智能物流是一種的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)現已廣泛應用于工業(yè)上的分揀、包裝、裝卸 、搬運、裝配等環(huán)節，隨著(zhù)機器人技術(shù)的快速發(fā)展，用機器人來(lái)替代人進(jìn)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(zhì)量。
本文創(chuàng )新性地集成了自動(dòng)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(shí)開(kāi)發(fā)了總控調度軟件,實(shí)現了各設備的穩定立有序運行。針對AGV定位不準確的問(wèn)題,本文提出一種二維碼視覺(jué)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(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。

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。


設備狀態(tài)監測:平臺式AGV及叉車(chē)AGV 狀態(tài)監測包括AGV位置監測、電量監測、載貨狀態(tài)監測和運行狀態(tài)監測等;復合機器人狀態(tài)監測包括位置監測、電量監測、載貨狀態(tài)監測、使能狀態(tài)監測和空閑狀態(tài)監測等;雙臂機器人狀態(tài)監測包括機器人使能狀態(tài)監測、機器人空閑狀態(tài)監測、料臺上下料完成狀態(tài)監測等;立體倉庫狀態(tài)監測包括立體倉庫堆垛機使能狀態(tài)監測、空閑狀態(tài)監測、貨架中貨物狀態(tài)監測、出入庫平臺空間狀態(tài)監測、出入庫平臺上下料完成狀態(tài)監測等。

為了凸顯二維碼的輪廓,本文采用在原二維碼基礎上加入矩形外輪廓,中心與二維碼中心重合,如圖8所示。使用加入矩形外輪廓的二維碼檢測效果好,不易被誤檢測,可以顯著(zhù)提高邊緣檢測的正確識別率。
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。


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(jìn)行了應用驗證。通過(guò)總控調度系統軟件及各機器人系統的通訊,能夠實(shí)現對齒輪箱的裝配和拆解。設計開(kāi)發(fā)的總控調度軟件經(jīng)過(guò)長(cháng)期運行和反復測試,能夠正確顯示各設備狀態(tài),并且具有較好的用戶(hù)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(gè)按鈕分別代表各機器人的不同動(dòng)作,主要用于調試及單步操作。圖11b 則為自動(dòng)動(dòng)作流程,裝配模式啟動(dòng)后,總控調度軟件就會(huì )按照的4個(gè)零件出庫,然后通過(guò)平臺式AGV、復合機器人、運輸到雙臂機器人裝配臺處,通過(guò)雙臂機器人組裝成成品放回成品料盤(pán)中, 成品料盤(pán)經(jīng)復合機器人、叉車(chē)AGV運輸到成品庫位中,零件料盤(pán)經(jīng)復合機器人、平臺式AGV運輸回零件庫位中。
齒輪箱的裝配和拆解過(guò)程嚴格按照工藝流程執行,驗證了本文所設計的智能機器人倉儲物流系統的可靠性及穩定性。平臺式AGV與出入庫平臺的成功對接驗證了本文二維碼視覺(jué)定位的有效性及穩定性。

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