼續流轉。

用標準 BOX 連線不同運輸環節

標準 BOX 是網路中的共同載荷單元。它既容納物品,也為機器人、交接機構與儲存位置提供一致的處理物件。運輸方式可以沿路線變化,載具則保持可識別、可定位、可承載,使系統介面圍繞同一物理物件建立。

共同介面讓 BOX 連同內部物品在不同設備之間流轉,減少換乘時重新裝卸內容物的需要。介面標準應覆蓋外形與定位基準、載荷與重心、固定與釋放,以及身份和狀態確認。只有機械配合與資訊關聯同時成立,接收設備才能確定接到的是哪一個載具、對應哪一段任務。

標準載具研究需要明確的介面
介面需要解決的問題
尺寸與定位載具如何適配機器人、交接開口和儲存位置,並提供一致的對接基準?
承載與固定如何考慮載荷、重心、運輸中的物品移動,以及載具的鎖定與釋放?
識別與狀態如何把實際載具與內部物品、目的地和當前任務關聯,並在交接前後保持一致?
存取與隔離誰可以裝載和取出物品,哪些物品需要單獨的處理、清潔或隔離條件?

標準化需要先確定服務範圍。餐品、包裹、辦公物資與回收物的裝載方式、清潔要求和存取條件可能不同。研究的重點,是找出可以共用的介面,以及需要保留給具體載具或服務的差異。

交接節點連線移動與等待

YOTATION 在物流架構中承擔接收、暫存和交換職責,是不同運輸階段之間的節點。其設計既包括載具如何進入、存放和交出,也包括位置分配、接收確認與後續設備的銜接。節點位置和可用容量會直接改變路線組織及設備等待方式。

暫存把前後設備的到達時間適度分開。樓內機器人等待電梯時,樓間運輸設備仍可按自己的路線組織任務;兩者在節點交換載具。緩衝能力受儲存位置和物品停留時間限制,節點接近滿載時還需要調整上游發運,避免等待持續向前一段鏈路傳遞。

把一次交接設計完整

  1. 接收

    發起物理交接前,核對送入載具對應的任務,以及接收位置是否具備條件。

  2. 暫存

    讓儲存位置與載具、目的地及相關取用條件保持關聯。

  3. 交出

    明確後續運輸設備已準備接收,再協調機械動作與載荷釋放。

  4. 接續

    確認交接後的實際位置,並依據這一結果推進下一段運輸。

交接確認應對應具體物理結果:對接完成、載具移動和載具到達接收位置,是相繼發生的不同事件。研發時需要為它們分別確定感知與回饋條件,並保留與任務、設備及儲存位置的關聯。發生中斷後,才能依據實際位置選擇恢復步驟。

自動存取與雙向服務

自動存取系統 AS/RS(Automated Storage and Retrieval System)為物流節點提供有組織的接收與儲存方式。物品在接近目的地的節點等待下一段運輸或人員取用,服務節點再銜接裝載、送達和收取。系統設計需要同時明確儲存單元、運輸介面與使用者存取方式。

方案同時考慮雙向物流,以及機器人和人員對節點的使用。送達使用者、按需收取物品、退回原點和空載具迴流,都屬於相互關聯的流轉方向。因此,位置分配與存取條件需要和機械交換一起設計,讓節點能夠接續送出與返回兩側的任務。

樓宇內交通:連線樓層、電梯與機器人

YOGO 的網路構想同時考慮建築內部與建築之間的移動。不同交通環境提供的空間、通行條件和運輸能力各有特點,系統設計需要同時選擇適合路線的設備,並組織好這些設備之間的交接。

樓宇內交通由樓層平面路線和垂直連線組成。室內機器人沿走廊連線裝載點、交接節點與使用者,AIoT 介面銜接電梯和閘機。多機、多梯運作時,等待位置與通道佔用會影響任務接續,需要與設備選擇一起規劃。

整條路線的完成時間受到瓶頸環節約束。提高平面移動速度,未必能減少電梯排隊或釋放被佔用的交接位置。分析時應分別觀察移動、等待和交接,再判斷應調整機器人數量、節點位置,還是上游任務的發出時機。

YOGO 樓宇內交通示意,多臺室內機器人沿樓層路線和電梯連線進行移動。
樓層平面路線、電梯服務區域與交接位置,共同確定樓宇內運輸的可達關係。

多機器人、多電梯與多次轉運需要按可達關係分段。樓層、電梯服務區域和交接位置共同確定每段的起止點;上一段完成時,載荷位置與任務狀態應能被下一段接收。這樣的分段方式使設備可以各自服務適合的區域,同時維持整條運輸鏈的連續性。

