β智慧機器人——變壓器自動裝卸車

王玉鵬

【摘 要】近年來，隨著全球互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日益成熟，物流行業(yè)自動化、智能化技術(shù)快速發(fā)展。通過倉庫布局改造建設(shè)、信息系統(tǒng)的建設(shè)及自動化設(shè)施設(shè)備的投入等，國家電網(wǎng)電力倉庫自動化管理水平在整個物流行業(yè)遙遙領(lǐng)先。目前，國網(wǎng)的倉儲自動化研究水平與應(yīng)用主要集中在庫內(nèi)自動化搬運、存取方面，但針對自動裝卸車的技術(shù)研究較少，尤其是針對重載非標物資的自動裝卸車技術(shù)仍處于空白階段。如何在全球AI技術(shù)的背景下彌補自動裝卸車領(lǐng)域最后一塊短板是本文的出發(fā)點和落腳點。本文“β智慧機器人系統(tǒng)”為基石，結(jié)合電力倉庫實際情況，開發(fā)研究β智慧機器人，實現(xiàn)全倉庫無人自動化管理。

【關(guān)鍵詞】ALMS；人機交互；視覺掃描

一、引言

近年來，隨著機器人技術(shù)和人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，相關(guān)技術(shù)普及率越來越高，應(yīng)用成本越來越低。“當(dāng)?shù)竭_某一臨界點時，低效的生產(chǎn)力必然會被更新、更快、更好的技術(shù)所替代?！闭腔谏鲜稣J知，無人超市、無人駕駛、無人機送貨、無人化工廠、無人加油站等各種無人化應(yīng)用、研發(fā)不斷涌現(xiàn)，并成為一種趨勢。以亞馬遜、京東、阿里為代表的行業(yè)龍頭企業(yè)也紛紛在物流自動化、無人化方面加大投入。

經(jīng)過多年的積累與發(fā)展，電力行業(yè)的倉儲自動化水平已取得顯著提升，但配變類物資的裝卸車環(huán)節(jié)仍大多采用叉車作業(yè)方式，作業(yè)期間需多人協(xié)同配合，且電力配變類物資“大、重、不規(guī)則”，手動控制叉車對孔進叉難度大、效率低，極易損壞物資。通過對機器人車體研發(fā)與樣機生產(chǎn)、ALMS自動裝卸車管理系統(tǒng)功能開發(fā)、人機交互操作終端軟件開發(fā)，β智慧機器人可實現(xiàn)從車板到流水線的自動裝卸和搬運，彌補了無人化倉庫在非標重載物資自動裝卸車領(lǐng)域的最后一塊短板，有助于實現(xiàn)倉儲出入庫全流程的無人化作業(yè)、數(shù)字化管理，對于加速推進國網(wǎng)公司以智慧決策、數(shù)字管理、自動作業(yè)為特征的現(xiàn)代（智慧）供應(yīng)鏈建設(shè)具有積極意義。

二、業(yè)務(wù)現(xiàn)狀

國網(wǎng)南京供電公司通過調(diào)研電力倉庫運營現(xiàn)狀，主要問題有以下四個方面：一是配變類物資裝卸車作業(yè)仍需人工叉車進行輔助配合，未實現(xiàn)真正意義上的全流程自動化作業(yè)；二是業(yè)務(wù)高峰期人工叉車裝卸車作業(yè)勞動強度大，難以滿足日益新增的業(yè)務(wù)量需求，且疲勞駕駛易導(dǎo)致安全隱患；三是傳統(tǒng)手動控制叉車對孔的作業(yè)方式難度較大，容易損壞物資；四是傳統(tǒng)人工叉車作業(yè)方式效率低，人工成本高。

三、功能介紹

β智慧機器人是針對國網(wǎng)公司配變類物資搬運需求的特點研發(fā)的，能夠提高出入庫作業(yè)效率及安全性，節(jié)約人力成本，促進倉儲數(shù)字化、智能化建設(shè)，具有較高的獨特性。β智慧機器人利用ALMS自動裝卸車管理系統(tǒng)，配合人機交互操作終端、視覺掃描系統(tǒng)和機器人作業(yè)系統(tǒng)，實現(xiàn)配變類物資的自動裝卸和搬運。各子系統(tǒng)可在無線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋情景下相互配合，協(xié)調(diào)完成裝卸、搬運作業(yè)任務(wù)。

ALMS自動裝卸車管理系統(tǒng)是一個綜合性調(diào)度系統(tǒng)，包括基礎(chǔ)設(shè)置模塊、智能視覺識別模塊、作業(yè)任務(wù)管理模塊和子系統(tǒng)接口模塊四部分，可與人機交互操作終端配合，完成對視覺掃描系統(tǒng)和機器人作業(yè)系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度，智能識別物資裝卸位置坐標，自動生成機器人裝卸車任務(wù)，對自動裝卸車全過程進行監(jiān)控、管理。

