第11章物流智能裝備

物流設(shè)施與設(shè)備1第十一章物流智能裝備與技術(shù)本章要點(diǎn)11.1自動(dòng)導(dǎo)引車11.2物流機(jī)器人11.3智能物流系統(tǒng)本章小結(jié)習(xí)題學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)：了解自動(dòng)導(dǎo)引車在物流中的應(yīng)用；掌握自動(dòng)導(dǎo)引車的工作原理。能力目標(biāo)：能根據(jù)倉(cāng)庫(kù)布局合理設(shè)置自動(dòng)導(dǎo)引車。11.1自動(dòng)導(dǎo)引車11.1.1自動(dòng)導(dǎo)引車概述一、自動(dòng)導(dǎo)引車含義自動(dòng)導(dǎo)引車（AutomaticGuidedVehicle，簡(jiǎn)稱AGV）也稱無人搬運(yùn)車或自動(dòng)搬運(yùn)車，是一種現(xiàn)代化的先進(jìn)物料搬運(yùn)裝備?！吨腥A人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)——物流術(shù)語(yǔ)》定義自動(dòng)導(dǎo)引車（AGV）為：能夠自動(dòng)行駛到指定地點(diǎn)的無軌搬運(yùn)車輛。二、自動(dòng)導(dǎo)引車的分類按導(dǎo)引方式分類外導(dǎo)式導(dǎo)引：在預(yù)定的行走路線上，鋪設(shè)電磁、光學(xué)或磁性導(dǎo)引帶，導(dǎo)引車通過車上的檢測(cè)裝置檢出導(dǎo)引帶的信號(hào)、并通過分析計(jì)算，不斷調(diào)整導(dǎo)引行走方向。自導(dǎo)式導(dǎo)引：儲(chǔ)存作業(yè)環(huán)境的信息，通過識(shí)別車體某一時(shí)刻的位置信息，計(jì)算機(jī)與環(huán)境信息相比較，自動(dòng)計(jì)算并調(diào)整路徑。按控制方式分類智能型：車載計(jì)算機(jī)，自動(dòng)導(dǎo)引車自動(dòng)選擇最佳路線完成指定的任務(wù)。普通型：所有功能、路線和控制方式均由主控計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。11.1.2自動(dòng)導(dǎo)引車構(gòu)成工作原理自動(dòng)導(dǎo)引車的構(gòu)成1、機(jī)械系統(tǒng)車體車輪和轉(zhuǎn)向裝置移載裝置2、動(dòng)力系統(tǒng)大多數(shù)自動(dòng)導(dǎo)引車都以車載蓄電池為能源，以直流電動(dòng)機(jī)提供驅(qū)動(dòng)力。自動(dòng)導(dǎo)引車常用的蓄電池有：鉛-酸蓄電池和鎳-鎘蓄電池。鉛-酸蓄電池。采用全封閉免維護(hù)的固態(tài)電解質(zhì)，具有自動(dòng)充液系統(tǒng)，可以減少對(duì)室內(nèi)作業(yè)環(huán)境和車上電氣設(shè)備的酸性腐蝕。鎳-鎘蓄電池。采用纖維極板類型，無污染，壽命長(zhǎng)，比能量高，可以短時(shí)快速大電流充電，適合車輛高效連續(xù)作業(yè)的要求。3、控制系統(tǒng)導(dǎo)引信號(hào)發(fā)生器中央控制微機(jī)數(shù)字量輸入輸出調(diào)度控制微機(jī)無線通訊系統(tǒng)自動(dòng)導(dǎo)引車I自動(dòng)導(dǎo)引車II自動(dòng)導(dǎo)引系統(tǒng)電磁導(dǎo)引激光導(dǎo)引慣性導(dǎo)引電磁導(dǎo)引在AGV的行駛路徑上埋設(shè)金屬線，當(dāng)高頻電流流經(jīng)導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線周圍產(chǎn)生電磁場(chǎng)，AGV上左右對(duì)稱安裝有兩個(gè)電磁感應(yīng)器，它們所接收的電磁信號(hào)的強(qiáng)度差異可以反映AGV偏離路徑的程度。AGV的自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)這種偏差來控制車輛的轉(zhuǎn)向，連續(xù)的動(dòng)態(tài)閉環(huán)控制能夠保證AGV對(duì)設(shè)定路徑的穩(wěn)定自動(dòng)跟蹤。這種電磁感應(yīng)引導(dǎo)式導(dǎo)航方法目前在絕大多數(shù)商業(yè)化的AGVS上使用，尤其是適用于大中型的AGV。

