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。

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


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。

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。

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,可以顯著提高邊緣檢測的正確識別率。

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行了應用驗證。通過總控調度系統軟件及各機器人系統的通訊,能夠實現對齒輪箱的裝配和拆解。設計開發的總控調度軟件經過長期運行和反復測試,能夠正確顯示各設備狀態,并且具有較好的用戶使用界面,工作性能良好。軟件運行結構如圖11所示。圖11a中各個按鈕分別代表各機器人的不同動作,主要用于調試及單步操作。圖11b 則為自動動作流程,裝配模式啟動后,總控調度軟件就會按照的4個零件出庫,然后通過平臺式AGV、復合機器人、運輸到雙臂機器人裝配臺處,通過雙臂機器人組裝成成品放回成品料盤中, 成品料盤經復合機器人、叉車AGV運輸到成品庫位中,零件料盤經復合機器人、平臺式AGV運輸回零件庫位中。