乘梯環節需要同時組織呼梯、等待、進入和離開。進梯前確認轎廂與通行條件,出梯後銜接目標樓層路線,發生換乘時再核對下一段設備與載荷狀態。設施動作、導航和交接具有各自的完成條件,運輸流程負責將它們依次接續。

輪式機器人同時承擔樓層平面上的移動。在地下系統構想中,它們既服務高層樓宇中的使用者,也連線與主體建築通過中庭相連的低層區域。向使用者遞送物品、按需收取物品,都依賴平面路線、垂直連線和服務節點之間的配合。

人員活動高峰會改變共享空間的可用條件。電梯廳、等待點、建築出入口和交叉路線需要結合人員流向評估,明確機器人能夠停在哪裡、何時繼續,以及任務延遲後如何調整後續安排。交通組織由此與建築日常使用共同進入系統驗證。

樓宇間交通:連線送達、返回與循環

地面運輸可以結合已有道路和場地條件連線建築。它與樓內服務銜接時,會出現不同於室內導航的問題:室外運輸設備在哪裡停靠,如何與交換設備對接,以及怎樣讓交接過程與人員、車輛的通行保持合適的關係。

按運輸環境劃分鏈路,可以讓室內與室外設備分別承擔適合自己的路線;兩者通過約定的載具介面和節點連線。實際步行距離、天氣暴露、出入口開放時間,以及每棟建築的接入條件,都應納入這段鏈路的研究。

YOGO 樓宇間交通構想,建築交接站通過地面運輸和地下線路相互連線。
建築節點將室內遞送接入地面或地下運輸,再連線目標建築內的路線。

YOGO 的樓宇間交通方案同時包含地面與地下兩種連線方向。兩者都通過儲存與交換節點銜接樓內運輸,讓載荷從一棟建築離開,完成樓宇間的一段移動,再進入目標建築繼續流轉。這是跨建築自動循環所要組織的系統關係。

YOTATION 將室內與樓間設備的運作邊界分開,通過同一載具介面交換物品。節點需要同時滿足機械對齊、可用接收位置和交接確認條件。兩側設備無須採用相同移動方式,但必須對載具身份、承載狀態和交出結果形成一致認識。

返程決定載具與節點能否持續週轉。空 BOX 迴流、物品退回和按需收取會佔用反向路線、儲存位置及能源;若只評估單次送達,容易忽略下一輪任務所需的載具供給。因此,跨樓研究應觀察完整循環中的載具分佈與節點佔用,而非僅比較去程速度。

跨越兩棟建築的一次連續循環

  1. 起點樓宇內彙集

    裝載後的 BOX 沿樓層路線及所需電梯,到達儲存與交換節點。

  2. 樓宇間運輸

    載具銜接地面或地下運輸環節,向目標建築的節點移動。

  3. 目標樓宇內分發

    接收節點接續載具,再由室內機器人沿路線送往使用者所在的位置。

  4. 返程與迴流

    收取物、退回物品與空載具通過反向路線繼續流轉,儲存位置和任務狀態保持關聯。

地下交通系統:水平線路、服務節點與垂直連線

地下運輸方案把專用水平線路、臨時儲存節點與通往樓內的垂直交通聯絡起來。構想中的環形軌道與懸掛式載具,為研究與地面活動相對分開的運輸路徑,提供了一種空間組織方式。

YOGO 地下物流系統剖面,展示水平通道、自動存取物流節點、服務節點和兩棟樓宇內的垂直路線。
水平通道、自動存取物流節點、服務節點與樓內垂直路線構成地下系統的主要連線。
水平交通
利用適合的地下空間,通過專用通道或軌道連線區域,結合路線及佔用情況配置運輸設備。
服務節點
提供臨時儲存、接收和釋放位置,支援雙向物流,並組織機器人與人員使用的介面。
垂直交通
結合輪式機器人、樓層路線、電梯與閘機接入,向使用者遞送物品並按需收取。

地下線路同時屬於基礎設施與運輸系統。既有管線、排水、檢修通道和施工條件約束空間佈置,節點的接收與釋放能力則約束運輸組織。線路設計需要把兩類條件共同核對,避免形成車輛能夠通過、載具卻無法及時進入或離開的局部環節。

方案還探索軌道沿線不連續佈設供電與通訊裝置、由運輸單元承擔更多能源與感知職責的設計方向。研發中需要進一步明確能源來源與補能方式、通訊覆蓋、停車條件,以及故障設備如何被接近和取回。地下網路作為系統構想,需要回到具體場地進行線路與節點驗證。

