图1为本文设计的智能机器人仓储物流系统总体方案,其集成了自动化立体仓库、AGV、机器人、视觉传感器、激取光料传感器等，由机器人完成物料的拾取、摆放、搬运和分捡,视觉系统完成对物料的形状、位置和颜色识别,传感器完成移动机器人的定位和避障等,该系统实现了齿轮箱的装配和拆解工作,其适用性广,衍生能力强。设计齿轮箱装配工艺流程如图2所示。
该智能机器人仓储物流系统主要包括自动化立体仓库、平台式AGV、复合机器人、双臂机器人、叉车AGV等硬件设备。
(1)自动化立体仓库
自动化立体仓库是现代生产系统自动化程度提高的重要标志,在有限的占地面积下能够实现货物的大量、有效存储,充分利用空间资源。如图3所示,本文设计自动化立体仓库包括货架、堆垛机、出入库平台组成。其中堆垛机的行走轴实现堆垛机沿着立体仓库长度方向运动、升降轴实现堆垛机沿着立体仓库高度方向运动,货叉伸缩轴实现货物托盘的抓取。出入库平台安装有货物托盘检测传感器,用于判断出入库平台与机器人的对接情况。零件出入库平台设有一段升降式运输平台①,其处于低位时与平台AGV对接,处于高位时与出入库平台②对接。
设计开发自动化立体仓库其管理系统具有货物入库、货物出库、入/出库人工修正、库存盘点、设备状态查询及设备故障记录等功能,可以自动记录设备故障信息,包括设备编码、故障时间、故障类别、故障说明等,在故障排除后由操作员在该记录中填写排除时间信息,并且可以按照设备编码、故障类别等进行设备故障记录查询,查询结果以列表形式显示在计算机屏幕上,并可以打印输出。
设备状态监测:平台式AGV及叉车AGV 状态监测包括AGV位置监测、电量监测、载货状态监测和运行状态监测等;复合机器人状态监测包括位置监测、电量监测、载货状态监测、使能状态监测和空闲状态监测等;双臂机器人状态监测包括机器人使能状态监测、机器人空闲状态监测、料台上下料完成状态监测等;立体仓库状态监测包括立体仓库堆垛机使能状态监测、空闲状态监测、货架中货物状态监测、出入库平台空间状态监测、出入库平台上下料完成状态监测等。
本文所设计的智能机器人仓储物流系统对AGV和复合机器人移动底盘的定位精度要求较高,尤其是在平台式AGV与立体仓库升降式运输平台对接及复合机器人和平台式AGV对接时,目前移动底盘常用的导航方式很难满足需求。针对目前AGV常用导航方式精度低、实时性差、无法实现位姿修正等问题,本文提出一种二维码视觉定位方法。将视觉摄像头安装于AGV的中心底部,使摄像头光心与AGV旋转中心重合,并在摄像头周围安装光源,克服光线变化的影响。通过识别地面上的二维码,经视觉处理将数据反馈给AGV运动控制系统,实现 AGV的定位。
旋转处理模型
旋转处理即以中心点为旋转参考点,旋转修正,如图10a所示。设定P0(x0 ,y0) 为轮廓中心点坐标,B(x23 ,y23)为待修正后矩形一边的中心点坐标, A(x'23,y'23)为修正后矩形一边的中心点坐标。根据P0和B点坐标求得A点坐标,如式(3):
