智能物流是一種的物聯網技術現已廣泛應用于工業上的分揀、包裝、裝卸 、搬運、裝配等環節，隨著機器人技術的快速發展，用機器人來替代人進行工作，不但可以節約人力成本和減少搬運不當對人造成的傷害，而且可以提高工作效率和質量。
本文創新性地集成了自動化立體倉庫、AGV、復合機器人及雙臂機器人等智能設備,設計了一套智能機器人倉儲物流系統,同時開發了總控調度軟件,實現了各設備的穩定立有序運行。針對AGV定位不準確的問題,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的穩定性。


該智能機器人倉儲物流系統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等硬件設備。
(1)自動化立體倉庫
自動化立體倉庫是現代生產系統自動化程度提高的重要標志,在有限的占地面積下能夠實現貨物的大量、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堆垛機沿著立體倉庫長度方向運動、升降軸實現堆垛機沿著立體倉庫高度方向運動,貨叉伸縮軸實現貨物托盤的抓取。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。


設計開發自動化立體倉庫其管理系統具有貨物入庫、貨物出庫、入/出庫人工修正、庫存盤點、設備狀態查詢及設備故障記錄等功能,可以自動記錄設備故障信息,包括設備編碼、故障時間、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間信息,并且可以按照設備編碼、故障類別等進行設備故障記錄查詢,查詢結果以列表形式顯示在計算機屏幕上,并可以打印輸出。

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

叉車 AGV叉車AGV具有激光導引系統、控制臺和調度管理系統、在線自動充電系統、通訊系統及安全系統等。控制臺和調度管理系統是AGV系統的調度管理中心,負責與上位機交換信息,生成AGV的運行任務,并將指令下發給AGV完成相應的任務。

智能機器人倉儲物流系統主要由總控調度軟件和立體倉庫監控軟件組成,立體倉庫監控軟件主要用于立體倉庫狀態反饋,以及零件/成品的存入和取出。 總控調度軟件負責管理和控制所有的設備, 協調各個設備進行工作,以完成整體的傳工輸作控流制程。總控調度軟件和其他跟各蹤模塊之間的關系如圖5所示。

圖5 軟件結構圖

系統中所有設備通過TCP/IP協議進行通信,如圖6所示。使用路由器組建一個局域網,雙臂機器人、立體倉庫監控軟件服務器、總控調度軟件服務器通過有線的方式介入局域網,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。在該局域網中,總控調度軟件是整個系統的核心,允許直接監視其他設備的狀態,并控制這些設備執行相應的動作。

綜合考慮智能機器人倉儲物流系統工作流程,機器人的轉彎半徑、工作空間、場地等多方面約束,進行智能機器人倉儲物流系統布局設計,其布局如圖7所示,圖中虛線表示叉車 AGV 的運行路線,粗實線表示復合機器人的運行路線,細實線為平臺式AGV的運行路線,兩臺平臺式AGV交替工作。復合機器人與叉車AGV在轉接臺處完成取放貨,復合機器人與平臺式AGV在轉接處完成對接。


設備狀態監測:平臺式AGV及叉車AGV 狀態監測包括AGV位置監測、電量監測、載貨狀態監測和運行狀態監測等;復合機器人狀態監測包括位置監測、電量監測、載貨狀態監測、使能狀態監測和空閑狀態監測等;雙臂機器人狀態監測包括機器人使能狀態監測、機器人空閑狀態監測、料臺上下料完成狀態監測等;立體倉庫狀態監測包括立體倉庫堆垛機使能狀態監測、空閑狀態監測、貨架中貨物狀態監測、出入庫平臺空間狀態監測、出入庫平臺上下料完成狀態監測等。
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進行了應用驗證。通過總控調度系統軟件及各機器人系統的通訊,能夠實現對齒輪箱的裝配和拆解。設計開發的總控調度軟件經過長期運行和反復測試,能夠正確顯示各設備狀態,并且具有較好的用戶使用界面,工作性能良好。軟件運行結構如圖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、運輸到雙臂機器人裝配臺處,通過雙臂機器人組裝成成品放回成品料盤中, 成品料盤經復合機器人、叉車AGV運輸到成品庫位中,零件料盤經復合機器人、平臺式AGV運輸回零件庫位中。