智能装备与系统助力工厂自动化搬运如何实现准确定位和精准送达保障就业岗位安全
最近这两年里,身边越来越多的人谈论人工智能。仓储物流行业里也越来越多的谈到智能仓储,智慧物流。网上流传的各大电商仓储物流中心的宣传视频里有各种黑科技设备和系统。在工厂里,也有很多智能化搬运设备在不同工位之间进行物料的转运作业,常见的有连续搬运设备比如各类输送机等,也有非连续性的离散搬运设备,比如:柔性无轨搬运类设备、有轨道搬运设备。
这里先不谈高大上的人工智能技术,首先总结下视频里的各种搬运设备是怎么做到设备自身行走到正确的位置并完成存取货物的?
因为这可以看做是搬運設備的一步級別智能。自動移動任務,首先要知道當前任務的地標起始地址和終點地址。計算機系統要能識別物理世界存在的具體位置地址,那就需要將位置信息轉化成計算機能讀懂的數字信息。對於位置信息數字化大家最熟悉的是全球定位系統GPS。
GPS系統將地球上的任何一處地標都可以分解成唯一資料組合:經度、緯度、高度海拔。比如東經45°、北緯32°、海拔1000米,這三個數據組合就對應了地球上唯一的地點。而且這些數據只要給計算機系統輸入這三個數據組合,即使無法直接理解其意義,但依靠複雜算法,可以導出這些資料代表的地理坐標,並用來導引車輛或其他交通工具前往該地點。
在百度地圖裡就是這樣一個過程,我們看到的地圖中的每一個地方信息背後其实都对应着一个这样的经纬度数据,而我们不擅长记这些数据组合,只好改成给每个地点都起个名字,比如景点名、公园名、小区名。但是每次我们查询时输入名称后,不管名称是什么,它们都会被翻译为对应的地理坐标,这样计算机系统才能够将它们映射回实际的地图上的具体位置。
而在倉儲物流中心中,大部分的情況下,一般情況下移動裝置通常是在固定的幾個地方之間進行運輸,如堆垛機只會在前後方向上只有固定的庫端站台位置;堆垛機只會在上下的方向上,有固定的每層貨架的地方作業,而不会去没有货格或者货格之间处无效作業。
那樣这样的定位就是有限離散性的定位。一旦設置了所有可能工作的地方作为特定的编号,如果这些地点遵循一定规律,那么这个编号定义可以参考这些规律,比如按照数据组合(2,3,4)即为貨架中的第2層第3列第4排。而这个地点是固定且唯一的一个。如果计算机将这个数据组合发送给自动化移动装备,那么移动装备就能够準確地知道那个数据组合指的是哪个地点。
然后解决问题就是实时确定自己当前所在地,即寻址定位问题。
人肉定位技術
當然,在任何需要內部運輸發生的地方,都會見到叉車这种設備有人說叉車是不太聰明,不太靈活,最為原始的一種設備。但從另外一個角度來看,叉車實際是一種非常聰明並且非常靈活的手段。我們現在討論的是由於它需要人的操作才能完成運輸,所以它實際是一種超級強大的操作平台。
我們通過眼睛來觀察周圍環境,用手臂與腳部來控制叉車運動,這完全建立在人腦——我們的大腦——根據現場觀察及命令執行器動作以達成目的。在傳感器(眼睛)的幫助下,我們不斷監控自己的狀態並根據已知資訊更新我方狀態,以確保最終達到的目標正確無誤。此過程中,我們使用的是自主學習能力,是我們生活中最基本也是最強大的工具之一---思維能力。我們不是僅僅跟隨著直覺行動,而是我們總是在分析問題以及尋找最佳解決方案。
AGV自動導引小型汽車定位
AGV(自動導引小型汽車)則因為它具有高度可塑性,可以輕鬆適應不同的環境,因此廣泛應用於包括但不限于電商配送中心等領域。大多数AGV导航技术主要基于以下几种:
磁通导航
磁通导航技术虽然早期开发,但仍然广泛应用于AGV领域。这项技术要求安装磁条或磁钉沿着预设路线,然后通过车辆内置磁感应传感器识别并追踪磁条信号,从而确保车辆按预设路径运行,并保持其在地面上的精确距离。这项技术对于保证AGV稳定运行至关重要,因为它提供了车辆运动路径的一致性,并减少了误差,使得车辆更容易找到目标点。
激光导航
随着激光扫描仪技术发展,我们开始看到更多采用激光导航方式用于AGV。这项新兴技术允许单个激光扫描仪覆盖整个空间范围,并利用反射率检测障碍物及其距离,从而构建环境模型并执行精确导航。此外,由于激光扫描仪能够从360°角度全方位探测周围环境,它们还能处理复杂场景中的障碍,如避开静态或移动障碍,同时保持高速和灵活性,这使得它们成为现代工业自动化中不可或缺的一部分。
二维码阅读系统
亚马逊Kiva项目以其创新的方法获得了极高认可,该项目采用惯性导航与二维码标签结合,以便机器人能够有效识别其所处环境并调整行动路线。此外,该项目还使用了一套复杂算法来帮助Kiva Roboters根据现场情况优雅地移动,让他们顺畅适应变化不断的情况,从而提高整体效率。在实际应用中,这种方法通常涉及打印特殊编码、二维码标签,并附加到特定的区域,以便相互匹配与读取。当一个Kiva Robot经过二维码区域时,其摄像头会捕捉二维码图像并提取相关信息,从而确定当前所处地区,同时利用该图像中的边缘来微调Robot行进角度,以确保精准抵达指定目的地。
以上讨论了目前几个比较常见类型的问题,但是对于那些拥有轨道设计的大量现有的机械式拖拉装置来说,他们通常受到严格限制,因为它们必须严格遵循既有的设计规范和布局。如果你想要改变他们原本计划好的动作路线,你很快就会发现这是相当困难甚至是不可能的事情,因此,对于这些现有的机械式拖拉装置来说,要想实现较为灵活自由活动,就不得不考虑一些新的解决方案,比如升级换代安装新的电子控制系统或者通过重新规划原来的固定轨道网络变革旧模式达到某种程度上的灵活适应能力提升。不过由于成本考量以及制造过程中的许多限制,这样的变革往往并不那么容易实施,而且这种变革也只能带来相对较小程度的小规模变化,而无法彻底改变现状。但正因为如此,我们才会不断探索更好的解决办法,更好地满足日益增长需求,为企业带来更多竞争优势,以及让员工参与其中,与公司共同成长。