圖1為本文設(shè)計(jì)的智能機(jī)器人倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)總體方案,其集成了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)、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(duì)物料的形狀、位置和顏色識(shí)別,傳感器完成移動(dòng)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。

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。


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。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(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。

本文所設(shè)計(jì)的智能機(jī)器人倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)對(duì)AGV和復(fù)合機(jī)器人移動(dòng)底盤的定位精度要求較高,尤其是在平臺(tái)式AGV與立體倉(cāng)庫(kù)升降式運(yùn)輸平臺(tái)對(duì)接及復(fù)合機(jī)器人和平臺(tái)式AGV對(duì)接時(shí),目前移動(dòng)底盤常用的導(dǎo)航方式很難滿足需求。針對(duì)目前AGV常用導(dǎo)航方式精度低、實(shí)時(shí)性差、無法實(shí)現(xiàn)位姿修正等問題,本文提出一種二維碼視覺定位方法。將視覺攝像頭安裝于AGV的中心底部,使攝像頭光心與AGV旋轉(zhuǎn)中心重合,并在攝像頭周圍安裝光源,克服光線變化的影響。通過識(shí)別地面上的二維碼,經(jīng)視覺處理將數(shù)據(jù)反饋給AGV運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn) AGV的定位。