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(duì)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(cāng)庫(kù)、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(cāng)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(duì)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(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)的穩(wěn)定性。


該智能機(jī)器人倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)主要包括自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)、平臺(tái)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(cāng)庫(kù)
自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)包括貨架、堆垛機(jī)、出入庫(kù)平臺(tái)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(cāng)庫(kù)長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)、升降軸實(shí)現(xiàn)堆垛機(jī)沿著立體倉(cāng)庫(kù)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(kù)平臺(tái)安裝有貨物托盤檢測(cè)傳感器,用于判斷出入庫(kù)平臺(tái)與機(jī)器人的對(duì)接情況。零件出入庫(kù)平臺(tái)設(shè)有一段升降式運(yùn)輸平臺(tái)①,其處于低位時(shí)與平臺(tái)AGV對(duì)接,處于高位時(shí)與出入庫(kù)平臺(tái)②對(duì)接。


平臺(tái)式 AGV
平臺(tái)式AGV能夠?qū)崿F(xiàn)物品的自動(dòng)化可靠運(yùn)輸及自動(dòng)投送。其搭載激光傳感器、超聲波傳感器?；诩す釹LAM的定位導(dǎo)航算法,結(jié)合超聲波傳感器,實(shí)現(xiàn)自主行走及自主避障。其控制臺(tái)可以集中調(diào)度、監(jiān)控、管理 AGV 系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)活動(dòng)。


叉車 AGV叉車AGV具有激光導(dǎo)引系統(tǒng)、控制臺(tái)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_(tái)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(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)主要由總控調(diào)度軟件和立體倉(cāng)庫(kù)監(jiān)控軟件組成,立體倉(cāng)庫(kù)監(jiān)控軟件主要用于立體倉(cāng)庫(kù)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?？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(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(cāng)庫(kù)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(tái)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。


設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè):平臺(tái)式AGV及叉車AGV 狀態(tài)監(jiān)測(cè)包括AGV位置監(jiān)測(cè)、電量監(jiān)測(cè)、載貨狀態(tài)監(jiān)測(cè)和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)等;復(fù)合機(jī)器人狀態(tài)監(jiān)測(cè)包括位置監(jiān)測(cè)、電量監(jiān)測(cè)、載貨狀態(tài)監(jiān)測(cè)、使能狀態(tài)監(jiān)測(cè)和空閑狀態(tài)監(jiān)測(cè)等;雙臂機(jī)器人狀態(tài)監(jiān)測(cè)包括機(jī)器人使能狀態(tài)監(jiān)測(cè)、機(jī)器人空閑狀態(tài)監(jiān)測(cè)、料臺(tái)上下料完成狀態(tài)監(jiān)測(cè)等;立體倉(cāng)庫(kù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)包括立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)使能狀態(tài)監(jiān)測(cè)、空閑狀態(tài)監(jiān)測(cè)、貨架中貨物狀態(tài)監(jiān)測(cè)、出入庫(kù)平臺(tái)空間狀態(tài)監(jiān)測(cè)、出入庫(kù)平臺(tái)上下料完成狀態(tài)監(jiān)測(cè)等。
存儲(chǔ)管理:包括貨架庫(kù)存信息、立體倉(cāng)庫(kù)出入庫(kù)歷史信息記錄和事件日志信息。人機(jī)交互界面:包括信息顯示、手動(dòng)操作和自動(dòng)操作界面。
旋轉(zhuǎn)處理模型
旋轉(zhuǎn)處理即以中心點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)參考點(diǎn),旋轉(zhuǎn)修正,如圖10a所示。設(shè)定P0(x0 ,y0) 為輪廓中心點(diǎn)坐標(biāo),B(x23 ,y23)為待修正后矩形一邊的中心點(diǎn)坐標(biāo), A(x'23,y'23)為修正后矩形一邊的中心點(diǎn)坐標(biāo)。根據(jù)P0和B點(diǎn)坐標(biāo)求得A點(diǎn)坐標(biāo),如式(3):

齒輪箱的裝配和拆解過程嚴(yán)格按照工藝流程執(zhí)行,驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)的智能機(jī)器人倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性。平臺(tái)式AGV與出入庫(kù)平臺(tái)的成功對(duì)接驗(yàn)證了本文二維碼視覺定位的有效性及穩(wěn)定性。