地下通道車輛與專用軌道提供不同的水平運輸組織。前者通過通道連線區域,並依據線路佔用安排點到點運輸;後者以軌道和懸掛載具約束運動路徑。兩者都需要確定停止位置、節點介面和維護接近方式,選擇應依據場地及預期任務負載展開。

非電氣化軌道將更多能源與感知職責放到軌道車,減少沿線持續佈設供電、通訊裝置的需求。自發電與感知能力屬於該方向的研究內容:自發電需明確外部能源來源、轉換過程與可獲得的能量,並與移動、通訊和感知的功耗共同核對,形成完整能源收支。

YOGO 地下物流構想圖,展示環形軌道、懸掛式載具以及經過電梯廳的線路。
環形軌道與懸掛式載具構想,連線水平線路與電梯廳附近的交接位置。

軟體把分段運輸組織為任務鏈

完整系統包含面向使用者的應用、設備之間的協同,以及執行運輸的硬體。使用者看到的可能是一次服務發起和一個完成結果,背後則需要同時考慮載具、路線、交換位置和後續設備的可用狀態。

系統將設備與基礎設施按可協作的智慧代理組織:機器人報告可用性和移動條件,節點報告儲存位置,運輸環節提供通行狀態。協調系統據此判斷下一階段是否具備條件。資訊模型需要保持設備、位置和任務之間的對應,使分散的局部動作服務於同一運輸目標。

應用軟體生態連線服務與運輸

應用生態連線使用者、商戶和運營人員的不同職責。使用者需求先轉化為訂單與備貨,再形成可執行的裝載和運輸任務;運輸開始後,進度、交接和異常資訊返回對應責任人。業務訂單與設備任務需要關聯,但各自有獨立的處理階段和完成條件。

機器人管理將訂單中的運輸需求分配到可用設備和路線,並跟蹤實際執行。使用者與商戶應用、訂單處理、任務協同、設施接入和運營記錄構成完整軟體範圍;各部分通過明確的狀態與結果交接,分別承擔發起、處理、執行和管理職責。

任務、載具與交接狀態保持關聯

一次交接同時改變物品位置、承運設備和後續路線。任務、BOX 與儲存位置的關聯應隨物理結果更新,並區分已請求、處理中和已確認等階段。即使訊息延遲,系統也需要能夠指出最後一次確認的位置,避免軟體進度先於實際交接。

中斷恢復應先核對物理狀態,再決定動作。如果 BOX 已離開傳送端,而接收端尚未確認,重複發出同一動作可能造成衝突。系統設計需要提供狀態核查、受影響位置的保留,以及必要的人工介入點,使恢復從可確認的交接階段繼續。

容量與能源共同影響排程

跨環節排程需要向後續鏈路檢查接收條件。節點已滿、電梯繁忙或設備即將補能時,上游繼續發運可能只增加在途等待。排程研究應同時觀察後續容量、設備可用性與任務時效,判斷是立即出發、在節點等待,還是調整下一段運輸安排。

返程與逆向物流也需要進入這一判斷。空載具回收、物品退回與收集任務,同樣使用儲存位置、路線容量和能源。把雙向流轉放在一起研究,才能評估網路是否適合預期的全天運營節奏。

從有限鏈路開始,驗證網路連線

網路驗證宜從邊界明確的連續鏈路開始:確定起終點、載具規格、交接位置與責任主體,完成送達、返回和空載具迴流,再逐步增加設備與建築。每次擴展都檢查新介面是否改變等待、佔用和恢復條件,使局部驗證能夠支撐下一階段設計。

評估應覆蓋移動時間、資源等待、節點停留與最終交接,並觀察高峰需求、設備中斷和日常維護對完整循環的影響。平均時間之外,任務是否能夠按約定條件接續、故障後是否能查清物品位置,同樣決定網路是否適合持續運作。

鏈路時間
總時間中,移動、等待設備、節點暫存與最終交接分別佔多少?
節點容量
一段時間內有多少載具進入和離開,停留多久,位置佔滿後怎樣組織後續任務?
交接一致性
實際位置與報告狀態是否相符,中斷的交換如何檢查並恢復?
能源與維護
在哪裡補能、清潔、檢修和取回故障設備,這些工作如何影響服務時段?
共享空間
路線和等待位置如何與人員、出入口、既有交通及維護要求相互配合?
服務運營
誰裝載、誰取用、誰處理異常,物品跨運營主體或建築流轉時如何銜接責任?