AGV智能倉儲機器人結構優化設計

鄭海輝

摘要：我國電子商業的快速發展，電商物流的需要顯著增加，傳統倉儲物流行業人力資源難以滿足工作量需要，企業逐漸應用AGV智能機器人完成倉儲物流任務。基于此，本文先分析了AGV智能機器人的發展現狀，認識到AGV發展前景，進一步提出了AGV智能倉儲機器人結構的優化設計，通過對各個系統加強優化，顯著提高機器人性能，讓機器人能夠滿足企業運行需要。

關鍵詞：AGV技術;智能倉儲機器人;優化結構

0? 引言

在物流倉儲行業，AGV智能機器人的應用改變了人工分揀儲存的局面，有效提高了貨物倉儲的效率和速度。為進一步提高社會生產力，還需要針對智能機器人加強設計，不斷優化智能機器人的結構，提高其性能，滿足各個行業的生產需要。因此研究智能機器人結構優化具有重要作用，可有效提高機器人性能，讓機器人運動性能滿足生產需要。

1? AGV智能倉儲機器人發展現狀

AGV智能倉儲機器人是由汽車和智能技術演變而來，美國貝瑞特電氣公司在上個世紀五十年代研制出世界上第一臺AGV小車，在1954年正式投入運行。發展至今，國外AGV技術主要是簡易型AGV技術和全自動AGV技術。近年來，AGV技術在我國物流運輸行業大量應用，沈陽新松、北京起重機械研究所等企業，逐漸研發出AGV小車，推動了AGV小車的智能化發展。我國電子商務的快速發展，打開了AGV小車的應用領域，AGV智能倉儲機器人被研發并廣泛應用。如今我國AGV智能機器人智能化水平逐漸升級，核心設備國產化水平逐漸提高，AGV智能機器人的應用，也有效提高了我國物流行業的運作效率。但AGV機器人還需要進一步完善，研發出更加成熟先進的產品，推動各行各業的全面發展。

2? AGV應用領域與發展前景

AGV系統可以連續作業，滿足多種應用功能，制藥業廣泛使用AGV應用領域系統，取得了良好的效果。如今AGV應用領域系統已經廣泛應用于倉儲業、制造業、食品業、煙草業以及醫藥業等領域中。我國老齡化程度逐漸加劇，勞動成本逐漸升高，推動了產業結構的升級，再加上工作環境等因素影響，造成勞動力不足問題越來越嚴重。AGV小車的出現可顯著改善這一局面，集合計算機、電子、傳感器等技術，在各個領域中都能得到良好的應用。未來還需要進一步拓展AGV系統應用領域，深入養老領域、高危職業中，利用智能機器人優勢提高社會生產效率，滿足經濟發展的需要。如倉儲物流行業，AGV小車能夠靈活在各個站點中運輸，顯著減少人力資源的浪費，節約倉庫場地，減少企業的經濟成本。同時AGV機器人作業更加安全，減少職業危害，憑借諸多優勢，AGV機器人將得到更為廣泛的應用，顯著提高行業經濟發展速度和安全性。

3? 舉升旋轉盤機構系統設計

舉升機構組件包括編碼器、電動缸、制動器以及舉升電機等構成。舉升電機經過驅動滾珠絲杠，將水平運動轉變為垂直向上的運動，電動缸上部和托板相接觸，電動缸下端被固定車架。電機并不能攜帶1000kg貨架穩定運行，要利用制動機構，在電動缸將貨架舉起，制動器制動剎車，讓貨架保持在被舉起狀態，保證貨架穿梭于倉庫，AGV倉儲機器人擁有兩個電動缸，一個為500kg載重，舉升高度達到30mm～50mm，使用兩個驅動舉升的電機，側面擁有直線導軌可以保證托板正常垂直舉升。一般情況下，倉儲機器人載重量為5kg，倉儲機器人能夠自動定位貨物運送出口。旋轉盤使用翻斗式，可以隨時將貨物倒在指定位置。在載物裝置中，絲桿和電機相連接，同時帶動絲桿的轉動，絲桿轉動能夠讓滑塊出現橫向的轉動，讓滑塊、托盤之間合頁連接，滑塊向橫向移動，讓托盤實現升降[1]。電機能夠對托盤升降加以控制，托盤上的物體被轉移到對應地點。

