智能倉儲機(jī)器人在軍工物流倉儲中的解決方案的研究

王 萌，李 暉

（1.北京飛航捷迅物資有限責(zé)任公司，北京 100071；2.國網(wǎng)天津市電力公司檢修公司，天津 300232）

0 引言

近年來，國內(nèi)電商發(fā)展迅猛，每年大型購物節(jié)在成交商品不斷攀升的情況下，商品流轉(zhuǎn)效率卻不斷提升，這在很大程度上歸功于各大電商及物流倉儲的智能化。而提到智慧倉儲，智能機(jī)器人功不可沒。自亞馬遜于2012年收購Kivasystems 公司的機(jī)器人項(xiàng)目以來，以新型智能倉儲機(jī)器人幫助完成倉庫揀選作業(yè)的方式開始在全世界范圍內(nèi)引起關(guān)注，其成功應(yīng)用迅速助推這種新型的“貨到人”解決方案項(xiàng)目在中國市場落地[1]。隨著中國人口紅利的逐漸消失，人力成本不斷上升，物流自動化成為行業(yè)發(fā)展必然趨勢。中國軍工產(chǎn)業(yè)近年來發(fā)展迅速，物流保障已成為其重要一環(huán)，物流周轉(zhuǎn)順暢，則可為科研生產(chǎn)提供強(qiáng)大助力，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，提高產(chǎn)品流轉(zhuǎn)效率。在基于可靠的前提下，借助市場上應(yīng)用成熟的智能機(jī)器人系統(tǒng)解決方案，通過開發(fā)先進(jìn)、高效的倉儲管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對倉儲物料安全的實(shí)時、高效監(jiān)控與管理。對降低企業(yè)流通成本、提高我國軍工企業(yè)物流保障能力具有重要的意義。

1 軍工物流倉儲現(xiàn)狀

市場上傳統(tǒng)倉儲特點(diǎn)是“少品種、大批量、少批次、長周期”，大批量長周期的出庫模式?jīng)Q定庫房多為平面庫，立體高位貨架。而在軍工倉儲中，以“小型化、多品種、小批量、多批次、短周期”為特點(diǎn)的元件類庫房有其獨(dú)特的存儲管理模式。一般來講，庫房由幾個小型而專用的房間組成，房間之間分別獨(dú)立，這對庫房的自動化及智能化管理帶來一定難度。由于近年來軍工產(chǎn)業(yè)及軍民融合快速發(fā)展，導(dǎo)致原有的人工揀選的模式不能適應(yīng)現(xiàn)在的高速發(fā)展要求，通過智能化庫房改造成為當(dāng)代亟需解決的問題。

2 倉儲智能機(jī)器人的簡單介紹

智能倉儲是指利用倉儲機(jī)器人代替人工進(jìn)行貨物的裝卸勞作，倉儲機(jī)器人是集合圖像識別、傳感技術(shù)、運(yùn)動控制等為一體的智能設(shè)備，通常所說的AGV 小車，指裝備有電磁或光學(xué)等自動導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運(yùn)輸車，以蓄電池為動力來源。一般可通過電腦來控制其行進(jìn)路線以及行為，或利用電磁軌道來設(shè)立其行進(jìn)路線，電磁軌道黏貼于地板上，無人搬運(yùn)車則依靠電磁軌道所帶來的訊息進(jìn)行移動與動作[2]。目前，已有不少各種類型的智能倉儲機(jī)器人已被投入到物流領(lǐng)域中使用，有包裝機(jī)器人、堆碼機(jī)器人、揀貨搬運(yùn)機(jī)器人、裝卸機(jī)器人、自動機(jī)械手臂等。同時，生產(chǎn)倉儲機(jī)器人及智能化系統(tǒng)的公司也層出不窮，除了阿里、京東、GEEK+、快倉等業(yè)內(nèi)知名企業(yè)外，眾多初創(chuàng)機(jī)器人公司如歐鎧機(jī)器人、國自機(jī)器人、馬路創(chuàng)新、井松自動化等也紛紛加入。

3 基于軍工元件庫房的智能機(jī)器人解決方案研究

3.1 實(shí)際庫房介紹

目前，各大軍工集團(tuán)推行集中統(tǒng)一采購模式，即全集團(tuán)的某類產(chǎn)品或全院的所有產(chǎn)品由物資部門統(tǒng)一采購、存儲、配送。這種模式的主要特點(diǎn)為種類多，數(shù)量少。本文所述的軍用元件庫房更是如此，鑒于以上特點(diǎn)，該類庫房占地很小，一般在100-200平米之間，通常情況下由幾個房間組成。基于此，貨架擺放固定，產(chǎn)品按種類存放并有明確標(biāo)示為主要特征。

3.2 智能機(jī)器人導(dǎo)航方案選擇

導(dǎo)航是智能機(jī)器人中的核心部分，主要起到三種作用：一是基于環(huán)境理解的全局定位；二是目標(biāo)識別和障礙物檢測；三是安全保護(hù)[3]。目前，主要使用二維碼導(dǎo)航及磁條導(dǎo)航。其中，電磁導(dǎo)航是在AGV 的行駛路徑上埋設(shè)金屬線，并在金屬線上加載導(dǎo)引頻率，通過對導(dǎo)引頻率的識別來實(shí)現(xiàn)AGV 的導(dǎo)航。二維碼導(dǎo)航根據(jù)車載相機(jī)掃描地面二維碼信息，控制系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)進(jìn)行路徑安排和導(dǎo)航。依據(jù)元件庫房的特點(diǎn)，貨架及庫房位置一般相對固定，不輕易改變位置，在方法可靠、歷經(jīng)檢驗(yàn)的前提下，綜合成本及實(shí)現(xiàn)難度兩方面，使用電磁導(dǎo)航是較好的選擇。

3.3 庫房管理系統(tǒng)應(yīng)用

一般情況下，基于機(jī)器人的智能倉儲管理系統(tǒng)的組成如圖，智能機(jī)器人作為在倉儲出入庫系統(tǒng)中的一環(huán)，需經(jīng)過一系列信息傳導(dǎo)，最終完成系統(tǒng)交代的任務(wù)。舉例來講，在ERP 系統(tǒng)中產(chǎn)品經(jīng)過到貨檢驗(yàn)入庫后，等待用戶通知，待接到通知后，庫房管理人員掃描出庫單條碼，將信息傳遞到WMS 倉儲管理系統(tǒng)中，WMS 系統(tǒng)將訂單信息定位到具體庫位，并將信息傳遞給WCS倉儲控制系統(tǒng)中，倉儲機(jī)器人在到達(dá)指令位置后，通過傳感器等將測得的數(shù)據(jù)點(diǎn)和參考模型特征進(jìn)行匹配從而完成工作裝置的精確定位。最后通過運(yùn)動控制器使貨叉對準(zhǔn)貨位上的托盤孔或貨架空位進(jìn)而執(zhí)行存取動作，完成取貨后送至相應(yīng)位置，等待下一次的指令。

圖1 智能機(jī)器人倉儲管理系統(tǒng)

4 結(jié)束語

本文通過對當(dāng)前軍工庫房的現(xiàn)狀和當(dāng)前主流機(jī)器人的介紹，討論了實(shí)行庫房智能化改造所涉及的庫房管理系統(tǒng)，導(dǎo)航路徑選擇及實(shí)際應(yīng)用流程等，有助于對現(xiàn)階段軍工倉儲使用智能化設(shè)備通過合理的方案實(shí)施，實(shí)現(xiàn)軍工物流的智能化彎道超車。