大福展示物理AI搬运机器人,推进半导体物流无人化
9月8日,大福(Daifuku)借“国际物流综合展2026”在东京Big Sight(东京国际展示场)举行之机召开记者说明会,介绍了半导体工厂、物流中心、汽车工厂及机场等场景的搬运技术与机器人开发情况,以及利用物理AI(Physical AI)推进下一代自动化的方向。该展会于9月8日至11日举行。
大福展台的主题是“Robotics in Motion~动起来的机器人未来~”,展出了新开发的4way托盘穿梭车式自动化仓库“Shuttle Rack LX”、吊挂式料箱自动仓库“Fine Shuttle”以及搬运·分拣机器人等。展台上的大型屏幕通过CG影像,展示了力争到2030年实现的完全无人化物流中心。
大福目前以四大业务为主:面向一般制造业与流通业的企业内物流(intralogistics)、面向半导体生产线的洁净室、面向汽车生产线的汽车业务,以及面向机场的机场业务。虽然不同业务的搬运对象和运行环境各不相同,但该公司以“移动物品”的物料搬运(material handling)技术为共同基础,将控制、机器人、传感与软件结合起来,这一点被视为其优势。
用机器人自动更换半导体工厂搬运车的车轮
在半导体工厂中,众多用于在工序间搬运FOUP(晶圆传送盒)的搬运车在洁净室的顶棚搬运系统(overhead transport system)上运行。这些车辆平时无人运行,但车轮等部件每隔数年需要更换一次。
随着半导体工厂规模扩大,投入的搬运车数量不断增加。若一直靠人工更换,工时和维护时间将持续增长。尤其是在不停产、维持设备运转率的前提下,维护作业本身的省人化和提速也成为课题。
大福正在开发的机器人可通过图像识别判断需要更换的车轮,并自动完成抓取车轮、拆卸螺栓、更换车轮等操作。该公司的思路是:不仅让机器人承担搬运设备的运行,也让它承担维持设备运转的维护工作,从而支撑半导体工厂的稳定运行。
天车的AI运行控制,预计2027~2028年实用化
大福已经将AI用于半导体工厂顶棚搬运系统的运行控制,目前正在利用AI设备与AI模型进行物体识别,开发更高级的运行控制技术。
以往的搬运车依靠预先设定的地图信息掌握当前位置与行驶路线。开发中的技术则把行驶中识别到的立柱、墙壁、制造设备等物体信息转换成位置信息,用于搬运系统内的自我位置识别。
如果能够根据建筑物和制造设备的特征判断自身位置,那么在工厂布局调整或制造设备更换时,重新设定地图、修改行驶程序的负担就有望减轻。
在搬运车合流路段,AI会识别与周围其他车辆的距离和搬运优先级,判断哪一辆先通过。例如,让优先级高的车辆先通过,另一辆在合流点前停下,从整个搬运系统流动性的角度优化运行。
在半导体制程中,搬运时间和制造设备前的等待时间都会影响晶圆的生产效率。因此,不仅要让单台车辆走最短路径,还要结合设备运转状况与搬运物优先级,对整个系统实施控制。
大福表示,面向洁净室的AI运行控制将从2027年至2028年前后逐步实现实用化。
面向半导体后道工序,开发Panel FOUP搬运AMR
面向半导体后道工序,大福正在开发支持大型化搬运物的“Panel FOUP搬运AMR”(面板FOUP搬运AMR)。
先进封装领域正在推进面板级封装(panel level packaging)的技术开发,不仅使用晶圆,还会使用大型面板基板。搬运物大型化之后,受建筑天花板高度和设备布局限制,有时会难以导入顶棚搬运系统。
尤其是将既有工厂改造为先进封装工厂时,建筑结构未必从一开始就是按顶棚搬运设计的。如果为导入顶棚搬运系统而加固或改造建筑,成本和工期都会增加。
此外,试产线的制造工艺与设备布局尚未确定,设备间的搬运路线可能频繁改变。如果采用在地面自主行走的AMR(自主移动机器人),则无需铺设固定搬运轨道,更容易适应布局变化。
