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中械自动化设备有限公司如何实现物品准确定位与精准送达的工厂自动化搬运系统

最近这两年里,身边越来越多的人谈论人工智能。仓储物流行业也越来越多地提及智能仓储和智慧物流。在网上流传的各大电商仓储物流中心的宣传视频中,展示了各种先进的设备和系统。而在工厂里,也有许多智能化搬运设备在不同工位之间进行物料转运作业,常见的有连续搬运设备如输送带等,以及非连续性的离散搬运设备,如柔性无轨搬运类设备、有轨道搬运设备。

这里不谈高大上的人工智能技术,而是总结下这些视频中的各种搬运设备如何实现自己行走到正确位置并完成存取货物任务。这可以看做是这些自动化搬运系统的第一步。首先,这些自动化系统需要知道当前任务的起始地址和终点地址。计算机系统需要识别物理世界存在的具体位置信息,并将其转换成计算机可读懂的数字信息。对于位置信息数字化,最常见的是全球定位系统GPS。

GPS将地球上的任何地点都可以分解成唯一数据组合:经度、纬度、高度。例如东经45°、北纬32°、海拔1000米,就对应了地球上一个独特的地理位置。当我们输入这个数据组合给计算机时,它就能指引汽车前往这个实际地点。在百度地图中,每个地点背后其实都是一个经纬度信息,我们不擅长记忆这些数据组合,但每次查询时输入地名后,计算机仍然要将地名转换成经纬度数据再对应到地图中的实际位置。

GPS提供的是全面的定位服务,可以精确定位到地球上的任意一点。但在仓储物流中心,大部分情况下,移动装备只在固定的几个位置间来回移动,比如堆垛机在前后方向上只有固定库端站台位置或前后的货架列;堆垛机在上下方向上,只有固定的每层货架位置。不管堆垛机对应哪个货架,有多少列多少层,只会在每个有效工作区处作业,不会无效行驶于没有货格或空白区域间。

这样的定位方式就是有限离散性的定位。一种方法是为所有作业点设置固定的编号,如果这些点遵循一定规律,那么就可以参考这些规律,比如根据层列排法定义比如(2,3,4)即为第2层第3列第4排的一个特定点。如果计算机会发送这样的数据组合给自动化装备,那么该装备就会准确了解这是指哪个地方。

接下来,这些自动化装备需要解决的问题是实时知道自己当前所在地,即寻址问题。在任何拥有内部交通需求的地方,都会看到叉车这种装备有人说叉车最不聪明,最机械,但从另一种角度看,叉车是一种最具智能性的人力操作平台,因为它依赖于人的驾驶才能执行任务,而人被认为是在某些方面最聪明的一种生命形式。

当驾驶员接受新的任务并分析判断即将进行的地面推举工作起始和终止地址时,他们首先得知自己的当前地点,然后判断与目的地址之间关系。如果目的位于前方,他们超前开启;如果目的位于后方,他们朝向后开启。此外,在整个过程中,驾驶员不断评估自身目前与目标相距之距离直至达到目标地点。在这一工程中,由于叉车运行路径固定,其寻址问题由驾驶员基于视觉传感器(眼睛)、手脚控制机构以及复杂的大脑处理程序完成。大脑通过持续监控眼部输入(视觉传感器),分析现状,并通过命令手臂和腿部行动,使叉车按预期路径行进至指定目的地实现精准送达。

AGV(自主导航小型载重汽车)利用其柔韧性,可以轻松部署于内陆厂房及其配送中心应用广泛。AGV导航技术多样,其中包括:

磁导引

早期AGV使用磁导引技术,该技术要求沿着可能路线布置磁条或者在地面预埋磁钉。一旦安装完毕,就无法更改路线除非重新安装磁条或钻孔以便新路线。此外,一旦AGV开始运行,它们只能沿着磁条运动,因为它们携带着能够检测附近磁场变化而调整自身角色的特殊传感器。当AGV靠近某一特定的标记,当它感觉到改变而调整自身以保持正道,则确保其按照既设计划继续旅行,从而解决了寻址问题,同时编码器记录该旅程,以确定AGV正在何处行走。这使得只要知道起始点、固定路线以及累积距离值,便可确定AGV所处之地点。

激光导引

虽然具有较低灵活性的原始磁铁式驱动装置已经成为过往事项,但是激光导航已广泛用于现代叉车制品内置激光扫描仪,以360度旋转扫描周围环境,将激光投射至事先放置反射板表面以建立三维模型。此模型允许精确测量障碍物与辐射源之间距离,从而确定出现在哪一步骤且需采取何种行动以避免碰撞并找到最佳路径。

二维码阅读

亚马逊配送中心采用Kiva robot方案,以其创新精神和卓越性能获得巨大成功国内也有公司研发类似产品用于电商行业订单拣选场景Kiva system 需要事先贴附二维码标签覆盖整个空间,并让所有二维码构成矩阵网络,每张二维码包含唯一ID代表整体网络坐标

Kiva robots 佩戴摄像头拍照照片并一直朝向底座捕捉当他们经过二维码标签时,用来自图像识别读取其中含有的坐标数值,同时用边缘检测功能校正角度保证robot顺利抵达目标

以上讨论了几种目前广泛应用于agv中的定位方式然而,对于那些更为古老但仍然普遍使用且具有高度生产效率的地方,可移动式库存管理工具,如高速堆垛機,是典型例子之一此类工具通常由于它们一直沿同一轨道运行,因此可以直接安装认证传感器同时结合轨道端口安装机构这样每次经过某些机构的时候通过传感器信号变化就能了解当前位于那个范围内水平方向上传感器称“认证”垂直方向上传感器则称“认证片”

因此,在水平方向上仅需设置固定数量认证片分布均匀通贯各箱子的顶部支撑柱及横梁赋予针对关键工作区域供栈式皮托推举机械实质检查确认状态因此,无论是否符合标准要求,该栈式皮托推举机械都会发现自己属于一个相对于其他皮托推举机械占据特别重要职责角色

此外,此类工具还必须能够快速准确安全执行大量单元操作,而且必须能够适应不同的工作条件随时间增长,这意味着它们必须不断适应新挑战若想提升效率降低成本提高安全性此等挑战不能简单依靠硬件更新,而应该结合软件优化策略共同努力因而,为满足日益增长需求制造商们致力于开发更加高级功能强大的软件支持设施来增强客户价值