激光叉車在倉儲行業(yè)場景的應(yīng)用和要求

何全添

摘 ? 要：隨著工業(yè)制造4.0戰(zhàn)略的布局，無人化、智能化和自動化已經(jīng)成為現(xiàn)代制造業(yè)不可阻擋的發(fā)展趨勢。根據(jù)《中國企業(yè)-勞動力匹配調(diào)查》顯示，中國的制造業(yè)員工工資在過去10年已經(jīng)翻番，目前中國的人工成本是東南亞的4～5倍。隨著人工成本的增加，智能設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、維保成本的降低，“無人工廠”將為企業(yè)帶來長久的經(jīng)濟(jì)效益。無人導(dǎo)引搬運(yùn)車（AGV）是實(shí)現(xiàn)自動化物流的重要設(shè)備之一，未來隨著自動化物流的發(fā)展，無人駕駛叉車在倉儲行業(yè)的使用將會越來越普遍，將成為倉儲行業(yè)的一個重要發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：激光叉車 ?倉儲行業(yè)場景 ?應(yīng)用要求

中圖分類號：F253.9 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）02（b）-0055-02

激光叉車是無人駕駛叉車的典型應(yīng)用，對于倉儲行業(yè)的發(fā)展有著十分重要的意義。本文將就激光叉車的組成部分簡單介紹，并通過激光叉車在倉儲的實(shí)際應(yīng)用和技術(shù)要求進(jìn)行詳細(xì)的闡述說明。

1 ?激光叉車簡介

1.1 激光叉車定義簡述

定義：激光叉車是一種在通過激光等導(dǎo)航裝置引導(dǎo)下按照既定路線運(yùn)行并完成設(shè)定任務(wù)的無人駕駛自動叉車。

典型的激光叉車是通過改造人工駕駛電動叉車使其成為擁有激光導(dǎo)航的無人駕駛自動叉車。本文將對改造人工駕駛電動叉車的實(shí)際案例闡述激光叉車在倉儲行業(yè)場景的應(yīng)用。

1.2 激光叉車的組成部分

激光叉車主要由車體、驅(qū)動單元、激光掃描器、安全避障傳感器組成。

車體是激光叉車的基礎(chǔ)部分，采用鋼板沖壓，最大限度地減少零件焊接點(diǎn)，保證了極高的強(qiáng)度。

驅(qū)動單元由一個驅(qū)動輪與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、驅(qū)動編碼器、轉(zhuǎn)向編碼器構(gòu)成，它們都安裝在車體的前面位置，實(shí)現(xiàn)整個運(yùn)輸車的前行、后退、轉(zhuǎn)向功能。

激光掃描器是激光導(dǎo)航的重要部件，通過發(fā)射激光束，同時采集由反射板反射的激光束，來確定其當(dāng)前的位置和方向，并通過連續(xù)的三角幾何運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)的導(dǎo)引。

安全避障傳感器能檢測到車輛運(yùn)行方向內(nèi)的障礙物，有報(bào)警提示要移開障礙物，當(dāng)障礙物移開車輛自動啟動。

2 ?激光叉車的倉儲實(shí)際應(yīng)用

以下根據(jù)實(shí)際案例闡述說明激光叉車在倉儲的應(yīng)用。

（1）主要數(shù)據(jù)：倉庫面積2700m2;儲位數(shù)3000個;激光叉車數(shù)量6臺。

（2）運(yùn)作流程。

管理/工作人員可以通過對上層系統(tǒng)/終端的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)上層系統(tǒng)到達(dá)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的任務(wù)傳達(dá)和信息反饋。具體流程如下。

①入庫：人工將到貨物料搬運(yùn)至?xí)捍鎱^(qū)，通過呼叫盒呼叫入庫，中控系統(tǒng)向激光叉車發(fā)起入庫指令，叉車叉取物料經(jīng)過自動掃碼區(qū)，掃碼后倉儲管理系統(tǒng)將庫位信息發(fā)送給叉車，叉車將物料搬運(yùn)到指定倉位，任務(wù)完成后叉車到達(dá)充電區(qū)自動充電，充電完畢后返回待命區(qū)待命。