Panel FOUP搬运AMR采用LiDAR SLAM(激光雷达同步定位与建图)导航,可斜行、横行、原地旋转和转弯。无需导引即可实现±10mm的停止精度,可搬运重量为100kg;在最小宽度2m的通道内,两辆AMR可以面对面错车,并支持无线充电。
由于用于洁净室,该设备还考虑了振动和扬尘问题。即使在铺设格栅地板的环境中,也能抑制振动向搬运物传导。据介绍,设计中运用了大福在无人搬运车开发中积累的技术。
虽然与顶棚搬运系统相比,AMR的搬运能力较低,但它可以作为补充系统,覆盖既有建筑、布局易变的产线等不适合导入顶棚搬运系统的领域。
优化的不是机器人单体,而是搬运系统整体
大福所追求的物理AI,并非只在单台机器人中安装AI,而是让机器人、搬运设备、仓库管理系统等联动,在系统整体层面实现最优动作。
物流中心包含收货、搬运、保管、拣选、包装、分拣、出货等许多环节。即使单独提升自动化仓库、输送机、AMR或分拣机器人的速度,只要前后环节能力不匹配,仍会出现货物滞留和设备等待。
大福自主开发包括WMS(仓库管理系统)和WES(仓库运营管理系统)在内的控制与信息系统,并正在研究把AI用于出货分配、搬运路线选择以及设备故障时的动作变更等场景。
例如,搬运台车发生拥堵时选择绕行路线;根据出货顺序变更从自动仓库取出的商品;绕开停运设备、把作业改派给其他机器人——这些都是可以考虑的控制方式。
半导体工厂顶棚搬运车的运行控制也是同一思路:不仅要控制单台车辆,还要识别制造设备的运转状态、搬运优先级以及其他搬运车的动态,从而提高整个工厂的生产效率。
大福从物流中心与工厂的布局设计,到设备制造与安装、软件和售后服务均可一体承接。其竞争力在于判断“哪个工序适合导入哪种机器人”,并将其作为系统整合起来,这将成为物理AI时代的优势。
不规则物品拣选:完全无人化路上的课题
大福面向物流中心完全无人化的构想是:持续推进收货、搬运、保管、拣选、包装、分拣、出货的自动化,今后的目标还包括不规则物体的拣选、向卡车装车以及最后一公里(last mile)配送的自动化。
不过,物流中心的自动化虽然不断推进,但并非所有作业都已无人化。其中一大课题是拣选形状、材质和重量各异的单个商品(piece picking,单品拣选)。
像箱子那样外形规则的物品,可以使用吸盘式机器人手爪等提起;但袋子、布料、细长物品、柔软物品等,即使从同一位置抓取,也可能因变形而滑脱或无法提起。
人通过看和触摸,会下意识地判断物体的硬度、柔软度、重量和便于握持的位置,并改变握力与提举方式。要实现同样的自动化动作,不仅需要摄像头图像识别,还要结合相当于力觉、触觉的传感器信息,瞬间判断对象物的特性。
大福正在推进将物理AI与类似XY绘图仪那样沿水平方向高速移动的拣选机器人相结合的开发。其思路是不局限于多关节机器人,而是根据处理速度、成本和可靠性,选择适合作业的机器人机构。
据大福介绍,箱子等容易处理的物品已进入实证阶段,但塑料袋等柔软物品和形状不规则物品仍是待解决的课题。
并非所有作业都要由人形机器人承担
大福一方面在推进接近人形的机器人开发,另一方面并不打算把物流中心的作业全部替换成人形机器人。
多关节结构的人形机器人有可能直接沿用为人类设计的场景与设备,但也正因为搭载大量马达和关节,功耗、可搬运重量、处理速度、耐久性和维护成本都会成为课题。
此外,人形机器人能够举起的重量有限,在重物搬运或高速重复作业中,专用工业机器人或搬运机构有时更合适。同时,关节和马达越多,故障点也越多,必须保证在24小时运转的物流中心里具备足够可靠性。
大福表示,会在掌握物流中心整体工序与布局的基础上,判断哪些作业需要采用人形,哪些作业交给专用机器人更高效。
需要像人一样灵活动作的环节,可应用接近人形的机器人;重视高速性和可搬运重量的工序,则使用XY型拣选机器人、叉车式搬运装置、AMR和自动化仓库。物理AI作为共同的识别与判断基础,机器人形态则根据不同作业区别使用。
