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国自机器人在食品行业智能仓储搬运中的应用
  • 点击数:945     发布时间:2024-05-15 00:12:18
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食品生产行业普遍存在仓库食品种类多、业务逻辑复杂和效率提升较难的特点,在和客户数十轮的沟通、探讨后,国自为其定制了软件,创新采用动态库位管理和动态路线规划,以支持不同类型机器人的联合协同作业,使仓储搬运更加智能,有效应对复杂环境。
关键词:

★浙江国自机器人技术股份有限公司

1 背景

意大利美食享誉全球,食品行业是意大利最重要的产业之一。国自食品行业智能仓储搬运解决方案落地意大利,以超百台物流机器人为核心,采用柔性、智能、高效的智能仓储物流新模式,相关产品及系统均通过CE认证,安全可靠有保障。

该意大利客户是一家集农业种植、生产加工、包装运输于一体的制造商,在全球智能仓储高速发展的背景下,致力打造全新食品生产智能仓库。国自为其提供的智能仓储搬运解决方案,以潜伏顶升搬运机器人Ants A3和Slim堆垛机器人为核心,实现托盘和料箱在存储区间、输送线、拣选工位的自动化流转,替代人工作业,助力传统食品行业运行模式智能升级。

2 项目实施与应用

食品生产行业普遍存在仓库食品种类多、业务逻辑复杂和效率提升较难的特点,在和客户数十轮的沟通、探讨后,国自为其定制了软件,创新采用动态库位管理和动态路线规划,以支持不同类型机器人的联合协同作业,使仓储搬运更加智能,有效应对复杂环境。

国自智能仓储搬运解决方案根据客户上层业务系统(WMS)下发点到点搬运任务给机器人REX系统,机器人完成任务后主动反馈完成信号给上层业务系统(WMS),形成任务闭环。

在现场作业区域中,潜伏顶升搬运机器人ANTS 03将满载的周转箱、食品包装盒材料运输至指定区域完成拣选、运输、清洗等工作,Slim堆垛机器人搬运装满包装盒材料的托盘和质检完成的食物成品托盘实现运输、出库的效率提升。

潜伏顶升搬运机器人ANTS 03底盘系统采用全新浮动式底盘悬挂设计,能适应不同的地面情况;运用连杆式顶升结构,顶升速度快、效率高;具备可旋转式托盘,能够实现托盘不同角度换向,支持先将货物旋转到指定方向,再完成卸货动作。

Slim堆垛机器人相较于传统叉车具有更小的车身底盘系统,更小转弯半径,在窄巷道仓储环境下有更好的运动表现;驱动轮采用立式舵轮,三相异步行走电机与伺服转向电机结合,实现更高的控制精度与转向角精度。

解决效率问题的同时,安全始终是第一位。国自的各款搬运机器人均具有完备的异常防护机制:

(1)触边防护:碰撞到物体后机器人能够立即制动,防止造成事故。Slim堆垛机器人还具有叉齿防撞机构,在叉齿侧提供接触式防护。

(2)安全激光360°安全防护:若物体处于避障减速区域,机器人会进行减速动作;若物体处于急停区域内,机器人会立即停止。

(3)当机器人出现任何异常情况(如地面打滑导致走偏,定位环境极差导致定位置信度低等)后,会立刻声光告警,停止各机构运动,以确保安全。排除异常问题后,可通过清错按钮清错,使机器人恢复执行任务。

3 应用创新性

在该意大利食品行业项目中,国自搬运机器人负责从清洗区域到混合生产线的蔬菜搬运,以及从混合生产线到包装区域的空箱搬运等任务;通过解决如下难点,在满足生产工艺要求的基础上大幅提升了搬运效率。

(1)为满足入库时每个分组订单的物料按照指定顺序(例如ABCD)从外往里排列的需求,每个组订单取完货之后,系统会确认同组订单中前一个订单是否完成,控制机器人在缓存区等待或触发变更目的地的流程,以保证物料顺序入库。

(2)由于现场空间限制,部分库位没有独立的出口,形成至少4行为一组的网状结构。机器人路径规划时,采用动态权重计算,根据库位的使用情况灵活调整路径,确保物料按照规定的顺序入库。如果目的地不可抵达,系统会触发变更目的地的逻辑,以确保生产流程的连贯性。采用“空车穿库”,以确保机器人在取货时效率的最大化,即便在库区繁忙时也能快速获取所需物料。

(3)满足该项目对搬运机器人的环境运行和搬运能力的特殊要求。首先,搬运机器人在零下几度的低温且高湿度的环境下长期稳定运行;其次,ANTS 03在背负高料箱(package区域加上门架高度为2.2m)运行平稳的前提下,保持了较高的过程精度对接输送线,多车对接输送线过程精度保持在±10mm以内。

国自智能仓储搬运解决方案融合集群调度系统、智能路径规划算法和自适应安全防护机制,可有效解决机器人运行过程中“效率”“交通”“安全”三大核心难题。

(1)集群调度系统

·采用运筹优化和深度学习等技术,将全场机器人和待分配任务作为输入源,以代价最小作为优化目标来进行机器人调度管理,有效提高机器人的整体利用率。

·综合考虑地图中路线的有向性、库位黑白名单、机器人状态是否可用、机器人电量、机器人是否可以到达指定任务点等实际情况;根据实际搜路距离与优先级的比例折算后进行任务指派。

