該智能機器人倉儲物流系統(tǒng)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(xiàn)代生產(chǎn)系統(tǒng)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(xiàn)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(xiàn)堆垛機沿著立體倉庫長度方向運動、升降軸實現(xiàn)堆垛機沿著立體倉庫高度方向運動,貨叉伸縮軸實現(xiàn)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。
設計開發(fā)自動化立體倉庫其管理系統(tǒng)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(tài)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。
復合機器人復合機器人由移動底盤及關節(jié)柔性機械臂組成。其整體融入視覺系統(tǒng)、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?？梢詮V泛應用于3C行業(yè)、自動化工廠、倉儲分揀、自動化貨物超市等,實現(xiàn)物料自動搬運、物品上下料、物料分揀等。
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(xiàn)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(tǒng)配有視覺系統(tǒng),具有視覺識別引導抓取功能,末端采用電控夾爪,實現(xiàn)對工件的穩(wěn)定抓取。
智能機器人倉儲物流系統(tǒng)主要由總控調度軟件和立體倉庫監(jiān)控軟件組成,立體倉庫監(jiān)控軟件主要用于立體倉庫狀態(tài)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(xié)調各個設備進行工作,以完成整體的傳工輸作控流制程?？偪卣{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(tǒng)中所有設備通過TCP/IP協(xié)議進行通信,如圖6所示。使用路由器組建一個局域網(wǎng),雙臂機器人、立體倉庫監(jiān)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(wǎng),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(wǎng)。在該局域網(wǎng)中,總控調度軟件是整個系統(tǒng)的核心,允許直接監(jiān)視其他設備的狀態(tài),并控制這些設備執(zhí)行相應的動作。
綜合考慮智能機器人倉儲物流系統(tǒng)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(tǒng)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。
本文所設計的智能機器人倉儲物流系統(tǒng)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(xiàn)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(jīng)視覺處理將數(shù)據(jù)反饋給AGV運動控制系統(tǒng),實現(xiàn) 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(jù)P0和B點坐標求得A點坐標,如式(3):
AGV經(jīng)過視覺位移處理和旋轉處理,可以調節(jié)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(wěn)定。
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