用于自主内部物流车辆的计算机模块

Teva 制药工业有限公司旗下的 Transpharm Logistik 是德国最大的医药品分销商，它依靠来自 Toolify Robotics 公司的专用模块自主机器人来挑选促销物料，Toolify Robotics 公司是乌尔姆科技大学的一家初创公司。Transpharm 使用的机器人基于嵌入式计算专家康佳特提供的计算机模块。

方案一瞥

工业机器人是工业 4．0 的基石。但由于开发和实施定制的机器人解决方案成本高、耗时长，许多想要投资的中小型公司望而却步。除了生产，内部物流也是如此。这就是初创企业 ToolifyRobotics 开发 Xito的原因，Xito 是一个开放的、独立于制造商的模块化系统，应用于自主内部物流车辆和移动装卸机器人。它与康佳特的计算机模块相结合，为定制、灵活且低成本的自动化解决方案开发铺平了道路。

长期以来，物料搬运过程的自动化一直驱使着内部物流部门创新和投资。在许多区域，可以使用多种材料处理解决方案实现流程自动化，以加快材料和货物流动，缩短工作流程。但也有一些领域无法通过安装固定输送机技术轻松实现自动化。因此，并非每个仓库都能成为自动化的高架仓库。只有通过吞吐量证明相对较高的投资是合理的，存储机架是高度标准化的，这才是可行的。

图说： Transpharm 已将传统的订单提货车替换为自动驾驶的提货车

然而，由于 Transpharm Logistik 的促销产品变化频繁，且形状、尺寸和重量各异，因此，员工必须根据收件人分别挑选。Transpharm 供应链分析师 Martin Zwiebel 的任务是进一步优化提货和交货流程。“工作人员用笨重的手推车挑选促销品，”Zwiebel 说道。他们配备了平板电脑，甚至还配备了灯光拣货系统，从整个仓库收集单个物品，然后将挑拣好的货物用手推车推到包装部门，在那里，促销产品已做好发货准备。“在寻找更快更简单的解决方案时，无人驾驶交通系统显然具有显著优势。”这位分析师继续说道，“因此，我们需要价格合理的机器人手推车，它可以按照预先确定的优化路线自动找到通往下一个存储区的路，成为工作人员的忠实、有用的帮手。”

兼容性是关键

Martin Zwiebel 决定测试开放的、独立于供应商的平台 Xito。Xito 是 ToolifyRobotics 的一个模块化构建块系统和软件生态系统，用于定制自主内部物流车辆和机器人的设计、接口管理、实施和操作。它是由几所大学开展的一个联合项目的产物。新成立的 Toolify 公司作为乌尔姆科技大学的衍生公司，把概念发展成为一个可上市的解决方案。Martin Zwiebel用它轻松组装了一个符合自己想法和要求的定制自动拣选车。“我能够从 Xito 市场中挑选最合适的组件，并将它们连接在一起。”Zwiebel 热情地说。如今，Xito 市场为各种自主运输物流和移动取放机器人应用提供了 50 多个硬件构件，包括导航、增强或虚拟现实、定位、智能避障、语音和对象识别、RFID 阅读器，甚至抓取和定位。

图说： Toolify 的 Xito 是一个开发工具包，可轻松构建自主机器人，如物流车辆和运输机器人，具有可选的拾取和放置功能。

有广阔应用空间的机器人技术和自动化

Transpharm 现在有了一个协作式移动机器人，它可以自动跟随挑拣员到下一个相关位置。一个使用多个机器人的试点项目获得了工作人员的广泛好评：自那时起，他们就爱上了机器人的协助，因为这意味着他们不再需要用手推沉重的拣选车。

就像以前一样，拣选从一个特定起点开始，不同的是，现在有了一个自动驾驶的机器人手推车，装有货物与拣选员随行，而不再需要像推购物车一样推拣选车。所有拣货完成后，他们将机器人和拣货物品一起送到包装部门。机器人手推车会遵循优化的预定义路径自动到达目的地，或在仓库里四处行驶。一个新的空载机器人在起点等待，为下一个拾取任务做好准备。

Martin Zwiebel 证实：“Xito 使自动物流车辆的配置变得简单、快速和经济，完全适合我们的特定拣货任务。一切都那么完美。然而，如果没有像 Xito 这样的开发工具包，单个组件往往缺乏所需的兼容性，因此，开发一个可用的软件和硬件解决方案需要高昂的成本——往往超过中小型公司的支付能力。”

