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2022上海国际新能源物流车与绿色城配展览会
2022年3月17-19日 上海新国际博览中心

有关智能化物流搬运机器人(AGV)的探讨

AGV 属于一种无人驾驶且拥有搬运功能的自动导航装置,其能够依据预设好的程序,并依照车载传感器给定的位置信息,沿着规划好的路线自动进行移动与停靠,已被广泛应用到许多生产物流场合以及具备自动化功能的立体仓库货库的自动搬运中。近年来,随着经济快速发展,人们生活需求也越来越多,传统的物流搬运已经不能满足人们需求。并且传统的物流搬运需要花费大量人力,很多物流行业在前期因要花费大量人力与时间而难以发展起来。将装有 AGV 的物流搬运机器人运用到物流行业中,可以减少物流业人力与时间的消耗,减少物流业发展压力。物流业只需将物流搬运机器人布置好,后期定期检查搬运机器人,几乎完全解放了人力,这种工作方式不仅能减少物流业的消耗,而且能够适应当代行业发展潮流。

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AGV的组成

AGV 的组成包括内部车身、步行控制系统、通讯系统和声光报警系统等。AGV 的车身是 AGV 的物理主体部分,由车架和相应的机械装置所组成,是其他总成部件的安装基础。当 AGV 小车在行驶中或在加速和减速期间,框架必须满足所需的刚度和强度要求, 且在达到刚度和强度要求后,需要较大的空间装配 LCD 屏幕电源插头、电气产品的控制设备、顶部运输设备和组件等。

AGV 步行控制系统是直接驱动执行系统中的主设备, 借助这种控制装置可以根据更多用户的市场需求正常驱动 AGV, 并可以随时制动。通讯系统用于实现 AGV 与地面控制站及地面监控设备之间的信息交换, 通讯系统通常有两种模式可供选择:连续通讯和漂移通讯。

当 AGV 以两种模式与车辆状态通信时,与主机的通信将中断,因此可以从头到尾使用它,在可监控图片的当前状态下保持良好的 AGV 状态;当 AGV 车处于通讯模式时,AGV 小车与主机的通讯将完全是自主的,并且可以直接交换各种信息。声光报警系统是一种报警信号装置, 该装置主要通过声音和各种光来向人们发出示警信号。

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AGV系统的导航方式

AGV 更多的是关系到整个物流运输系统的灵活性,它极大地影响了系统的稳定性、可靠性和经济发展。因此,AGV 系统实现的移动导航方法是一个非常重要的组成部分。正因如此,近年来国内外知名人士对 AGV 系统中的路径导航方法的深入研究仍然相当活跃。

许多基层科技工作者将各种高科技技术相结合,明确提出了许多令人耳目一新的导航地图方法。这积极推动了 AGV 导航核心技术的快速发展。到目前为止,AGV 系统实现中最常用的方法包括激光束地图导航、电磁脉冲手机导航、视觉感知 GPS导航等。

2.1 激光束地图导航

目前,成熟的制导方法是脉冲激光路径导航。激光束地图导航的基本原理是:在工作现场固定由材料制成的具有高反射率的指示牌, 然后在 AGV 上安装脉冲激光直接扫描仪,再扫描脉冲激光。受到标记光反射的周围激光束的引导, 通过分裂钻石的基本原理计算 AGV 的方位角与实际情况之间的距离,可以计算出 AGV 车辆的位置,全局建立坐标系中的车身坐标位置,以实现 AGV 的导引。它不需要像磁带路线导航那样在地面上铺设设施。

脉冲激光导航地图算法的实现已经非常成熟,并且可以非常精确地定位。这种 GPS 导航方法仍被更广泛地使用, 并且 AGV也被各种手机制造商所追求。如今随科技的发展,这种导航方式也越来越普及。若物流搬运机器人 AGV 系统运用这种导航方式,能够准确的定位,将货物准确的搬运至指定目的地, 且能大概率减少机器人发生碰撞情况的发生,能够大幅提高物流搬运效率。