人機交互操作終端是啟動變壓器自動裝卸車作業(yè)的人員操作終端。通過掃描作業(yè)單據(jù)二維碼，從系統(tǒng)后臺自動調(diào)取相應(yīng)物資信息后，自動呼叫視覺掃描系統(tǒng)完成智能視覺識別，并一鍵啟動自動化裝卸車作業(yè)。對機器人自動化作業(yè)全過程進行實時監(jiān)控，并可在緊急狀態(tài)下，暫停或中止自動化裝卸車作業(yè)。

視覺掃描系統(tǒng)由視覺掃描設(shè)備和自動行走機構(gòu)兩部分構(gòu)成，支持20m*3m范圍內(nèi)的自動運行與定位視覺掃描，可將掃描像素為0.73mm-2mm/像素的完整灰度圖存儲在工控機中。

機器人作業(yè)系統(tǒng)由機器人調(diào)度系統(tǒng)、配變自動裝卸車機器人、機器人自動充電系統(tǒng)、激光反射板四部分組成，接收ALMS自動裝卸車管理系統(tǒng)的任務(wù)指令，可實現(xiàn)作業(yè)任務(wù)自動排序、多車作業(yè)任務(wù)調(diào)度、智能路線規(guī)劃、自動避障、智能視覺進叉定位識別、自動裝卸車、自動搬運、自動充電。

目前，β智慧機器人在自動裝卸領(lǐng)域中占國際領(lǐng)先地位，其功能具有新穎性、獨特性、先進性。主要體現(xiàn)以下四方面：

1.裝載位置坐標自動計算

β智慧機器人憑借系統(tǒng)內(nèi)置的坐標位置算法與不同作業(yè)場景下的深度學(xué)習(xí)調(diào)整功能，能夠在識別并辨認車輛裝載區(qū)域圖像中的信息后，實現(xiàn)裝載位置坐標的自動、準確計算。

2.一鍵啟動全程無人化作業(yè)

供應(yīng)商根據(jù)配送專責(zé)下發(fā)的出入庫計劃，對物資補庫或出庫。車輛到達倉庫后，駕駛員將車輛停靠在指定區(qū)域，掃碼一鍵啟動全作業(yè)流程。β智慧機器人根據(jù)車輛停靠的位置自動掃描識別物資，根據(jù)系統(tǒng)下發(fā)裝卸搬運物資的任務(wù)指令，插取物資，整個作業(yè)流程實現(xiàn)全程無人作業(yè)。

3.裝卸位置坐標智能識別

自動獲取視覺掃描系統(tǒng)生成的圖像，通過faster-rcnn智能視覺識別自學(xué)習(xí)算法完成車輛停靠位置超線識別預(yù)警、物資數(shù)量識別、車輛與物資擺放角度識別、物資裝卸位置坐標識別。

4. 裝卸叉孔位置精準識別

自動根據(jù)任務(wù)指令中的物資信息提前完成貨叉高度、貨叉間距的預(yù)調(diào)整。在機器人進叉前，通過智能視覺識別對貨叉位置進行二次校準，并可自動根據(jù)不同貨物尺寸調(diào)整進叉距離，確保安全、準確進叉。

β智慧機器人填補了非標、重載、無托盤類物資自動裝卸車領(lǐng)域的技術(shù)空白，相關(guān)智能視覺識別、自動控制技術(shù)在國際上處于領(lǐng)先地位。β智慧機器人的研發(fā)改變了傳統(tǒng)電力倉庫變壓器人工叉車裝卸作業(yè)方式，提升了電力物資裝卸作業(yè)的效率、安全性及無人化作業(yè)水平。

四、結(jié)語

通過研發(fā)“β智慧機器人”并投入使用，能夠幫助國網(wǎng)電力倉庫進一步提高運作效率及服務(wù)質(zhì)量：一是提升倉庫自動化水平，提高物資裝卸搬運效率。β智慧機器人能夠?qū)崿F(xiàn)配變類物資裝卸搬運的全自動化作業(yè)，效率較傳統(tǒng)人工叉車作業(yè)方式有較大幅度的提升；二是節(jié)約人力成本，提高裝卸作業(yè)安全性。β智慧機器人全無人化作業(yè)，能夠節(jié)約3-4名現(xiàn)場作業(yè)人員，減少安全隱患，降低安全事故發(fā)生幾率；三是提高作業(yè)精準，減少物資損壞。β智慧機器人采用的裝卸叉孔位置精準識別技術(shù)，能夠確保安全、準確叉車，提高作業(yè)精準度，減少物資損壞。β智慧機器人實現(xiàn)了從車板到流水線的自動裝卸和搬運，填補了無人化倉庫在非標重載物資自動裝卸車領(lǐng)域的技術(shù)空白，推動了國網(wǎng)倉儲全流程無人自動化作業(yè)，為國網(wǎng)公司智慧型供應(yīng)鏈體系建設(shè)奠定堅實的基礎(chǔ)。

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