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,從而提高了倉儲物流系統(tǒng)的穩(wěn)定性。


圖1為本文設(shè)計(jì)的智能機(jī)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(jī)器人、視覺傳感器、激取光料傳感器等，由機(jī)器人完成物料的拾取、擺放、搬運(yùn)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(jī)器人的定位和避障等,該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了齒輪箱的裝配和拆解工作,其適用性廣,衍生能力強(qiáng)。設(shè)計(jì)齒輪箱裝配工藝流程如圖2所示。

設(shè)計(jì)開發(fā)自動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。

雙臂機(jī)器人雙臂機(jī)器人采用兩個7自由度柔性機(jī)械臂組成, 能夠集成化與柔性化地實(shí)現(xiàn)快速、安全、靈活、、高 效的旋擰、定位等全套裝配解決方案。該機(jī)器人系統(tǒng)配有視覺系統(tǒng),具有視覺識別引導(dǎo)抓取功能,末端采用電控夾爪,實(shí)現(xiàn)對工件的穩(wěn)定抓取。

智能機(jī)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(fù)責(zé)管理和控制所有的設(shè)備, 協(xié)調(diào)各個設(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。


綜合考慮智能機(jī)器人倉儲物流系統(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。
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(yàn)證了本文二維碼視覺定位的有效性及穩(wěn)定性。