4? 四輪驅動系統的設計

一般情況下，驅動轉向系統包括單驅動、雙驅動、多驅動以及差速驅動集中方式。差速驅動主要使用兩個驅動輪，調整驅動輪速度，實現轉彎功能，可以隨時轉直角彎，具有靈活的運動能力。四輪式驅動系統在行進和轉彎運動時，更加穩定。

驅動系統作為AGV最為重要的單元，直接影響到AGV的性能。本設計采取四輪驅動系統，每個驅動電機都擁有一個編碼器，記錄轉動脈沖，構成驅動控制閉環。輪子和電機軸使用剛性鍵連接，使用深溝球軸承連接驅動外殼以及電機軸。轉向驅動通過對驅動輪轉向以及速度的調節，讓小車實現前進和后退運動。當四個驅動輪保持方向和速度的一致，AGV可以進行直線運動[2]。其中兩個驅動輪方向不一致、速度不同時，可以做弧線運動或者原地轉動。驅動組件包括軸承、尼龍輪、法蘭盤等構成，車輪材質決定承載性能，內輪轂和尼龍輪使用螺釘固定，且不會出現打滑的情況。懸架組件要保證六輪結構的輪子同時著地，驅動組件和主框架使用彈簧連接，保證車體受力均勻，分散給四個萬向輪上。這種結構保證了AGV驅動力，也提高轉彎過程中的穩定性。

5? 360°全方位感應防撞系統的設計

360°防撞系統采用高精準傳感器，傳感器能夠檢測運動設備，將事件轉變為信號，將數據發送給控制系統，方便于故障狀態下快速關閉系統或者制停。AGV設計二級保護功能，用前后左右360°保護傳感器，能夠對附近設施進行防范。防撞系統包括機械支架、橡膠、彈簧等設施，一旦小車碰撞，彈簧受到擠壓，開關快速鏈接，強行結束全部命令。在小車上設置正常運行等，AGV正常運行時，綠燈正常亮起，小車受到撞擊，意外終止任務，紅燈亮起。防撞系統作為倉儲機器人最為重要的部分，在運行過程中要始終保證現場人員和車輛的安全。倉儲機器人利用傳感器識別附近障礙物，在前進或者后退等運動中，及時識別障礙物，避免碰撞的發生。倉儲機器人也安裝了急停開關，緊急情況下，工作人員可以隨時按動急停開關停止運行。防撞系統的設計可保障機器人之間以及和工作人員之間不發生碰撞，規避意外情況的發生。

6? 視覺系統設計

倉儲機器人視覺系統也十分關鍵，AGV常利用RFID技術定位，由于RFID技術具有快速的讀取識別速度，但是讀取距離較短，機器人運轉速度相對較快，黨機器人運轉到具體位置上，讀取到標簽，并不能在指定位置停止。僅采用RFID技術并不能精準定位，機器人由于只能直角和轉彎，且運行速度相對較快，本設計使用靈敏度更高的視覺導航技術，根據編碼標志定位，借助于視覺導航定位。將攝像頭安裝在機器人前端，攝像頭能夠采集前方路況信息，在行動過程中提前掌握編碼標志，讓機器人可以提前進行減速，再經過識別可以保證位置的精準度。視覺系統包括攝像頭以及處理器構成，攝像頭負責采取路面圖像，經過處理后，轉變為定位信息，將信息發送給上位機。處理器具備靈活的圖像處理能力，能夠達到導航的實時性要求。使用AI單模塊超級計算機，嵌入機器人中，能夠提供高級計算能力。計算機支持軟件庫，能夠在多種高數據密度以及高并行度計算的場景中應用，取得良好的應用效果。視覺系統直接影響到機器人運行穩定性和精準度，優化視覺系統能夠給機器人精準運行奠定良好的基礎。

7? 結論

綜上所述，通過對AGV智能倉儲機器人發展現狀的分析，認識到AGV擁有廣泛的應用領域與發展前景。在物流倉儲業，需要不斷優化AGV機器人的結構設計，提高其應用性能，不斷完善舉升旋轉盤機構系統設計、四輪驅動系統的設計、360°全方位感應防撞系統的設計、視覺系統設計，滿足社會生產的需要。

參考文獻：

[1]范媛，李文鋒，賀利軍.基于改進遺傳算法的智能倉儲多移動機器人協同調度[J].武漢理工大學學報（信息與管理工程版），2019，41（03）：293-298，311.

[2]傅雅男，李朝敏.淺談物流視角下的智能倉儲機器人的運用與改進[J].商場現代化，2018（23）：77-78.