智能物流是一種的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)上的分揀、包裝、裝卸 、搬運(yùn)、裝配等環(huán)節(jié)，隨著機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展，用機(jī)器人來替代人進(jìn)行工作，不但可以節(jié)約人力成本和減少搬運(yùn)不當(dāng)對人造成的傷害，而且可以提高工作效率和質(zhì)量。
本文創(chuàng)新性地集成了自動(dòng)化立體倉庫、AGV、復(fù)合機(jī)器人及雙臂機(jī)器人等智能設(shè)備,設(shè)計(jì)了一套智能機(jī)器人倉儲(chǔ)物流系統(tǒng),同時(shí)開發(fā)了總控調(diào)度軟件,實(shí)現(xiàn)了各設(shè)備的穩(wěn)定立有序運(yùn)行。針對AGV定位不準(zhǔn)確的問題,本文提出一種二維碼視覺定位方法,從而提高了倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)的穩(wěn)定性。


該智能機(jī)器人倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)主要包括自動(dòng)化立體倉庫、平臺式AGV、復(fù)合機(jī)器人、雙臂機(jī)器人、叉車AGV等硬件設(shè)備。
(1)自動(dòng)化立體倉庫
自動(dòng)化立體倉庫是現(xiàn)代生產(chǎn)系統(tǒng)自動(dòng)化程度提高的重要標(biāo)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(chǔ),充分利用空間資源。如圖3所示,本文設(shè)計(jì)自動(dòng)化立體倉庫包括貨架、堆垛機(jī)、出入庫平臺組成。其中堆垛機(jī)的行走軸實(shí)現(xiàn)堆垛機(jī)沿著立體倉庫長度方向運(yùn)動(dòng)、升降軸實(shí)現(xiàn)堆垛機(jī)沿著立體倉庫高度方向運(yùn)動(dòng),貨叉伸縮軸實(shí)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(jī)器人的對接情況。零件出入庫平臺設(shè)有一段升降式運(yùn)輸平臺①,其處于低位時(shí)與平臺AGV對接,處于高位時(shí)與出入庫平臺②對接。


設(shè)計(jì)開發(fā)自動(dòng)化立體倉庫其管理系統(tǒng)具有貨物入庫、貨物出庫、入/出庫人工修正、庫存盤點(diǎn)、設(shè)備狀態(tài)查詢及設(shè)備故障記錄等功能,可以自動(dòng)記錄設(shè)備故障信息,包括設(shè)備編碼、故障時(shí)間、故障類別、故障說明等,在故障排除后由操作員在該記錄中填寫排除時(shí)間信息,并且可以按照設(shè)備編碼、故障類別等進(jìn)行設(shè)備故障記錄查詢,查詢結(jié)果以列表形式顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上,并可以打印輸出。

復(fù)合機(jī)器人復(fù)合機(jī)器人由移動(dòng)底盤及關(guān)節(jié)柔性機(jī)械臂組成。其整體融入視覺系統(tǒng)、多樣化的導(dǎo)航配置、的二次視覺定位等技術(shù),使機(jī)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(dòng)化工廠、倉儲(chǔ)分揀、自動(dòng)化貨物超市等,實(shí)現(xiàn)物料自動(dòng)搬運(yùn)、物品上下料、物料分揀等。

叉車 AGV叉車AGV具有激光導(dǎo)引系統(tǒng)、控制臺和調(diào)度管理系統(tǒng)、在線自動(dòng)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(fù)責(zé)與上位機(jī)交換信息,生成AGV的運(yùn)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(jī)器人倉儲(chǔ)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(fù)責(zé)管理和控制所有的設(shè)備, 協(xié)調(diào)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行工作,以完成整體的傳工輸作控流制程。總控調(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(jìn)行通信,如圖6所示。使用路由器組建一個(gè)局域網(wǎng),雙臂機(jī)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(fù)合機(jī)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(gè)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(dòng)作。

綜合考慮智能機(jī)器人倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)工作流程,機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎半徑、工作空間、場地等多方面約束,進(jìn)行智能機(jī)器人倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)布局設(shè)計(jì),其布局如圖7所示,圖中虛線表示叉車 AGV 的運(yùn)行路線,粗實(shí)線表示復(fù)合機(jī)器人的運(yùn)行路線,細(xì)實(shí)線為平臺式AGV的運(yùn)行路線,兩臺平臺式AGV交替工作。復(fù)合機(jī)器人與叉車AGV在轉(zhuǎn)接臺處完成取放貨,復(fù)合機(jī)器人與平臺式AGV在轉(zhuǎn)接處完成對接。


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(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測等;復(fù)合機(jī)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(jī)器人狀態(tài)監(jiān)測包括機(jī)器人使能狀態(tài)監(jiān)測、機(jī)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(jī)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。
利用齒輪箱的模擬裝配拆解工作對本文智能機(jī)器人倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)進(jìn)行了應(yīng)用驗(yàn)證。通過總控調(diào)度系統(tǒng)軟件及各機(jī)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(jì)開發(fā)的總控調(diào)度軟件經(jīng)過長期運(yùn)行和反復(fù)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(yùn)行結(jié)構(gòu)如圖11所示。圖11a中各個(gè)按鈕分別代表各機(jī)器人的不同動(dòng)作,主要用于調(diào)試及單步操作。圖11b 則為自動(dòng)動(dòng)作流程,裝配模式啟動(dòng)后,總控調(diào)度軟件就會(huì)按照的4個(gè)零件出庫,然后通過平臺式AGV、復(fù)合機(jī)器人、運(yùn)輸?shù)诫p臂機(jī)器人裝配臺處,通過雙臂機(jī)器人組裝成成品放回成品料盤中, 成品料盤經(jīng)復(fù)合機(jī)器人、叉車AGV運(yùn)輸?shù)匠善穾煳恢?零件料盤經(jīng)復(fù)合機(jī)器人、平臺式AGV運(yùn)輸回零件庫位中。