電磁導(dǎo)引電磁導(dǎo)引基本原理1---導(dǎo)向電線2—導(dǎo)向輪3—信號(hào)檢測(cè)器4—放大器5—導(dǎo)向電機(jī)6—減速器電磁導(dǎo)引特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：引線隱蔽，不易污染和破損，導(dǎo)引原理簡(jiǎn)單而可靠，便于控制和通訊，對(duì)聲光無干擾，制造成本較低。缺點(diǎn)：路徑難以更改擴(kuò)展，對(duì)復(fù)雜路徑的局限性大。激光導(dǎo)引AGV上安裝有可旋轉(zhuǎn)的激光掃描器，在運(yùn)行路徑沿途的墻壁或支柱上安裝有高反光性的定位標(biāo)志，AGV依靠激光掃描器發(fā)射激光束，然后接受由四周定位標(biāo)志反射回的激光束，車載計(jì)算機(jī)計(jì)算出車輛當(dāng)前的位置以及運(yùn)動(dòng)的方向，通過和內(nèi)置的數(shù)字地圖進(jìn)行對(duì)比來校正方位，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搬運(yùn)。激光導(dǎo)引目前，激光AGV的應(yīng)用越來越普遍。并且依據(jù)同樣的引導(dǎo)原理，若將激光掃描器更換為紅外發(fā)射器、或超聲波發(fā)射器，則激光引導(dǎo)式AGV可以變?yōu)榧t外引導(dǎo)式AGV和超聲波引導(dǎo)式AGV。

激光導(dǎo)引的特點(diǎn)AGV定位精確；地面無需其他定位設(shè)施；行駛路徑可靈活多變，能夠適合多種現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。激光導(dǎo)引是目前國(guó)外許多AGV廠家優(yōu)先采用的先進(jìn)導(dǎo)引方式。慣性導(dǎo)引慣性導(dǎo)引是在AGV上安裝陀螺儀，在行駛區(qū)域的地面上安裝定位塊，AGV通過對(duì)陀螺儀偏差信號(hào)的計(jì)算及地面定位塊信號(hào)的采集來確定自身的位置和方向，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)引。慣性導(dǎo)引特點(diǎn)慣性導(dǎo)引技術(shù)在航天和軍事上較早運(yùn)用，是AGV領(lǐng)域新興的一項(xiàng)技術(shù)。優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)先進(jìn)，定位準(zhǔn)確性高，靈活性強(qiáng)，便于組合和兼容，適用領(lǐng)域廣。缺點(diǎn)：制造成本高，導(dǎo)引的精度和可靠性與陀螺儀的制造精度及使用壽命密切相關(guān)。11.1.3自動(dòng)導(dǎo)向車的選型1，運(yùn)送物品的特點(diǎn)：要求提供物品的長(zhǎng)寬高、重量、成箱或散料、溫度、氣味、有無毒害以及其他對(duì)作業(yè)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生影響的因素。2、運(yùn)送物品的環(huán)境：作業(yè)環(huán)境可能為室外、室內(nèi)、過跨、越溝、高溫、高濕、冷藏、暗房，與其他通過運(yùn)輸裝置的交叉、出入門洞、樓層提高等。3、運(yùn)送首尾裝置的接口：被運(yùn)送的物品使用的移栽裝置和送到目的地的移栽裝置，可以使貨架、貨臺(tái)、庫(kù)房、工作站、滾道、懸掛輸送、機(jī)械手、其他車輛等，還應(yīng)考慮如何進(jìn)行定位、對(duì)準(zhǔn)、識(shí)別、記錄、顯示、標(biāo)記、要適當(dāng)確定接口移栽的自動(dòng)化程度。4、適應(yīng)AGV類型要求，應(yīng)考慮AGV的結(jié)構(gòu)、功能、控制系統(tǒng)層次、通信聯(lián)系、尋呼方式、待機(jī)位置、充電方式等，使AGV類型與AGVS類型緊密匹配。5.AGV的價(jià)格和費(fèi)用范圍：在同樣能完成生產(chǎn)要求的功能的前提下，選用價(jià)廉的AGV11.2物流機(jī)器人11.2.1機(jī)器人用途分類（一）機(jī)器人的發(fā)展機(jī)器人（Robot）是人類20世紀(jì)的重大發(fā)明之一。1984年末著名科學(xué)家錢學(xué)森指出：“所謂機(jī)器人，就是指那些有特定功能的自動(dòng)機(jī)，它是機(jī)電一體化的，具有人工智能因素的20世紀(jì)80年代高技術(shù)，是新技術(shù)革命的重要內(nèi)容之一。”

20世紀(jì)70年代我國(guó)就開始了機(jī)器人的研制開發(fā)，1980年全國(guó)第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人誕生。英國(guó)機(jī)器人酷似人類面部表情豐富能夠?qū)υ?/p>

