圖1為本文設計的智能機器人倉儲物流系統總體方案,其集成了自動(dòng)化立體倉庫、AGV、機器人、視覺(jué)傳感器、激取光料傳感器等，由機器人完成物料的拾取、擺放、搬運和分撿,視覺(jué)系統完成對物料的形狀、位置和顏色識別,傳感器完成移動(dòng)機器人的定位和避障等,該系統實(shí)現了齒輪箱的裝配和拆解工作,其適用性廣,衍生能力強。設計齒輪箱裝配工藝流程如圖2所示。

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。


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。

叉車(chē) AGV叉車(chē)AGV具有激光導引系統、控制臺和調度管理系統、在線(xiàn)自動(dòng)充電系統、通訊系統及安全系統等?？刂婆_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(wù),并將指令下發(fā)給AGV完成相應的任務(wù)。

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。



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。
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。