2030年前后启动人形机器人实证
大福希望在2030年前后,利用接近人形的机器人开展螺栓紧固等作业的实证。
在汽车组装工序中,需要将螺栓对准孔位,先低速旋转以确认正确插入,再逐步增加扭矩完成紧固。人会凭指尖感觉判断位置偏移或阻力变化,而机器人要重现这一过程,必须整合图像识别、力觉传感器与动作控制。
这类技术不仅可用于汽车工厂,还有望横向推广至物流中心的不规则物抓取、半导体工厂的维护作业等领域。
在实证阶段,除了确认作业所需功能和处理能力外,还将确认机器人能否承受长期连续运转。大福还考虑重新审视搭载多个马达的结构,把自由度收敛到实际运用所需的水平,以降低功耗和故障风险。
如果用于物流中心,设想的耐久性是至少每年维护一次左右即可持续运行;同时,不仅要验证机器人单体的技术完成度,还要把导入成本、可维护性等业务可行性纳入验证。
Shuttle Rack LX与Fine Shuttle:为完全无人化奠定基础
在“国际物流综合展2026”上,大福展出了作为完全无人化基础的“Shuttle Rack LX”和“Fine Shuttle”。
Shuttle Rack LX是4way托盘穿梭车式的自动化仓库,可高密度保管托盘,搬运台车能在货架内前后左右行驶。它可以避开厂房的立柱和结构形状灵活布局,通过追加台车、升降机和货架,还能扩展存储能力与处理能力。
该设备具备冗余性:即使部分台车或升降机发生故障,其他车辆与设备仍可继续运行。它同时支持先进先出和先进后出,还可用于Goods to Person(GTP,货到人)拣选以及出货前的集货。
大福展台展出了Shuttle Rack LX实物。
Fine Shuttle是将双深货架(double-deep rack)与吊挂式料箱穿梭车结合而成的料箱自动仓库。负责料箱搬运与分拣的AMR“SOTR-M”进入货架下层,将商品运送到拣选工作站。
Fine Shuttle通过双深货架和吊挂式料箱穿梭车实现高密度保管,并与货架下层的AMR和输送机联动,缩短搬运距离。
用AMR替代以往固定式输送机后,更容易适应拣选工作站的增减和布局变更;当物量增加时可以追加AMR或起重机;即使部分设备停机,剩余设备也能继续运转。
大福展台也展出了Fine Shuttle实物。
大福并不是一律推荐某一种自动化仓库,而是根据建筑条件、保管品类、出入库量以及要求的处理能力,从堆垛机式、穿梭车式等方案中选择最优构成。除硬件本身外,高效调度多台台车的高精度控制也被视为其竞争力。
以物料搬运经验作为物理AI时代的优势
要实现物理AI的实用化,仅开发高性能AI模型和人形机器人还不够,还必须设计好“在实际工厂和物流中心自动化哪些作业,以及如何与其他设备联动”。
半导体工厂不仅要快速运送物品,还要抑制振动和扬尘,并根据制造设备的运转状态优化搬运顺序;物流中心则要在处理形状多样商品的同时,让保管、搬运、拣选、分拣、出货各环节的能力相互匹配。
大福的方针是:将长期积累的搬运设备、机器人、系统控制以及工厂与物流中心设计经验与AI结合,发展为集识别、判断、动作于一体的物理AI。
面向半导体工厂,该公司计划2027~2028年实现顶棚搬运车AI运行控制的实用化,以提高搬运效率和应对布局变更的能力;面向物流与制造现场,则将推动仍依赖人力的不规则物品拣选和组装作业自动化,并从2030年前后开始推进包含接近人形机器人在内的实证。
大福表示,不会先决定机器人的形态,而是根据现场作业、处理能力、成本和可靠性选择合适的机构,并从系统整体进行优化。该公司将继续利用物料搬运经验,推进半导体工厂与物流中心完全无人化所需的技术开发。
在2030年完全无人化物流中心的CG示意图中,也出现了上半身型人形机器人。不过大福强调,并非一定要采用人的形态,而是会按“适材适所”的原则寻找最优方案;该CG只是为便于理解而制作的示意,实际落地时机器人的形态可能与画面完全不同。