根据需求，Xito 可为用户节省大量的开发和实施时间，最高可达传统解决方案 75％。这是因为它们可以使用简单、便宜的标准组件，如果没有 Xito 开发工具包，这些组件将无法相互通信。另一个优点是：工具包的各个构建块可以重复使用，也可以用不同方式进行组装。这使得以前需要极高吞吐量和可扩展性来抵消成本的解决方案变得可行。在 Transpharm 的仓库，三辆这样的自动拣选车足以处理促销产品。

图说： 为了特定任务的智能应用，Toolify开发该套件采用嵌入式计算专家康佳特提供的计算机模块，具备灵活的可扩展性。

模块化套件需要模块化处理器

Stampfer 博士解释说：“Xito 的集成能力和高级模块化需要一个类似的模块化和灵活的硬件架构作为核心组件。”各个 Xito 解决方案所需的计算性能取决于模块化组件的组装方式。因此，该平台部署了计算机模块，因为它们允许灵活地扩展计算能力。除了特定任务的负载平衡之外，它还有助于特定应用程序的价格与性能的平衡。

可支持的最新计算机模块为 COM Express compact，基于第 11 代英特尔酷睿处理器（Tiger Lake）。它们的性能可扩展到英特尔酷睿 i7。对于低功耗或成本敏感的应用，也有基于英特尔 x6000 英特尔凌动、赛扬和奔腾处理器（Elkhart Lake）的模块。基于这种新的处理器技术，开发人员可以就 15 种不同的性能级别扩展其应用。此外，还可以使用其他处理器平台创建更多的变体，得益于 COM Express 模块标准，它们是准引脚兼容的，因此可以跨所有处理器架构进行扩展。对于特别恶劣环境中的机器人应用，有专门为－40℃至 85℃的延展温度范围设计的模块。这扩展了物流应用的机器人领域，从冷库一直延伸到大型面包店，在那里，机器人被用于在烤箱附近推动带有新鲜烘焙食品货架的手推车。

图说： 基于英特尔®凌动®x6000E、英特尔®奔腾®和赛扬® J 处理器的新 conga－TCA7 模块有 8 种可扩展的变体，专门为节能和／或成本优化应用 而设计。

通过使用具有实时功能的虚拟机监控程序技术（Hypervisor），可以进一步扩展这些选项。事实上，Real－Time Systems 虚拟机监控程序的支持是康佳特所有 x86 计算机模块的标准。这些创新的虚拟机监控程序支持多个操作系统，包括实时操作系统（RTOS）和标准操作系统（GPOS），如微软? Windows®或 Linux，可在 x86 多核处理器上并行运行，同时保留其硬实时特性。这使得位于 Xito 机器人核心的模块化康佳特系统可高度配置，可用于各种任务和子系统。

图说： 康佳特模块采用第 11 代最新英特尔酷睿处理器（Tiger Lake），温度范围扩展至－40℃至 85℃

价格好，改善空间大

机器人技术蓬勃发展，但许多中小型公司无法承受巨额投资成本。Dennis Stampfer 解释道：“我们让机器人解决方案的开发变得更简单、更可持续，让小公司也可以从这项技术中获益。” 这样的灵活性和模块化得益于康佳特的计算机模块。

Martin Zwiebel 估计 Transpharm 通过新的机器人解决方案将其生产率提高了 20％至 25％。现在，他已经在计划下一步与 Xito 合作的项目。“冷藏拣选面临着类似的挑战：由于产品组合不断增加，因此流程必须更加灵活。此外，普遍存在的空间限制不允许使用传统的输送机技术实现自动化。” 他还看到了 Xito 系统在生产和质量保证方面的潜力，也许在未来，整个拣选过程都可以通过机器人运输系统自动实现。

Transpharm Logistik 隶属于国际知名的 Teva Pharmaceutical Industries Group 集团公司，30 多年来一直从事医药和医疗物流流程管理。从产品入库到商品管理、仓储、订单处理和交付，Transpharm 处理分销中涉及的一整套物流流程。每天有 200 万包药品离开乌尔姆的物流中心。这使得 Transpharm 成为德国最大的医药分销商。

作者： 德国康佳特 市场营销工程师 Zeljko Loncaric