智能物流是一種的物聯網技術現已廣泛應用于工業上的分揀、包裝、裝卸 、搬運、裝配等環節，隨著機器人技術的快速發展，用機器人來替代人進行工作，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量。
本文創新性地集成了自動化立體倉庫、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,同時開發了總控調度軟件,實現了各設備的穩定立有序運行。針對AGV定位不準確的問題,本文提出一種二維碼視覺定位方法,從而提高了倉儲物流系統的穩定性。


圖1為本文設計的智能機器人倉儲物流系統總體方案,其集成了自動化立體倉庫、AGV、機器人、視覺傳感器、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,視覺系統完成對物料的形狀、位置和顏色識別,傳感器完成移動機器人的定位和避障等,該系統實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。

設計開發自動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、庫存盤點、設備狀態查詢及設備故障記錄等功能,可以自動記錄設備故障信息,包括設備編碼、故障時間、故障類別、故障說明等,在故障排除后由操作員在該記錄中填寫排除時間信息,并且可以按照設備編碼、故障類別等進行設備故障記錄查詢,查詢結果以列表形式顯示在計算機屏幕上,并可以打印輸出。

雙臂機器人雙臂機器人采用兩個7自由度柔性機械臂組成, 能夠集成化與柔性化地實現快速、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系統,具有視覺識別引導抓取功能,末端采用電控夾爪,實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, 協調各個設備進行工作,以完成整體的傳工輸作控流制程。總控調度軟件和其他跟各蹤模塊之間的關系如圖5所示。

圖5 軟件結構圖

系統中所有設備通過TCP/IP協議進行通信,如圖6所示。使用路由器組建一個局域網,雙臂機器人、立體倉庫監控軟件服務器、總控調度軟件服務器通過有線的方式介入局域網,而復合機器人、平臺式AGV、叉車AGV使用無線的方式介入局域網。在該局域網中,總控調度軟件是整個系統的核心,允許直接監視其他設備的狀態,并控制這些設備執行相應的動作。


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、場地等多方面約束,進行智能機器人倉儲物流系統布局設計,其布局如圖7所示,圖中虛線表示叉車 AGV 的運行路線,粗實線表示復合機器人的運行路線,細實線為平臺式AGV的運行路線,兩臺平臺式AGV交替工作。復合機器人與叉車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。


設備狀態監測:平臺式AGV及叉車AGV 狀態監測包括AGV位置監測、電量監測、載貨狀態監測和運行狀態監測等;復合機器人狀態監測包括位置監測、電量監測、載貨狀態監測、使能狀態監測和空閑狀態監測等;雙臂機器人狀態監測包括機器人使能狀態監測、機器人空閑狀態監測、料臺上下料完成狀態監測等;立體倉庫狀態監測包括立體倉庫堆垛機使能狀態監測、空閑狀態監測、貨架中貨物狀態監測、出入庫平臺空間狀態監測、出入庫平臺上下料完成狀態監測等。
旋轉處理模型
旋轉處理即以中心點為旋轉參考點,旋轉修正,如圖10a所示。設定P0(x0 ,y0) 為輪廓中心點坐標,B(x23 ,y23)為待修正后矩形一邊的中心點坐標, A(x'23,y'23)為修正后矩形一邊的中心點坐標。根據P0和B點坐標求得A點坐標,如式(3):

齒輪箱的裝配和拆解過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定位的有效性及穩定性。