·当前已有任务的机器人也可参与指派,支持卸货机器人卸完货再取货,避免机器人长距离接任务。

·当某个区域机器人不足时,系统可调配其他区域的机器人进行支援,确保各区域任务处理高效、均衡。

(2)智能路径规划算法

·结合高精度多传感器(激光雷达、摄像头等)采集数据,对机器人类型、载具类型、各路段载具可通过性和载具方向要求等影响要素集成计算,动态决策机器人最佳运输路线。

·可以根据现场交通拥堵情况动态调整路径,控制交通均衡并预防死锁和碰撞,确保机器人安全高效运行。

·支持对配置的限制通行或禁止通行区域进行交通管制,满足现场部分区域封闭检修等需求。

(3)自适应安全防护机制

·采用类人驾驶思维,通过安全传感器获取周围障碍物特征,根据障碍物距离自适应减速和停车,完全摒弃传统的手动配置安全防护机制,将安全防护配置从繁琐、易错、不灵活、减速不平稳的困境中彻底解放出来。

·支持立体安全防护,包括库位高高度安全自适应、高高度安全转弯点自适应和近地面低反物体的安全检测,适应各类业务场景。

·安全防护范围自适应不同尺寸、不同形状的载具。

4 效益分析

截至目前,该项目机器人搬运已覆盖生产物流流程的85%,并已稳定运行18个月,以运行高效率和低故障率赢得了客户的好评。本项目的整体产品出库量是传统食品行业的2~3倍,运行效率提升80%。

5 项目意义

国自智能仓储搬运解决方案在大幅提升仓库搬运效率,加速食品生产流程运转的同时,确保安全健康的生产及作业过程和环境。国自出品的机器人及相关系统均通过CE标准认证,助力客户提速的同时亦充分保障产品品质和安全,保证消费者、工作者处于安全健康的产品环境中。

精彩观点

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浙江国自机器人技术股份有限公司总裁 王文斐

记者:国自主要为物流仓储领域提供哪些产品、技术和解决方案?为用户解决了哪些问题?

王文斐:国自作为移动机器人领域内极少数拥有全系列机器人产品的公司之一,为各行业客户提供丰富的产品类型,适应多种应用场景。在物流仓储领域,国自旗下潜伏顶升式搬运机器人ANTS和多层拣选机器人PICKING应用最为广泛,不仅在国内,在海外市场也实现长时间多行业应用。

PICKING系列拣选机器人为国自全球首创,目前该系列机器人拥有托举式、勾拉式、纸箱拣选、自适应等多种拣选机构,满足仓储拣选场景应用的多样性。PICKING可与智能料箱装卸机SKY-PORT配合使用,同时取卸8个货箱,进一步提高出入库效率。

PICKING还可与ANTS形成组合方案,“上存下拣”的模式同时满足了标准箱和托盘出入库的需求,并根据拣选需求动态调整存取策略。灵活的组合方式和柔性的解决方案,为满足物流仓储需求提供了更多的可能性。

记者:国自在物流仓储领域的核心优势是什么?近两年取得了怎样的业绩?

王文斐:国自深耕移动机器人行业13年,拥有与海内外多家知名企业合作的经验,我们在提供标准化、成熟产品和解决方案的基础上,还可以快速转化客户需求,制定针对性的解决方案及定制产品,响应快速。同时,我们拥有丰富的项目实施经验及智能调度管理系统,让项目快速投运,并与客户原有各物流管理系统对接,实现规模化、集群化智能调度,为客户提供一体化整体解决方案。

近两年,国自凭借技术优势,在仓储物流领域取得了不俗的业绩。

在韩国,国自为知名零售商乐天集团提供智能仓储解决方案,落地近2万个库位,PICKING AGV在零下20℃低温环境仍稳定运行,助力乐天集团仓储物流中心完成智能升级。

在美国,国自与全球最大的运动服饰电商之一合作,40万个库位,部署PICKING AGV数量超过400台,仅用6个月完成交付,采用高密度货架、柔性方案设计,应对促销峰值和产品库存结构的不断变化,实现客户出入库、库存盘点以及仓库运营中的各类异常处理全流程自动化。

在加拿大,国自与来自欧洲的某百年历史家居品牌携手,在总面积已超过10000㎡的仓库中,用PICKING与ANTS组合方案功升级客户仓储系统,联通客户仓库管理系统、安全系统,提升仓库物流运输及拣选效率40%以上,有效增加仓库容积超50%。

记者:您如何看待数字化转型时期自动化技术对于物流仓储行业发展的重要性?

王文斐:数字化、自动化的结合可以大幅提高仓储物流效率,降低误检率,缩短物流配送周期,进一步满足客户更多定制化需求。如现在很多电商承诺“当日达”,这对仓库对SKU优先级的划分,拣选的策略算法都提出了很高的要求。而遇到电商大促的高峰期,出入库数量在短时间内快速增长,这时就需要根据订单实时调整策略,柔性化部署AGV。自动化技术可以让同一个仓库的出单率、配送数量成几何倍数增长。同时,我们也向客户提供租赁服务,助力客户在短时间内快速提高效率,平稳度过高峰期,降低管理成本。

行业的发展,需要甲乙双方相互配合、携手共进。国自会从了解行业和客户的特点和需求出发,站在客户的角度看问题,配合自动化方案的同时,为客户规划有效方案,给予客户专业意见,让客户对仓储物流自动化的收益有切身体会。

摘自《自动化博览》2024年4月刊

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