②出庫：按照發(fā)料單所需貨物，人工給系統(tǒng)下達(dá)出庫任務(wù)，中控系統(tǒng)向激光叉車發(fā)起出庫指令，叉車到達(dá)指定倉位將物料搬運(yùn)到打包區(qū)，人工打包完畢后搬運(yùn)至發(fā)貨區(qū)。

（3）配備系統(tǒng)。

①中央調(diào)度系統(tǒng)：一套能同時對多部車輛實(shí)行監(jiān)管、控制和調(diào)度的系統(tǒng)。通過無線局域網(wǎng)絡(luò)與各車輛保持通訊，指揮系統(tǒng)中各車輛的作業(yè)。用戶可以從系統(tǒng)界面實(shí)時了解每部受控車輛的設(shè)備狀態(tài)、所在位置、工作狀態(tài)等情況。

②倉儲管理系統(tǒng)：一套能對庫位和出入貨物進(jìn)行整合管理的系統(tǒng)，倉儲管理系統(tǒng)可以判斷目的地及貨物類型，并獲取貨物的動態(tài)流向信息。

③車載控制系統(tǒng)：一套用于實(shí)現(xiàn)對單車運(yùn)動控制、并通過無線局域網(wǎng)與中控計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息互通、接收中控計(jì)算機(jī)發(fā)出的調(diào)度指令、反饋單車的狀態(tài)信息的系統(tǒng)。主要負(fù)責(zé)AGV的導(dǎo)引、路徑選擇、小車行走、裝卸操作等功能。

④充電系統(tǒng)：該系統(tǒng)由充電機(jī)、車載充電連接器、充電樁、鋰電池等組成。該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)車輛的自動充電，當(dāng)充電樁充電連接器與AGV車載充電連接器相連時，可自動對車輛鋰電池進(jìn)行快速充電。

⑤網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：在工作區(qū)域內(nèi)通過無線局域網(wǎng)與中央調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)接收動作指令和報(bào)告狀態(tài)信息的功能。

（4）項(xiàng)目成果。

通過激光叉車的導(dǎo)入，實(shí)現(xiàn)貨物搬運(yùn)、碼垛和存儲功能，提高了空間利用率，減少倉儲用地，節(jié)省土地投資成本，便于形成先進(jìn)的物流系統(tǒng)，提高企業(yè)生產(chǎn)管理水平，加快貨物的存取節(jié)奏，提高生產(chǎn)效率，減輕勞動強(qiáng)度，改善工人工作環(huán)境，降低人力成本，減少庫存資金積壓，便于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)整體優(yōu)化，提高生產(chǎn)物流管理水平。

3 ?激光叉車在倉儲應(yīng)用的技術(shù)要求

根據(jù)激光叉車在倉儲實(shí)際應(yīng)用積累的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)施過程中需盡可能滿足以下技術(shù)要求，才能使激光叉車的運(yùn)行更加穩(wěn)定。

（1）環(huán)境要求。

A.使用環(huán)境：室內(nèi)，無強(qiáng)光直射、無雨水直淋;

B.環(huán)境溫度：-10℃～50℃;

C.環(huán)境濕度：相對濕度30%～85%;

D.空氣：無粉塵、易燃、易爆和腐蝕性氣體;

E.地面：表面無油污、積水、清潔劑或雜屑;

