AR技術在物流中的應用研究

鄭萍 高佳音 李牧墨

摘 要：AR是在虛擬現實的基礎上發展起來的新技術，也被稱之為混合現實。新技術對行業發展帶來的創新應用，關鍵是如何將一項新技術與行業需求緊密結合，突破或改善原有的運作模式、產品、服務、操作流程等，為用戶帶來全新的體驗，或者通過改進工藝、提高自動化程度來優化企業內部運作效率。本文將重點分析AR技術在物流領域的應用，研究其對物流作業的影響，以達到提升物流作業的準確率和效率，降低成本，提升競爭力的效果。

關鍵詞：AR技術；物流作業；信息技術；虛擬現實

1.研究背景

2014年3月，Facebook收購Oculus VR并且建立高水平的軟硬件研發團隊。隨后，各大公司都對虛擬現實設備進行投資，其中有谷歌、索尼、HTC、三星等。AR開始商業應用自此進入AR元年，雖有眾多資本和創業者涌入，但因無線網絡帶寬、網絡延遲、電池續航能力等技術的限制，讓現實與人們的預期多少有些落差。隨著5G技術的普及、物聯網的進一步發展，AR的技術門檻被逐一突破。AR技術在物流行業中會有怎樣的應用？會帶來哪些創新性改變？

2.AR簡介

2.1.AR定義

AR，英文Augmented Reality的簡稱，即增強現實技術。增強現實技術就是為你看到的任何實物增加額外的有價值的信息。增強現實技術就是通過為真實的環境增加一層計算機生成的信息，從而對物理現實進行信息的擴展。其中的信息可以是文字、圖表、影像、聲音、觸覺反饋、GPS數據，甚至是氣味。增強現實技術不僅僅是一個簡單的顯示技術，也是一種人機互動，人與物體互動的一種新的形式。

AR系統基本具備以下三個特點：

（1）真實世界和虛擬世界的信息集成。AR是在虛擬現實的基礎上發展起來的新技術，是通過計算機系統提供的信息增加用戶對現實世界感知的技術，將計算機生成的虛擬物體、場景或系統提示信息疊加到真實場景中，從而實現對現實的增強。

（2）具有實時交互性。它是一種全新的人機交互技術，利用攝像頭，傳感器，實時計算和匹配技術，將真實的環境與虛擬的物體實時地疊加到同一個畫面或空間使其同時存在。

（3）是在三維尺度空間中增添定位虛擬物體。用戶可以通過虛擬現實系統感受到在客觀物理世界中所經歷的“身臨其境”的逼真性，還能突破空間、時間以及其它客觀限制，感受到在真實世界中無法親身經歷到的體驗。

與VR技術最大的不同是將虛擬的元素加入到現實當中，因此，AR技術的商業應用比VR技術要廣泛得多，也就是說AR技術的商業價值要高于VR技術。

2.2.AR的關鍵技術

2.2.1.數據采集及優化傳輸

在三維場景事物數據采集中采用的是直接采樣技術，采樣對象包括光照、動態地形等，采樣方法有3種：

（1）運用高速攝像機，針對需要采樣的物體進行跟蹤拍攝；

（2）利用全向相機從多個維度拍攝高動態圖像；

（3）運用激光設備，完成對于時變數據的多維可控捕獲。

而數據傳輸則是利用相應的網絡節點，先計算信息傳輸概率，分析處于一定通信范圍內其他網絡節點對于信息的轉發概率，找出所有轉發概率超過其自身信息傳輸概率的節點，向其轉發信息。

2.2.2.交互與情形實時再現

觸覺和力覺反饋，對于AR技術在實踐應用中的交互接觸而言，觸覺反饋和力覺反饋是兩種常用的反饋方式，其中，觸覺反饋的基本原理，是利用專用的數據手套，在用戶使用過程中檢測其手掌形態特征，對用戶手部動作進行識別，以此來實現相應的操作。

2.2.3.跟蹤定位

跟蹤定位其基本原理是利用電磁波、聲波位置跟蹤器發射信號，測量其時間與相位差，以此來判斷被跟蹤對象的空間方位。光學位置跟蹤可以利用環境光或者跟蹤器發出的光源投影確定對象方位，不容易受周圍場景的干擾無源定位跟蹤，主要是利用陀螺配合加速器，構成慣性傳感器，獲取轉動角度和移動位置變化，通過快速刷新來完成實時定位。

2.2.4.逼真的顯示方式

當前技術支撐下的場景顯示設備主要是HMD，其中透視HMD則是AR系統的首選，相比較VR設備，增加了真實環境數據采集，將虛擬情境與現實情境融合后才會提交給用戶。

3.AR技術在物流中的應用

目前物流業面臨著成本高效率低、信息技術發展滯后、物流服務能力不足、物流資源整合不到位等問題，AR技術的應用很好的改善了一些問題。

3.1.物流實操

3.1.1.倉庫作業

在物流的倉庫作業中，最難的點在于揀貨和復核。為提高分揀的準確和效率，快速查找貨物變得十分重要。現在AR技術的使用使Pick by vision（目光揀貨）成為了可能。在既定的倉庫中提前將倉庫的信息數據錄入數據庫，將所有的庫存物品生成電子標簽，那么后期庫存管理員在確認取貨物品之后，只需戴上AR眼鏡，根據AR眼鏡給出的指引箭頭路線，便可準確的找到所需貨物。

3.1.2.包裹分揀

包裹分揀是物流過程中信息處理量最大，最易出錯的環節，想要將包裹準確分揀，需要大量業務操作熟練的人力，成本高且效率低。視覺分揀解決方案（The Vision Picking Program）借助AR技術可改變這一現狀。視覺分揀技術是通過捕捉物體外觀和條形碼進行精準識別，經過深度計算，將工作人員所需要的分揀相關信息直接呈現在移動顯示設備上員工只需穿戴一套設備即可在分揀作業中快速直觀的獲得每個包裹的分揀信息，大大降低了出錯幾率及人力成本。

