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怡丰机器人物流叉车AGV---“貔貅”技术分享

发布时间: 2019-05-20 09:05:03 来源:新战略机器人全媒体

核心提示: 深圳怡丰机器人2019年度推出标准定制款“貔貅”叉车机器人,采用激光导航,单舵轮驱动,额定载重1.5T,举升高度1.5m,可叉川字形托盘,最大直线速度1.5m/s,可满足大部分生产需求。

叉车在企业的物流系统中扮演着非常重要的角色,是物料搬运设备中的主力军,也是机械化装卸、堆垛和运输的高效率设备。目前,传统叉车市场销量每年数十万台,根据相关数据统计,仅2018年1~10月传统叉车累计销售超50万台。

随着人工智能的飞速发展,AGV叉车以其高效率、低成本在搬运过程中完成客户人性化和多样化需求,已成为未来叉车智能化发展的主方向。然而,目前智能叉车AGV尚处于起步阶段,未来应用和替代的市场空间巨大。根据新战略机器人产业研究所统计,中国市场激光AGV叉车出货量达到1500台,销售规模超过9亿人民币,已连续两年出现45%以上的增长。

深圳怡丰机器人2019年度推出标准定制款“貔貅”叉车机器人,采用激光导航,单舵轮驱动,额定载重1.5T,举升高度1.5m,可叉川字形托盘,最大直线速度1.5m/s,可满足大部分生产需求。


图1 怡丰机器人标准定制款“貔貅”叉车   



优化定位:激光导航与自然导航双重选择 

怡丰机器人的激光导航AGV叉车均采用激光导航技术,分为激光导航和自然导航两种。

激光导航需要布置反光板,激光定位扫描器的原理是利用激光的不发散性和准直性,发射的激光束遇到高反光性反射板后原路返回,实现光源无丢失接收,从而达到精确定位,一般来说它被安装在AGV的顶部,具有抗干扰能力,(怡丰机器人的激光导航通过算法优化,可将激光定位扫描器安放到AGV的低位或者其他部位并保证了其抗干扰能力)。

从反光板相对AGV叉车的位置通过循环三边定位算法计算确定当前AGV叉车的位置坐标和行驶方向,实现定位;

激光导航定位算法采用循环三边定位算法,三边定位的基本原理为:平面上有三个不共线的反光板 A,B,C,和一个未知终端 D(AGV叉车位置),并已测出三个反光板到终端D的距离分别为Ra,Rb,Rc,则以三个反光板坐标为圆心,三反光板到未知终端距离为半径可以画出三个相交的圆,如下图2所示,未知节点坐标即为三圆相交点。


由最小二乘法得



图2 三角定位原理图

自然导航则是通过周边墙面柱子等固定设施通过SLAM算法来计算AGV叉车位姿,实现定位,该方式定位精度高,对现场布置简单,是复杂环境下理想的导航方式。

自然导航定位采用SLAM技术,SLAM(simultaneous localization and mapping)即同步定位与建图,在初始时刻,激光雷达创建的地图中并没有任何的特征。当AGV叉车观测到某特征m时,可以根据AGV叉车的位姿,以及特征在AGV叉车坐标系下的位姿,计算出特征在世界坐标系下的位姿,此时将特征加入到地图中(更新地图);当AGV叉车位姿改变,再次观测到特征m,可以根据特征在世界坐标系下的位姿和特征在AGV叉车坐标系下的位姿,解算出当前AGV叉车的位姿。当AGV叉车连续运动时,它将观测到更多的特征,根据同样的方法。AGV叉车会把它们加入到地图中,并且根据观测到的信息更新AGV叉车的位姿以及它们的世界坐标。简单的说,SLAM利用观测到的特征计算它们的世界坐标以实现地图创建,同时更新AGV叉车的位姿以实现AGV叉车的定位。 如下图3为自然导航AGV所建地图。