2.2 电磁脉冲手机导航

在胶带式手机导航中,胶带管道铺设在道路上,而在发电机路线导航中, 电线准备预先埋在地下室中。相反,电磁地图导航方法具有较高的灵活性,并且可以更轻松更改地图导航。这种导航地图方法由于盒式磁带被放置在地面上,因此很容易损坏或弄脏。这种方法也容易受到外部不确定性影响。由于磁带导航地图方法对环境有非常严格的要求, 必须将环境附着在地面上以具有更好的基本条件。这种导航方式相对于其他方式来说布置较简单,也是很多物流行业所选择的导航方式。

2.3 视觉感知 GPS 导航

视觉感知 GPS 导航的工作原理是:使用 CCD 后编辑机快速获取 AGV 驾驶车辆图像信息的内容, 然后获取包括计算机视觉感知的实时数据,进行处理以定位 AGV,在一个方向上驾驶车辆,这种路线导航方法有两种:固定路线方法和自由路线方法。可以固定改变方式。

一般而言,CCD 安装在 AGV 车身的前方, 视线在 AGV 前方的道路上。同时,AGV 有一条导航标记线,可以在车辆领域进行识别。AGV 可以根据捕获的手机导航标记图像数据实时准确识别 GPS 导航线,并自动弯曲车辆的基本行驶路径。如果 AGV 系统中存在相对较好且持续有效的机器学习算法, 则 AGV 可能难以自动识别有关其实现路径的各种信息。

如今,许多研究机构和高校也在通过从多个角度捕获图像数据来研究具有多个 CCD 摄像机的 AGV 系统。通过计算机视觉感官的主要原理来合成静态图像的三维信息内容,不仅可以看到周围的事物,还可以测量 AGV 对象的形状和物体的距离。随着 CCD 摄像机和微型处理器的发展,电子计算机视觉感知制导方法以其较低的市场价格、更高的精度和更大的灵活性而受到越来越多的关注。

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AGV的设计思路

物流搬运机器人 AGV 是电学、光学、控制学和自动化等多种学科交叉的一种复杂智能化机器。AGV 的设计主要分三步进行, 分别为传感系统、 控制系统和执行系统。AGV 的总体构成如图 1 所示。

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图 1 AGV 总体构成

传感系统包括二维码识别、图像识别和路径规划,控制系统包括通讯模块、驱动模块和报警模块,执行系统包括抓取动作和行走动作。通过系统之间的相互协调与配合,可以实现物流搬运机器人自动获取信息、自主抓取物品、按规划路线行走及物流搬运等功能。在设计 AGV 的过程中,要充分考虑到这三大组成部分之间的联系,继而设计出符合设计条件的 AGV 机器人。

AGV 是具有搬运功能的智能型运输工具, 其在多个学科技术的综合运用下通过智能传感器对外界的环境进行了感知,然后再将各传感器之间的信息整合使用中央处理器对整理后的信息进行计算,从而得出结果。

随着经济与科技的发展,传统物流搬运将被时代所淘汰,新型的物流搬运机器人将会在崭露头角。若将 AGV 充分运用于物流搬运机器人中, 将会大幅提高物流行业的发展水平,为相关行业发展助力。

ZHAN HUI JIE SHAO
展会介绍
ESYE CHINA 2022作为快递物流业一年一度行业盛会,以“科技创新、智能制造、绿色环保、互联出海”为主题,将围绕,快递物流与供应链服务公司、新能源物流车、绿色包装材料、自动化装备、智能仓配一体化、信息化装备、智慧物流、冷链物流等产业化中的新产品、新技术、新装备为主要展示内容,打造集“展示、商贸、学习、交流”为一体的全产业链覆盖,引领行业专业综合服务平台!打造高标准国际化的快递物流生态圈。为快递物流产业创新发展助力,迎接物流产业新蓝海,专为快递物流行业定制化,展示行业新技术、新装备与全新解决方案。
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