圖1為本文設(shè)計(jì)的智能機(jī)器人倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)總體方案,其集成了自動(dòng)化立體倉庫、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)器人倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)主要包括自動(dòng)化立體倉庫、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)化立體倉庫
自動(dòng)化立體倉庫是現(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)化立體倉庫包括貨架、堆垛機(jī)、出入庫平臺(tái)組成。其中堆垛機(jī)的行走軸實(shí)現(xiàn)堆垛機(jī)沿著立體倉庫長度方向運(yùn)動(dòng)、升降軸實(shí)現(xiàn)堆垛機(jī)沿著立體倉庫高度方向運(yùn)動(dòng),貨叉伸縮軸實(shí)現(xiàn)貨物托盤的抓取。出入庫平臺(tái)安裝有貨物托盤檢測傳感器,用于判斷出入庫平臺(tái)與機(jī)器人的對(duì)接情況。零件出入庫平臺(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)與出入庫平臺(tái)②對(duì)接。


復(fù)合機(jī)器人復(fù)合機(jī)器人由移動(dòng)底盤及關(guān)節(jié)柔性機(jī)械臂組成。其整體融入視覺系統(tǒng)、多樣化的導(dǎo)航配置、的二次視覺定位等技術(shù),使機(jī)器人精度更高、更加智能化?？梢詮V泛應(yīng)用于3C行業(yè)、自動(dòng)化工廠、倉儲(chǔ)分揀、自動(dòng)化貨物超市等,實(shí)現(xiàn)物料自動(dòng)搬運(yùn)、物品上下料、物料分揀等。

叉車 AGV叉車AGV具有激光導(dǎo)引系統(tǒng)、控制臺(tái)和調(diào)度管理系統(tǒng)、在線自動(dòng)充電系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)及安全系統(tǒng)等。控制臺(tái)和調(diào)度管理系統(tǒng)是AGV系統(tǒng)的調(diào)度管理中心,負(fù)責(zé)與上位機(jī)交換信息,生成AGV的運(yùn)行任務(wù),并將指令下發(fā)給AGV完成相應(yīng)的任務(wù)。

綜合考慮智能機(jī)器人倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)工作流程,機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎半徑、工作空間、場地等多方面約束,進(jìn)行智能機(jī)器人倉儲(chǔ)物流系統(tǒng)布局設(shè)計(jì),其布局如圖7所示,圖中虛線表示叉車 AGV 的運(yùn)行路線,粗實(shí)線表示復(fù)合機(jī)器人的運(yùn)行路線,細(xì)實(shí)線為平臺(tái)式AGV的運(yùn)行路線,兩臺(tái)平臺(tái)式AGV交替工作。復(fù)合機(jī)器人與叉車AGV在轉(zhuǎn)接臺(tái)處完成取放貨,復(fù)合機(jī)器人與平臺(tái)式AGV在轉(zhuǎn)接處完成對(duì)接。



設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測:平臺(tái)式AGV及叉車AGV 狀態(tài)監(jiān)測包括AGV位置監(jiān)測、電量監(jiān)測、載貨狀態(tài)監(jiān)測和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測等;復(fù)合機(jī)器人狀態(tài)監(jiān)測包括位置監(jiān)測、電量監(jiān)測、載貨狀態(tài)監(jiān)測、使能狀態(tài)監(jiān)測和空閑狀態(tài)監(jiān)測等;雙臂機(jī)器人狀態(tài)監(jiān)測包括機(jī)器人使能狀態(tài)監(jiān)測、機(jī)器人空閑狀態(tài)監(jiān)測、料臺(tái)上下料完成狀態(tài)監(jiān)測等;立體倉庫狀態(tài)監(jiān)測包括立體倉庫堆垛機(jī)使能狀態(tài)監(jiān)測、空閑狀態(tài)監(jiān)測、貨架中貨物狀態(tài)監(jiān)測、出入庫平臺(tái)空間狀態(tài)監(jiān)測、出入庫平臺(tái)上下料完成狀態(tài)監(jiān)測等。
本文所設(shè)計(jì)的智能機(jī)器人倉儲(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與立體倉庫升降式運(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。
旋轉(zhuǎn)處理模型
旋轉(zhuǎn)處理即以中心點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)參考點(diǎn),旋轉(zhuǎn)修正,如圖10a所示。設(shè)定P0(x0 ,y0) 為輪廓中心點(diǎn)坐標(biāo),B(x23 ,y23)為待修正后矩形一邊的中心點(diǎn)坐標(biāo), A(x'23,y'23)為修正后矩形一邊的中心點(diǎn)坐標(biāo)。根據(jù)P0和B點(diǎn)坐標(biāo)求得A點(diǎn)坐標(biāo),如式(3):

AGV經(jīng)過視覺位移處理和旋轉(zhuǎn)處理,可以調(diào)節(jié)AGV當(dāng)前位姿,提高AGV的定位精度,AGV與其他設(shè)備的對(duì)接可靠穩(wěn)定。