該智能機器人倉儲物流系統主要包括自動(dòng)化立體倉庫、平臺式AGV、復合機器人、雙臂機器人、叉車(chē)AGV等硬件設備。
(1)自動(dòng)化立體倉庫
自動(dòng)化立體倉庫是現代生產(chǎn)系統自動(dòng)化程度提高的重要標志,在有限的占地面積下能夠實(shí)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(dòng)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(shí)現堆垛機沿著(zhù)立體倉庫長(cháng)度方向運動(dòng)、升降軸實(shí)現堆垛機沿著(zhù)立體倉庫高度方向運動(dòng),貨叉伸縮軸實(shí)現貨物托盤(pán)的抓取。出入庫平臺安裝有貨物托盤(pán)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(shí)與平臺AGV對接,處于高位時(shí)與出入庫平臺②對接。


設計開(kāi)發(fā)自動(dòng)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(pán)點(diǎn)、設備狀態(tài)查詢(xún)及設備故障記錄等功能,可以自動(dòng)記錄設備故障信息,包括設備編碼、故障時(shí)間、故障類(lèi)別、故障說(shuō)明等,在故障排除后由操作員在該記錄中填寫(xiě)排除時(shí)間信息,并且可以按照設備編碼、故障類(lèi)別等進(jìn)行設備故障記錄查詢(xún),查詢(xún)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(dòng)底盤(pán)及關(guān)節柔性機械臂組成。其整體融入視覺(jué)系統、多樣化的導航配置、的二次視覺(jué)定位等技術(shù),使機器人精度更高、更加智能化?？梢詮V泛應用于3C行業(yè)、自動(dòng)化工廠(chǎng)、倉儲分揀、自動(dòng)化貨物超市等,實(shí)現物料自動(dòng)搬運、物品上下料、物料分揀等。

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

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(tài)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(xié)調各個(gè)設備進(jìn)行工作,以完成整體的傳工輸作控流制程?？偪卣{度軟件和其他跟各蹤模塊之間的關(guān)系如圖5所示。

圖5 軟件結構圖

系統中所有設備通過(guò)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),雙臂機器人、立體倉庫監控軟件服務(wù)器、總控調度軟件服務(wù)器通過(guò)有線(xiàn)的方式介入局域網(wǎng),而復合機器人、平臺式AGV、叉車(chē)AGV使用無(wú)線(xiàn)的方式介入局域網(wǎng)。在該局域網(wǎng)中,總控調度軟件是整個(gè)系統的核心,允許直接監視其他設備的狀態(tài),并控制這些設備執行相應的動(dòng)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(chǎng)地等多方面約束,進(jìn)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(xiàn)表示叉車(chē) AGV 的運行路線(xiàn),粗實(shí)線(xiàn)表示復合機器人的運行路線(xiàn),細實(shí)線(xiàn)為平臺式AGV的運行路線(xiàn),兩臺平臺式AGV交替工作。復合機器人與叉車(chē)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。


本文所設計的智能機器人倉儲物流系統對AGV和復合機器人移動(dòng)底盤(pán)的定位精度要求較高,尤其是在平臺式AGV與立體倉庫升降式運輸平臺對接及復合機器人和平臺式AGV對接時(shí),目前移動(dòng)底盤(pán)常用的導航方式很難滿(mǎn)足需求。針對目前AGV常用導航方式精度低、實(shí)時(shí)性差、無(wú)法實(shí)現位姿修正等問(wèn)題,本文提出一種二維碼視覺(jué)定位方法。將視覺(jué)攝像頭安裝于A(yíng)GV的中心底部,使攝像頭光心與AGV旋轉中心重合,并在攝像頭周?chē)惭b光源,克服光線(xiàn)變化的影響。通過(guò)識別地面上的二維碼,經(jīng)視覺(jué)處理將數據反饋給AGV運動(dòng)控制系統,實(shí)現 AGV的定位。
旋轉處理模型
旋轉處理即以中心點(diǎn)為旋轉參考點(diǎn),旋轉修正,如圖10a所示。設定P0(x0 ,y0) 為輪廓中心點(diǎn)坐標,B(x23 ,y23)為待修正后矩形一邊的中心點(diǎn)坐標, A(x'23,y'23)為修正后矩形一邊的中心點(diǎn)坐標。根據P0和B點(diǎn)坐標求得A點(diǎn)坐標,如式(3):

AGV經(jīng)過(guò)視覺(jué)位移處理和旋轉處理,可以調節AGV當前位姿,提高AGV的定位精度,AGV與其他設備的對接可靠穩定。

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