图3  SLAM建图

激光导航的优势

激光导航相较于其他导航方式(如二维码导航、磁条导航等),无需在地面铺设定位设施,后期场地维护方便、费用低。AGV定位精度高(±5mm),行驶路径可灵活多变,能够适合多种复杂的现场环境,应用范围广,可以实现机台到机台、机台到地面、地面到地面、以及叠放托盘等多种模式,解决不同高度、不同区域多站点间的物料输送。利用计算机技术,无线网络,结合物料管理系统,仓库管理系统,车辆调度管理系统等,实现工厂、仓库管理运行的自动化。大大提高仓库或者行业操作的效率,可以替代传统叉车的所有功能,运行灵活,自动化程度高。

激光导航AGV叉车的优势

除此以外,相对比传统叉车,还具有以下功能:

(1)绿色环保

AGV叉车采用电池提供能源,减少了废气的排放,降低了噪声,更加绿色环保。

(2)安全规范

AGV叉车具具有较完善的安全防护能力,有智能化的交通管理,安全与避碰,多级警示,紧急制动,故障报告等。用于工厂仓库码垛时,使仓储更加规范有序,充分提高空间利用率及运输效率;用于配送物料时,可以减少车间过道作业人员,实现更安全绿色的工厂生产。另外,其运载能力强可以直接叉取物料托盘进行运输,转弯时自动减速且有自动识别障碍物并及时停止等功能,行走安全可靠,在工业生产中能代替人做某些单调、频繁、劳动强度大且重复长时间作业或是危险、恶劣环境下的作业,节省了人力资源,也更多保障了人身安全。

(3)高效便捷

AGV叉车可自动化充电,当AGV小车的电量过低或者比较空闲时会向系统发出请求指令,请求充电,在系统允许后自动到充电的地方排队充电。这样就不用担心因为没电而作业中断,只要提前设置好了充电值。其工作任务也由系统统一调度控制,只需要输入相关的指令就能很好的完成任务,避免各种错误的发生,可以保证24小时不间断工作。还能够灵活地与各类生产线,装配线,输送线,站台,货架,作业点等有机结合。实现最大限度地缩短物流周转周期,降低物料的周转消耗,实现来料与加工,物流与生产,成品与销售的柔性衔接,最大限度地提高生产系统的工作效率。

(4)经济实惠

人工成本逐年提高,而机器人的采购成本呈逐年下降趋势。怡丰为实现降本增效,推出2019年度标准定制款“貔貅”,也借此来与传统叉车做经济性对比,按照普通叉车每台叉车配备一名司机,不计算每年工资涨幅及其他意外的情况下,做了如下表1的计算。


表1:普通叉车和AGV叉车费用细则(单位:万元)

简单计算后可得分别使用1台、3台、4台、10台叉车时的普通叉车和AGV叉车费用比较折线图如下图5,由图可知,当使用一台叉车时,在第四年,AGV叉车的累计费用已低于普通叉车,使用三台叉车时,到第三年累计费用已十分接近,第四年AGV叉车的累计费用已远低于普通叉车,使用四台及以上时,到第三年AGV叉车的累计费用便已低于普通叉车,越往后可见费用差距越大,AGV叉车的优势越明显。因此出于长远考虑,AGV叉车更经济,更有优势。


图4  AGV叉车经济性评估

通过上述分析对比,AGV叉车的优势显而易见,运用范围也越来越广,不仅在自动化工厂和柔性制造系统(FMS)中作为最重要的一员,还广泛地在机械加工、汽车制造、电子产品装配、造纸、食品加工等行业领域中展现出越来越重要的地位。

为更适应在不同行业的使用,怡丰机器人的激光导航AGV叉车除了“貔貅”叉车外,还有多种系列,分别应用于各种行业,现已有多个叉车项目落地。另外,也可进行个性化定制,在举升高度上现有项目最高可达5.99m,额定载重最大2.0T,举升方式多种多样,主要有堆高式、前移式、平衡重式、托盘式,如下图5所示,能适应更多应用场景,即使是在-26摄氏度左右的室内也可正常工作,不受影响。除购置叉车进行改装,怡丰还与叉车厂家合作,可按需定制产品,缩短了定制周期,降低了成本,还可定制整个物流方案,适应各种场景,应用范围更广泛,给客户提供更全面、更个性化服务。

  

图5怡丰机器人AGV叉车系列产品

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