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。


復合機器人復合機器人由移動底盤及關節柔性機械臂組成。其整體融入視覺系統、多樣化的導航配置、的二次視覺定位等技術,使機器人精度更高、更加智能化。可以廣泛應用于3C行業、自動化工廠、倉儲分揀、自動化貨物超市等,實現物料自動搬運、物品上下料、物料分揀等。

叉車 AGV叉車AGV具有激光導引系統、控制臺和調度管理系統、在線自動充電系統、通訊系統及安全系統等。控制臺和調度管理系統是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,并將指令下發給AGV完成相應的任務。

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。
本文所設計的智能機器人倉儲物流系統對AGV和復合機器人移動底盤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,目前移動底盤常用的導航方式很難滿足需求。針對目前AGV常用導航方式精度低、實時性差、無法實現位姿修正等問題,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。通過識別地面上的二維碼,經視覺處理將數據反饋給AGV運動控制系統,實現 AGV的定位。
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):

AGV經過視覺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。