從倉庫地面到立庫貨架，物流行業不斷內卷，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，已在諸多行業的自動化立庫中落入現實。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，如今已在諸多行業的自動化立庫中落入現實。

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

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

     2、 “卷”空間利用率？倉庫空間有限，自動化立庫建設過程中，如何合理規劃貨位，同時確保后期擴展的便利性？這成了令許多廠商頭疼的問題。

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

     4、“卷”作業效率？企業作業量波動大，如何在波峰時期提升作業效率，同時在波谷時期減少資源浪費？這成了廠商追求解決方案持續優化的關鍵。

      面對這一系列問題，智能物流裝備廠商“卷”出了一個適應性更強、柔性化程度更高且更具成本優勢的“新寵”，那就是四向穿梭車自動化立庫。

      四向穿梭車作為近些年來興起的物流新設備，其設計概念來源于穿梭板和子母車，是一種應用于自動化立體倉庫系統中，由軌道導引并且可以自動變軌換向的智能物流搬運設備。它根據作業指令的要求，在換層提升機的協助下，通過行駛軌道完成在多層貨架貨位的貨物存取等任務，從而實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，四向穿梭車立庫對于倉庫高度、形狀等條件的要求沒有那么嚴格，建設與維護成本相對較低，且具有高效、靈活、柔性的作業特點，因而應用漸廣。

      通常來說，四向車穿梭車與貨架、換層提升機、軌道輸送線以及軟件系統等共同構成了四向穿梭車自動化立體倉庫系統。同時，根據不同的作業處理形式，四向穿梭車大致分為托盤（重載）四向穿梭車和箱式（輕型）四向穿梭車兩類。其中，前者主要面向托盤載具貨物的密集存儲領域，而后者則被較多地應用于箱式載具貨物的“貨到人”揀選場景。

      托盤（重載）四向穿梭車，主要構建以托盤為存儲單位的自動化立體倉庫，進行重達幾百公斤乃至是一噸以上的托盤貨物存取作業。它可與上位機或WMS等系統進行通訊，結合條碼識別等物流信息技術，完成貨物的存取、搬運作業，可以較為容易地實現密集存儲，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模式相比，四向穿梭車一般為多設備聯動作業，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，因而作業效率較高。2、高柔性：四向穿梭車由于具備前、后、左、右四個方向的行駛能力，在作業時更加高效靈活。同時，與堆垛機立體倉庫對倉儲布局的規整度、高度要求相比，四向穿梭車系統可適用于倉庫高度較低、異形建筑等不規整布局環境，并通過增加或減少四向穿梭車和換層提升機的配置數量，來滿足不同客戶在具體的倉庫面積、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：由于四向穿梭車的車身較薄、體積小、作業寬度窄，可在狹小的通道中自由行駛，實現在任意方向的存取操作，并無需額外的轉彎空間，適用自動密集型高層貨架，可顯著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、高性價比：傳統的堆垛機自動化立體倉庫搭建成本較高，庫位數量較少，單個貨位平均成本較高；四向穿梭車相對堆垛機而言價格較低，雖然貨架密度更大、成本更高，但單個貨位平均成本具有優勢。高工咨詢研究數據顯示，與傳統的堆垛機立體倉庫相比，四向穿梭車立體倉庫空間利用率可提高 20%以上，同時作業效率可提高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而言，四向穿梭車系統可根據企業經營情況與發展需求，通過增加四向穿梭車數量、擴建貨架等形式進行后期建設，因而具有較好的拓展性。

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

1、通過無線通訊與上位系統（如 WMS、WCS、RCS 等）進行數據交換，接收任務指令，實時反饋運行狀態和位置信息；

2、根據任務指令，輔以換層提升機的協助，在不同層級貨架內沿著專用軌道進行前后左右行駛，到達目標貨位后，通過頂升機構或貨叉機構將貨物存入或取出；

3、在完成作業任務后，返回到指定位置，等待新的作業指令。

      通過解析四向穿梭車的工作原理，我們可以發現，其關鍵技術主要包括定位技術、控制系統、無線通訊技術、調度系統和供電技術等。

1、定位技術

      由于四向穿梭車在固定軌道上行駛，雖然不需要導航系統，但其作業對定位精度要求較高，一般需要控制在3mm以內。當前市面上，四向穿梭車主流的定位方式有條碼定位、RFID定位和光電開關定位等。條碼定位：在貨架行走軌道上布置條碼標簽，通過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的位置。該定位方式布置簡便、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，四向穿梭車通過傳感器識別定位檢測點、讀取RFID芯片來確定車體的位置。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。光電開關定位：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的底部，反射板設置在巷道入口處，當四向穿梭車行駛至巷道入口處，對齊反射板后，將根據不同的反射板反饋2進制碼給PLC控制器，即通過光電反射組合精準確定四向穿梭車的位置。與條碼定位、RFID定位相比，在保證定位精度的前提下，光電開關定位具有結構簡單、便于實施和維護的特點。

2、控制系統

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

3、無線通訊技術

      如何在密集的貨架與多臺設備運行的環境中實現實時可靠的通訊，對于四向穿梭車系統的穩定高效運行尤為重要。目前，市面上的四向穿梭車主要采用Wi-Fi、Zigbee等無線通訊方式，上位控制器通過無線通訊模塊向四向穿梭車下達任務指令，任務指令傳遞至PLC處理后轉變成具體的控制信號，并輸送至驅動控制模塊，進而完成相應的作業動作。

4、調度系統

      在四向穿梭車系統中，普遍存在多臺小車同時作業的情況，而調度系統通過對小車進行車況識別、小車選用、路線規劃等作業調度任務，可幫助四向穿梭車系統提升整體運行效率。未來，四向穿梭車調度系統會面臨更多場景融合、更多設備接入、更復雜的全局任務、更高效穩定的節拍要求等現實挑戰，將不斷結合物聯網、AI算法以及5G技術實現更強的自主性及邊緣計算能力，發展更加智能化、集群化、協同化的調度系統。

5、供電技術

      目前，市面上常見的四向穿梭車供電方式主要有電纜供電、電容加滑觸線供電、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，由于作業距離通常較遠，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，而超級電容的發展則對此有很好的改善。