第11章物流智能裝備

物流設施與設備1第十一章物流智能裝備與技術本章要點11.1自動導引車11.2物流機器人11.3智能物流系統(tǒng)本章小結(jié)習題學習目標知識目標：了解自動導引車在物流中的應用；掌握自動導引車的工作原理。能力目標：能根據(jù)倉庫布局合理設置自動導引車。11.1自動導引車11.1.1自動導引車概述一、自動導引車含義自動導引車（AutomaticGuidedVehicle，簡稱AGV）也稱無人搬運車或自動搬運車，是一種現(xiàn)代化的先進物料搬運裝備?！吨腥A人民共和國國家標準——物流術語》定義自動導引車（AGV）為：能夠自動行駛到指定地點的無軌搬運車輛。二、自動導引車的分類按導引方式分類外導式導引：在預定的行走路線上，鋪設電磁、光學或磁性導引帶，導引車通過車上的檢測裝置檢出導引帶的信號、并通過分析計算，不斷調(diào)整導引行走方向。自導式導引：儲存作業(yè)環(huán)境的信息，通過識別車體某一時刻的位置信息，計算機與環(huán)境信息相比較，自動計算并調(diào)整路徑。按控制方式分類智能型：車載計算機，自動導引車自動選擇最佳路線完成指定的任務。普通型：所有功能、路線和控制方式均由主控計算機進行控制。11.1.2自動導引車構成工作原理自動導引車的構成1、機械系統(tǒng)車體車輪和轉(zhuǎn)向裝置移載裝置2、動力系統(tǒng)大多數(shù)自動導引車都以車載蓄電池為能源，以直流電動機提供驅(qū)動力。自動導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。采用全封閉免維護的固態(tài)電解質(zhì)，具有自動充液系統(tǒng)，可以減少對室內(nèi)作業(yè)環(huán)境和車上電氣設備的酸性腐蝕。鎳-鎘蓄電池。采用纖維極板類型，無污染，壽命長，比能量高，可以短時快速大電流充電，適合車輛高效連續(xù)作業(yè)的要求。3、控制系統(tǒng)導引信號發(fā)生器中央控制微機數(shù)字量輸入輸出調(diào)度控制微機無線通訊系統(tǒng)自動導引車I自動導引車II自動導引系統(tǒng)電磁導引激光導引慣性導引電磁導引在AGV的行駛路徑上埋設金屬線，當高頻電流流經(jīng)導線時，導線周圍產(chǎn)生電磁場，AGV上左右對稱安裝有兩個電磁感應器，它們所接收的電磁信號的強度差異可以反映AGV偏離路徑的程度。AGV的自動控制系統(tǒng)根據(jù)這種偏差來控制車輛的轉(zhuǎn)向，連續(xù)的動態(tài)閉環(huán)控制能夠保證AGV對設定路徑的穩(wěn)定自動跟蹤。這種電磁感應引導式導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。

電磁導引電磁導引基本原理1---導向電線2—導向輪3—信號檢測器4—放大器5—導向電機6—減速器電磁導引特點優(yōu)點：引線隱蔽，不易污染和破損，導引原理簡單而可靠，便于控制和通訊，對聲光無干擾，制造成本較低。缺點：路徑難以更改擴展，對復雜路徑的局限性大。激光導引AGV上安裝有可旋轉(zhuǎn)的激光掃描器，在運行路徑沿途的墻壁或支柱上安裝有高反光性的定位標志，AGV依靠激光掃描器發(fā)射激光束，然后接受由四周定位標志反射回的激光束，車載計算機計算出車輛當前的位置以及運動的方向，通過和內(nèi)置的數(shù)字地圖進行對比來校正方位，從而實現(xiàn)自動搬運。激光導引目前，激光AGV的應用越來越普遍。并且依據(jù)同樣的引導原理，若將激光掃描器更換為紅外發(fā)射器、或超聲波發(fā)射器，則激光引導式AGV可以變?yōu)榧t外引導式AGV和超聲波引導式AGV。

激光導引的特點AGV定位精確；地面無需其他定位設施；行駛路徑可靈活多變，能夠適合多種現(xiàn)場環(huán)境。激光導引是目前國外許多AGV廠家優(yōu)先采用的先進導引方式。慣性導引慣性導引是在AGV上安裝陀螺儀，在行駛區(qū)域的地面上安裝定位塊，AGV通過對陀螺儀偏差信號的計算及地面定位塊信號的采集來確定自身的位置和方向，從而實現(xiàn)導引。慣性導引特點慣性導引技術在航天和軍事上較早運用，是AGV領域新興的一項技術。優(yōu)點：技術先進，定位準確性高，靈活性強，便于組合和兼容，適用領域廣。缺點：制造成本高，導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。11.1.3自動導向車的選型1，運送物品的特點：要求提供物品的長寬高、重量、成箱或散料、溫度、氣味、有無毒害以及其他對作業(yè)環(huán)境會產(chǎn)生影響的因素。2、運送物品的環(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，與其他通過運輸裝置的交叉、出入門洞、樓層提高等。3、運送首尾裝置的接口：被運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、庫房、工作站、滾道、懸掛輸送、機械手、其他車輛等，還應考慮如何進行定位、對準、識別、記錄、顯示、標記、要適當確定接口移栽的自動化程度。4、適應AGV類型要求，應考慮AGV的結(jié)構、功能、控制系統(tǒng)層次、通信聯(lián)系、尋呼方式、待機位置、充電方式等，使AGV類型與AGVS類型緊密匹配。5.AGV的價格和費用范圍：在同樣能完成生產(chǎn)要求的功能的前提下，選用價廉的AGV11.2物流機器人11.2.1機器人用途分類（一）機器人的發(fā)展機器人（Robot）是人類20世紀的重大發(fā)明之一。1984年末著名科學家錢學森指出：“所謂機器人，就是指那些有特定功能的自動機，它是機電一體化的，具有人工智能因素的20世紀80年代高技術，是新技術革命的重要內(nèi)容之一?！?/p>