3.1.3.配送裝載

在配送裝載過程中，需要兩個重要的決策，一是運輸的配載，二是根據配送的線路決定裝載的先后次序。有了AR技術的幫助和后臺運算的幫助，可以優化運輸的配載和裝載的先后順序。在待裝載區域有很多貨物，AR可以提前看到，幫助裝卸員工確定那個貨物應該裝載那輛卡車中，同時能夠幫著裝卸員工決定那個托盤先裝（后送），那個托盤后裝（先送）。這樣可以大大的提高員工的裝卸效率和準確率。

3.1.4.裝箱作業

AR設備可以替代打印貨物清單的需求并顯示裝載指令。例如，在傳送站，裝載者能夠在AR設備上獲得實時信息其確定下一個需要提取的托盤和托盤的裝載位置。同時，AR設備能顯示裝載指令以識別車內合適的目標區域，提高空間利用率。

3.2.物流優化

3.2.1.最后一公里

AR被應用的另一個重要領域是最后一公里。最后一公里是供應鏈環節的最后一步同時也是成本最高的一步。優化最后一公里能壓低產品成本并增加利潤，也是AR設備頗具前景的應用領域。

最后一米導航：在拿到要配送的包裹后，下一個任務就是找到配送地點。AR設備可以顯示類似谷歌街景的信息和相關數據庫的詳細信息。當沒有可用的公共數據庫時，AR設備也可以被用來設定標簽，由此建立起獨立數據庫。

3.2.2.提供新服務

除了幫助物流供應商優化程序，AR也能夠幫助供應商為客戶提供新的服務。

組裝和維修：越來越多的物流供應商開始為客戶提供增值服務。AR能夠培訓和幫助倉儲人員組裝各種產品，確保服務的高標準并減少客戶服務成本。AR系統也能通過監控工作流程進行質量控制并探測出組裝過程中出現的錯誤。

客戶服務：AR包裹服務應用程序能夠使客戶掃描貨品大小和重量以選取合適的物流供應商。另外，APP還能夠顯示不同的運輸和保險費用以供選擇。

3.3.物流業務學習

當AR技術應用到物流中后，眼鏡上的攝像頭可以不間斷地掃描任何可見的二維碼或條形碼，并以3D圖層的方式顯示其信息，例如這是什么貨物，最終要送到什么地方去，急需程度有多高以及特殊產品例如生鮮產品的質量情況等。無論是出錯率還是作業效率都得以大大提升。通過AR技術的使用，可以使員工培訓的Learn Curve（學習曲線）更加垂直化，極大的降低培訓的時間和培訓的支出。

4.AR在物流應用中存在的問題及解決方法

4.1.存在的問題

目前，AR技術未能更加全面發展，面臨的困難大概如下：

（1）設備受限。AR頭盔很笨重，如果加上數據線、電源接線等其他的輔助設備，重量可觀。

（2）技術性問題。AR系統的實景空間的實時生成同步性問題，借助AR技術實現攝像機的實時跟蹤與漫游的問題以及在攝像機跟蹤時，動態地實現場景中的虛實一致性外觀問題等。

（3）工作人員長時間使用會有不適。如人眼通過兩套系統來感知深度信息，一是兩眼視差，二是不同距離下人眼晶狀體的變形程度。視覺所感受到的運動信息與身體所感受到的運動信息的差異亦是眩暈感的重要原因。

4.2.解決辦法

（1）對于設備受限問題，AR的穿戴設備可通過與新技術結合拋棄儲存和運算單元與終端進行實時的數據溝通從而減輕穿戴設備的重量與成本；當無線充電技術普及后可對穿戴設備隔空提供電量，便可拋棄電池單元從而進一步減輕穿戴設備的重量與成本。

（2）對于技術性問題，越來越多的新技術可以結合使用從而改善設備。伴隨著5G技術的普及、物聯網的進一步發展，當5G技術成功普及后會大幅降低數據傳輸的延遲增加帶寬，甚至當神經網絡技術發展成熟后會直接將虛擬景象與顯示景象傳輸到大腦內。

（3）對于配戴時間長而出現的眩暈感，就在2019年2月28日中國科學技術大學生命科學與醫學部首次實現動物裸眼紅外光感知和紅外圖像視覺能力。隨著科學技術發展當這項技術達到成熟，使用AR設備將不需要在佩戴眼睛AR技術存在的一些問題就會被解決。目前要加大研發力度，使虛擬場景能夠適合眼睛的承受能力，減輕疲勞感。科學技術迅速發展，AR技術存在的一些問題被發現，只有加大該項技術的研發力度，才能更好地應用于各個領域。

5.小結

目前物流業面臨著成本高效率低、信息技術發展滯后、物流服務能力不足、物流資源整合不到位等問題。而AR技術的應用對物流作業模式創新、流程優化、實現信息化引領具有極高的價值，對于減輕員工勞動復雜度、改善工作環境具有深遠的意義。

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[5]董璐茜.VR與AR技術的發展與前景[J].科技創新與應用.2016（26）：34

作者簡介：

鄭萍（1998—），女，山東日照，漢，本科，研究方向物流管理

高佳音（1999—），女，山東德州，漢，本科，研究方向物流管理

李牧墨（1997—），男，河南南陽，漢，本科，研究方向物流管理

論文來源：山東英才學院大學生創新創業訓練計劃項目，項目名稱AR技術在物流作業中的應用研究（2018YCXC098）