圖1為本文設(shè)計的智能機器人倉儲物流系統(tǒng)總體方案,其集成了自動化立體倉庫、AGV、機器人、視覺傳感器、激取光料傳感器等，由機器人完成物料的拾取、擺放、搬運和分撿,視覺系統(tǒng)完成對物料的形狀、位置和顏色識別,傳感器完成移動機器人的定位和避障等,該系統(tǒng)實現(xiàn)了齒輪箱的裝配和拆解工作,其適用性廣,衍生能力強。設(shè)計齒輪箱裝配工藝流程如圖2所示。

該智能機器人倉儲物流系統(tǒng)主要包括自動化立體倉庫、平臺式AGV、復合機器人、雙臂機器人、叉車AGV等硬件設(shè)備。
(1)自動化立體倉庫
自動化立體倉庫是現(xiàn)代生產(chǎn)系統(tǒng)自動化程度提高的重要標志,在有限的占地面積下能夠?qū)崿F(xiàn)貨物的大量、有效存儲,充分利用空間資源。如圖3所示,本文設(shè)計自動化立體倉庫包括貨架、堆垛機、出入庫平臺組成。其中堆垛機的行走軸實現(xiàn)堆垛機沿著立體倉庫長度方向運動、升降軸實現(xiàn)堆垛機沿著立體倉庫高度方向運動,貨叉伸縮軸實現(xiàn)貨物托盤的抓取。出入庫平臺安裝有貨物托盤檢測傳感器,用于判斷出入庫平臺與機器人的對接情況。零件出入庫平臺設(shè)有一段升降式運輸平臺①,其處于低位時與平臺AGV對接,處于高位時與出入庫平臺②對接。


復合機器人復合機器人由移動底盤及關(guān)節(jié)柔性機械臂組成。其整體融入視覺系統(tǒng)、多樣化的導航配置、的二次視覺定位等技術(shù),使機器人精度更高、更加智能化?？梢詮V泛應(yīng)用于3C行業(yè)、自動化工廠、倉儲分揀、自動化貨物超市等,實現(xiàn)物料自動搬運、物品上下料、物料分揀等。

叉車 AGV叉車AGV具有激光導引系統(tǒng)、控制臺和調(diào)度管理系統(tǒng)、在線自動充電系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)及安全系統(tǒng)等?？刂婆_和調(diào)度管理系統(tǒng)是AGV系統(tǒng)的調(diào)度管理中心,負責與上位機交換信息,生成AGV的運行任務(wù),并將指令下發(fā)給AGV完成相應(yīng)的任務(wù)。

智能機器人倉儲物流系統(tǒng)主要由總控調(diào)度軟件和立體倉庫監(jiān)控軟件組成,立體倉庫監(jiān)控軟件主要用于立體倉庫狀態(tài)反饋,以及零件/成品的存入和取出。 總控調(diào)度軟件負責管理和控制所有的設(shè)備, 協(xié)調(diào)各個設(shè)備進行工作,以完成整體的傳工輸作控流制程?？偪卣{(diào)度軟件和其他跟各蹤模塊之間的關(guān)系如圖5所示。

圖5 軟件結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)中所有設(shè)備通過TCP/IP協(xié)議進行通信,如圖6所示。使用路由器組建一個局域網(wǎng),雙臂機器人、立體倉庫監(jiān)控軟件服務(wù)器、總控調(diào)度軟件服務(wù)器通過有線的方式介入局域網(wǎng),而復合機器人、平臺式AGV、叉車AGV使用無線的方式介入局域網(wǎng)。在該局域網(wǎng)中,總控調(diào)度軟件是整個系統(tǒng)的核心,允許直接監(jiān)視其他設(shè)備的狀態(tài),并控制這些設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的動作。


設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測:平臺式AGV及叉車AGV 狀態(tài)監(jiān)測包括AGV位置監(jiān)測、電量監(jiān)測、載貨狀態(tài)監(jiān)測和運行狀態(tài)監(jiān)測等;復合機器人狀態(tài)監(jiān)測包括位置監(jiān)測、電量監(jiān)測、載貨狀態(tài)監(jiān)測、使能狀態(tài)監(jiān)測和空閑狀態(tài)監(jiān)測等;雙臂機器人狀態(tài)監(jiān)測包括機器人使能狀態(tài)監(jiān)測、機器人空閑狀態(tài)監(jiān)測、料臺上下料完成狀態(tài)監(jiān)測等;立體倉庫狀態(tài)監(jiān)測包括立體倉庫堆垛機使能狀態(tài)監(jiān)測、空閑狀態(tài)監(jiān)測、貨架中貨物狀態(tài)監(jiān)測、出入庫平臺空間狀態(tài)監(jiān)測、出入庫平臺上下料完成狀態(tài)監(jiān)測等。
存儲管理:包括貨架庫存信息、立體倉庫出入庫歷史信息記錄和事件日志信息。人機交互界面:包括信息顯示、手動操作和自動操作界面。
利用齒輪箱的模擬裝配拆解工作對本文智能機器人倉儲物流系統(tǒng)進行了應(yīng)用驗證。通過總控調(diào)度系統(tǒng)軟件及各機器人系統(tǒng)的通訊,能夠?qū)崿F(xiàn)對齒輪箱的裝配和拆解。設(shè)計開發(fā)的總控調(diào)度軟件經(jīng)過長期運行和反復測試,能夠正確顯示各設(shè)備狀態(tài),并且具有較好的用戶使用界面,工作性能良好。軟件運行結(jié)構(gòu)如圖11所示。圖11a中各個按鈕分別代表各機器人的不同動作,主要用于調(diào)試及單步操作。圖11b 則為自動動作流程,裝配模式啟動后,總控調(diào)度軟件就會按照的4個零件出庫,然后通過平臺式AGV、復合機器人、運輸?shù)诫p臂機器人裝配臺處,通過雙臂機器人組裝成成品放回成品料盤中, 成品料盤經(jīng)復合機器人、叉車AGV運輸?shù)匠善穾煳恢?零件料盤經(jīng)復合機器人、平臺式AGV運輸回零件庫位中。
齒輪箱的裝配和拆解過程嚴格按照工藝流程執(zhí)行,驗證了本文所設(shè)計的智能機器人倉儲物流系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性。平臺式AGV與出入庫平臺的成功對接驗證了本文二維碼視覺定位的有效性及穩(wěn)定性。