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。

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。

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。

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。