智能物流是一種的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)上的分揀、包裝、裝卸 、搬運(yùn)、裝配等環(huán)節(jié)，隨著機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展，用機(jī)器人來(lái)替代人進(jìn)行工作，不但可以節(jié)約人力成本和減少搬運(yùn)不當(dāng)對(duì)人造成的傷害，而且可以提高工作效率和質(zhì)量。
本文創(chuàng)新性地集成了自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)、AGV、復(fù)合機(jī)器人及雙臂機(jī)器人等智能設(shè)備,設(shè)計(jì)了一套智能機(jī)器人倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng),同時(shí)開(kāi)發(fā)了總控調(diào)度軟件,實(shí)現(xiàn)了各設(shè)備的穩(wěn)定立有序運(yùn)行。針對(duì)AGV定位不準(zhǔn)確的問(wèn)題,本文提出一種二維碼視覺(jué)定位方法,從而提高了倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)的穩(wěn)定性。


該智能機(jī)器人倉(cāng)儲(chǔ)物流系統(tǒng)主要包括自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)、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(cāng)庫(kù)
自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)包括貨架、堆垛機(jī)、出入庫(kù)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(cāng)庫(kù)長(zhǎng)度方向運(yùn)動(dòng)、升降軸實(shí)現(xiàn)堆垛機(jī)沿著立體倉(cāng)庫(kù)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(kù)平臺(tái)安裝有貨物托盤檢測(cè)傳感器,用于判斷出入庫(kù)平臺(tái)與機(jī)器人的對(duì)接情況。零件出入庫(kù)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(kù)平臺(tái)②對(duì)接。


平臺(tái)式 AGV
平臺(tái)式AGV能夠?qū)崿F(xiàn)物品的自動(dòng)化可靠運(yùn)輸及自動(dòng)投送。其搭載激光傳感器、超聲波傳感器?；诩す釹LAM的定位導(dǎo)航算法,結(jié)合超聲波傳感器,實(shí)現(xiàn)自主行走及自主避障。其控制臺(tái)可以集中調(diào)度、監(jiān)控、管理 AGV 系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)活動(dòng)。


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?？刂婆_(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(cāng)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(chǎng)地等多方面約束,進(jìn)行智能機(jī)器人倉(cāng)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(cè):平臺(tái)式AGV及叉車AGV 狀態(tài)監(jiān)測(cè)包括AGV位置監(jiān)測(cè)、電量監(jiān)測(cè)、載貨狀態(tài)監(jiān)測(cè)和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)等;復(fù)合機(jī)器人狀態(tài)監(jiān)測(cè)包括位置監(jiān)測(cè)、電量監(jiān)測(cè)、載貨狀態(tài)監(jiān)測(cè)、使能狀態(tài)監(jiān)測(cè)和空閑狀態(tài)監(jiān)測(cè)等;雙臂機(jī)器人狀態(tài)監(jiān)測(cè)包括機(jī)器人使能狀態(tài)監(jiān)測(cè)、機(jī)器人空閑狀態(tài)監(jiān)測(cè)、料臺(tái)上下料完成狀態(tài)監(jiān)測(cè)等;立體倉(cāng)庫(kù)狀態(tài)監(jiān)測(cè)包括立體倉(cāng)庫(kù)堆垛機(jī)使能狀態(tài)監(jiān)測(cè)、空閑狀態(tài)監(jiān)測(cè)、貨架中貨物狀態(tài)監(jiān)測(cè)、出入庫(kù)平臺(tái)空間狀態(tài)監(jiān)測(cè)、出入庫(kù)平臺(tái)上下料完成狀態(tài)監(jiān)測(cè)等。
本文所設(shè)計(jì)的智能機(jī)器人倉(cāng)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(cāng)庫(kù)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(wú)法實(shí)現(xiàn)位姿修正等問(wèn)題,本文提出一種二維碼視覺(jué)定位方法。將視覺(jué)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(guò)識(shí)別地面上的二維碼,經(jīng)視覺(jué)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。
為了凸顯二維碼的輪廓,本文采用在原二維碼基礎(chǔ)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(cè)效果好,不易被誤檢測(cè),可以顯著提高邊緣檢測(cè)的正確識(shí)別率。
AGV經(jīng)過(guò)視覺(jué)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。