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。
双臂机器人双臂机器人采用两个7自由度柔性机械臂组成, 能够集成化与柔性化地实现快速、安全、灵活、、高 效的旋拧、定位等全套装配解决方案。该机器人系统配有视觉系统,具有视觉识别引导抓取功能,末端采用电控夹爪,实现对工件的稳定抓取。
智能机器人仓储物流系统主要由总控调度软件和立体仓库监控软件组成,立体仓库监控软件主要用于立体仓库状态反馈,以及零件/成品的存入和取出。 总控调度软件负责管理和控制所有的设备, 协调各个设备进行工作,以完成整体的传工输作控流制程。总控调度软件和其他跟各踪模块之间的关系如图5所示。
图5 软件结构图
系统中所有设备通过TCP/IP协议进行通信,如图6所示。使用路由器组建一个局域网,双臂机器人、立体仓库监控软件服务器、总控调度软件服务器通过有线的方式介入局域网,而复合机器人、平台式AGV、叉车AGV使用无线的方式介入局域网。在该局域网中,总控调度软件是整个系统的核心,允许直接监视其他设备的状态,并控制这些设备执行相应的动作。
综合考虑智能机器人仓储物流系统工作流程,机器人的转弯半径、工作空间、场地等多方面约束,进行智能机器人仓储物流系统布局设计,其布局如图7所示,图中虚线表示叉车 AGV 的运行路线,粗实线表示复合机器人的运行路线,细实线为平台式AGV的运行路线,两台平台式AGV交替工作。复合机器人与叉车AGV在转接台处完成取放货,复合机器人与平台式AGV在转接处完成对接。
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。
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):
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