（2）地面要求。

A.起伏程度：在基準(zhǔn)范圍內(nèi)最高高度和最低高度之差，在1m范圍內(nèi)的最大允許值應(yīng)≤8mm。

B.路面坡度：在100mm以上的長度范圍內(nèi)，路面水平高度差與路線長度的最大比值，最大允許值需<2%，對AGV需精確定位的停車點(diǎn)必須<1%。

C.臺階高度：在100mm以內(nèi)的長度內(nèi)，路面水平高度差的最大值，最大允許值需<10mm。

D.溝寬幅度：路面溝寬幅度的最大允許值需≤10 mm，當(dāng)溝寬幅度大于最大允許值時，按臺階高度進(jìn)行要求。

E.地面電氣特性：為避免AGV車體累積靜電（靜電敏感環(huán)境下使用），地表導(dǎo)電阻抗應(yīng)小于108。

F.地面清潔：AGV日常行駛時，地面必須保持清潔干燥，任何地板接頭、垃圾、液體、地板清潔劑、化合物都可能損害AGV的行走能力。

（3）貨物擺放要求：為保證人工擺放貨物準(zhǔn)確，要求對其限位，貨物與貨物之間的間距≥100mm，一般通過地面劃線標(biāo)識和安裝限位裝置實(shí)現(xiàn)。

（4）托盤要求：原則上要求使用規(guī)格統(tǒng)一的托盤，貨物不能超出托盤。托盤動靜載荷滿足實(shí)際要求，在貨架上使用撓曲度≤10mm，插口尺寸滿足叉車正常叉取，預(yù)留間隙≥25mm。

（5）貨架要求：根據(jù)實(shí)際貨物重量和經(jīng)濟(jì)性考慮，可選擇橫梁式或鋪板式貨架，單格滿足最大承載要求，保證橫向與縱向撓曲度均≤10mm。貨架最高取貨高度要滿足激光叉車門架起升后不會碰到樓層頂部。

（6）反光板安裝要求。

A.反光板布局在AGV行駛路線的周圍，安裝在墻柱、工字鋼等固定建筑上。

B.需定期擦拭反光膜表面，去除表面灰層、油污，以免影響導(dǎo)航精度。

（7）網(wǎng)絡(luò)要求。

A.無線接入點(diǎn)（AP）需要支持802.11a/b/g/n協(xié)議;

B.無線覆蓋信道應(yīng)交錯分布，避免同頻干擾;

C.無線覆蓋強(qiáng)度需要≥-65dBm，S/N（信噪比）需要≥33dbm;

D.所有無線接入點(diǎn)（AP）設(shè)備需同一型號，以便于無線漫游的進(jìn)行;

E.所有無線接入點(diǎn)（AP）的安裝高度應(yīng)在無線信號強(qiáng)度符合要求內(nèi)，必須安裝在無遮擋的位置，避免通訊受金屬障礙物影響;

F.無線接入點(diǎn)（AP）設(shè)備必須支持至少30個用戶數(shù)的接入，避免因AP接入負(fù)荷大而導(dǎo)致AGV無法正常接入。若能夠通過WLC統(tǒng)一管理效果更優(yōu);

G.保證在1000字節(jié)/pkg的連續(xù)ping包下，丟包率必須≤千分之一，ping包過程不能出現(xiàn)超過2個的連續(xù)丟包。

4 ?結(jié)語

當(dāng)前激光叉車對于倉儲行業(yè)的發(fā)展有著十分重要的意義，如果能夠通過掌握自主核心技術(shù)將激光叉車運(yùn)用到各個行業(yè)之中，必然能推動我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。目前激光叉車的技術(shù)還不夠成熟，所以機(jī)器人行業(yè)有義務(wù)加大對激光叉車的研發(fā)力度，幫助其他行業(yè)的倉儲加快投入使用激光叉車，實(shí)現(xiàn)無人倉儲的目標(biāo)，緊跟工業(yè)4.0的時代潮流。

參考文獻(xiàn)

[1] 曹智荀，王寶華.激光導(dǎo)引叉車在國內(nèi)的應(yīng)用[J].物流技術(shù)與應(yīng)用， 2006（7）：102-103.

[2] 劉俏.激光導(dǎo)航叉車的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].物流科技， 2016，248（4）：44-46.

[3] 張妮娜.重載激光導(dǎo)引叉車在工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)中的應(yīng)用 ?[J].裝備制造技術(shù)，2016（5）：182-183.