保姆機(jī)器人北京農(nóng)民拉車機(jī)器人拉車機(jī)器人機(jī)器人身高約1.8米，身后連接著一輛深紅色的鐵皮黃包車，車上裝著方向盤和控制按鈕，以控制黃包車的前進(jìn)、后退和停止。機(jī)器人的眼睛和嘴巴都會(huì)動(dòng)。機(jī)器人成本約8000元，每充電一次能走6小時(shí)，行程8公里。北京農(nóng)民拉車機(jī)器人2009年1月8日，住在北京市郊的農(nóng)民吳玉祿在自家附近駕駛著由他自制的行走機(jī)器人拉著的人力車溜達(dá)。這個(gè)機(jī)器人是愛熱發(fā)明創(chuàng)造的吳玉祿制成的最新和最大的機(jī)器人。吳玉祿從1986年開始制造機(jī)器人，他用從垃圾堆撿來的金屬絲、金屬片、螺絲釘和釘子等制造機(jī)器人。11.2.2物流機(jī)器人的應(yīng)用搬運(yùn)機(jī)器人碼垛機(jī)器人1.搬運(yùn)機(jī)器人（一）帶有自動(dòng)機(jī)械手的AGV在自動(dòng)導(dǎo)引車上加裝機(jī)械手，配合車載裝卸機(jī)構(gòu)，自動(dòng)裝載貨物，AGV自動(dòng)行駛到指定的位置后，機(jī)械手自動(dòng)卸貨，并放置到指定貨位。物流設(shè)施與設(shè)備36（二）直角坐標(biāo)機(jī)器人直角坐標(biāo)機(jī)器人(英文名：cartesianrobot)，大型的直角坐標(biāo)機(jī)器人也稱桁架機(jī)器人或龍門式機(jī)器人。是能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制的、可重復(fù)編程的、多自由度的、運(yùn)動(dòng)自由度建成空間直角關(guān)系的、多用途的操作機(jī)。其工作的行為方式主要是通過完成沿著X、Y、Z軸上的線性運(yùn)動(dòng)。圖9-8二維搬運(yùn)機(jī)器人圖9-9三維搬運(yùn)機(jī)器人物流設(shè)施與設(shè)備37圖9-10三維機(jī)器人揀貨搬運(yùn)物流設(shè)施與設(shè)備38（三）多自由度關(guān)節(jié)式搬運(yùn)機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)器人，也稱關(guān)節(jié)手臂機(jī)器人或關(guān)節(jié)機(jī)械手臂，是當(dāng)今工業(yè)領(lǐng)域中最常見的工業(yè)機(jī)器人的形態(tài)之一。適合用于諸多工業(yè)領(lǐng)域的機(jī)械自動(dòng)化作業(yè)，比如，自動(dòng)裝配、噴漆、搬運(yùn)、焊接等工作。

圖9-11多自由度機(jī)器人2.碼垛機(jī)器人碼垛機(jī)器人能自動(dòng)將不同外形尺寸的包裝貨物整齊地、自動(dòng)地碼放在托盤上。當(dāng)貨物進(jìn)入工作區(qū)，碼垛機(jī)器人能夠自動(dòng)識(shí)別貨物的大小和方位，并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的動(dòng)作程序，將貨物抓起移送到托盤上，貨物的堆放順序和形式預(yù)先設(shè)定，當(dāng)貨物堆垛完成，能自動(dòng)完成捆扎，然后通過傳送帶送走。碼垛機(jī)器人碼垛機(jī)器人11.2.3機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和主要技術(shù)參數(shù)1.機(jī)器人的結(jié)構(gòu)（1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)的功能是可以抓取工件，并按照規(guī)定的運(yùn)動(dòng)速度、運(yùn)動(dòng)軌跡將工件送到指定的位置，然后放下工件。組成：（a）手部（b）腕部（c）臂部（d）機(jī)身（e）行走機(jī)構(gòu)（f）頭部（2）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是為機(jī)器人提供動(dòng)力的裝置。一般情況下，機(jī)器人的每一個(gè)關(guān)節(jié)設(shè)置一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它接受動(dòng)作指令，準(zhǔn)確控制關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)位置。11.2.3機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和主要技術(shù)參數(shù)（3）控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)控制著機(jī)器人按照規(guī)定的程序運(yùn)動(dòng)，它可以記憶各種指令信息，同時(shí)按照指令信息向各個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出指令。（4）檢測(cè)傳感系統(tǒng)：檢測(cè)傳感系統(tǒng)主要是檢測(cè)機(jī)器人執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和位置，并隨時(shí)將執(zhí)行系統(tǒng)的實(shí)際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，然后通過控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，使執(zhí)行系統(tǒng)以一定的精度達(dá)到設(shè)定的位置。（5）人工智能系統(tǒng)人工智能系統(tǒng)賦予機(jī)器人具有五官的功能，具有學(xué)習(xí)、記憶和判斷能力。2.機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)（1）抓取重量：機(jī)器人在正常運(yùn)行速度時(shí)所能抓取的重量（2）運(yùn)動(dòng)速度（3）自由度（4）重復(fù)定位精度：機(jī)器人的手部進(jìn)行重復(fù)工作時(shí)能夠放在同一位置的準(zhǔn)確程度（5）程序編制與存儲(chǔ)容量；用存儲(chǔ)程序的字節(jié)數(shù)或程序指令數(shù)表示，容量越大，從事復(fù)雜作業(yè)的能力越強(qiáng)。11.3智能物流系統(tǒng)

11.3智能物流系統(tǒng)概述1.智能物流系統(tǒng)定義智能物流系統(tǒng)是在智能交通系統(tǒng)和相關(guān)信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，以電子商務(wù)方式運(yùn)作的現(xiàn)代物流服務(wù)體系。它通過智能交通系統(tǒng)和相關(guān)信息技術(shù)解決物流作業(yè)的實(shí)時(shí)信息采集，并在一個(gè)集成的環(huán)境下對(duì)采集的信息進(jìn)行分