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

保姆機器人北京農(nóng)民拉車機器人拉車機器人機器人身高約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、后退和停止。機器人的眼睛和嘴巴都會動。機器人成本約8000元，每充電一次能走6小時，行程8公里。北京農(nóng)民拉車機器人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器人拉著的人力車溜達。這個機器人是愛熱發(fā)明創(chuàng)造的吳玉祿制成的最新和最大的機器人。吳玉祿從1986年開始制造機器人，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器人。11.2.2物流機器人的應用搬運機器人碼垛機器人1.搬運機器人（一）帶有自動機械手的AGV在自動導引車上加裝機械手，配合車載裝卸機構，自動裝載貨物，AGV自動行駛到指定的位置后，機械手自動卸貨，并放置到指定貨位。物流設施與設備36（二）直角坐標機器人直角坐標機器人(英文名：cartesianrobot)，大型的直角坐標機器人也稱桁架機器人或龍門式機器人。是能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制的、可重復編程的、多自由度的、運動自由度建成空間直角關系的、多用途的操作機。其工作的行為方式主要是通過完成沿著X、Y、Z軸上的線性運動。圖9-8二維搬運機器人圖9-9三維搬運機器人物流設施與設備37圖9-10三維機器人揀貨搬運物流設施與設備38（三）多自由度關節(jié)式搬運機器人關節(jié)機器人，也稱關節(jié)手臂機器人或關節(jié)機械手臂，是當今工業(yè)領域中最常見的工業(yè)機器人的形態(tài)之一。適合用于諸多工業(yè)領域的機械自動化作業(yè)，比如，自動裝配、噴漆、搬運、焊接等工作。

圖9-11多自由度機器人2.碼垛機器人碼垛機器人能自動將不同外形尺寸的包裝貨物整齊地、自動地碼放在托盤上。當貨物進入工作區(qū)，碼垛機器人能夠自動識別貨物的大小和方位，并根據(jù)預先設定的動作程序，將貨物抓起移送到托盤上，貨物的堆放順序和形式預先設定，當貨物堆垛完成，能自動完成捆扎，然后通過傳送帶送走。碼垛機器人碼垛機器人11.2.3機器人的結(jié)構和主要技術參數(shù)1.機器人的結(jié)構（1）執(zhí)行機構：執(zhí)行機構的功能是可以抓取工件，并按照規(guī)定的運動速度、運動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）機身（e）行走機構（f）頭部（2）驅(qū)動系統(tǒng)：驅(qū)動系統(tǒng)是為機器人提供動力的裝置。一般情況下，機器人的每一個關節(jié)設置一個驅(qū)動系統(tǒng)，它接受動作指令，準確控制關節(jié)的運動位置。11.2.3機器人的結(jié)構和主要技術參數(shù)（3）控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)控制著機器人按照規(guī)定的程序運動，它可以記憶各種指令信息，同時按照指令信息向各個驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)出指令。（4）檢測傳感系統(tǒng)：檢測傳感系統(tǒng)主要是檢測機器人執(zhí)行系統(tǒng)的運動狀態(tài)和位置，并隨時將執(zhí)行系統(tǒng)的實際位置反饋給控制系統(tǒng)，并與設定的位置進行比較，然后通過控制系統(tǒng)進行調(diào)整，使執(zhí)行系統(tǒng)以一定的精度達到設定的位置。（5）人工智能系統(tǒng)人工智能系統(tǒng)賦予機器人具有五官的功能，具有學習、記憶和判斷能力。2.機器人的主要技術參數(shù)（1）抓取重量：機器人在正常運行速度時所能抓取的重量（2）運動速度（3）自由度（4）重復定位精度：機器人的手部進行重復工作時能夠放在同一位置的準確程度（5）程序編制與存儲容量；用存儲程序的字節(jié)數(shù)或程序指令數(shù)表示，容量越大，從事復雜作業(yè)的能力越強。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)和相關信息技術的基礎上，以電子商務方式運作的現(xiàn)代物流服務體系。它通過智能交通系統(tǒng)和相關信息技術解決物流作業(yè)的實時信息采集，并在一個集成的環(huán)境下對采集的信息進行分