一、概述



在無人自動化倉儲領(lǐng)域，有各種設(shè)備需求接駁的狀況。所面對的挑戰(zhàn)是設(shè)備品種許多，兩種設(shè)備間的接駁方式有差異，導(dǎo)致要完結(jié)每種設(shè)備接駁邏輯的時分，都要考慮其他 N 種設(shè)備的狀況，非常雜亂。并且單個接駁進(jìn)程要保證安全。當(dāng)呈現(xiàn)大量需求接駁使命的時分，要保證高效。本文首要分析了幾種接駁場景，然后以柔性設(shè)備和剛性設(shè)備接駁為例，抽象出一種通用的接駁邏輯（或協(xié)議）。

這種辦法很好的做到設(shè)備操控邏輯與接駁邏輯的解耦，當(dāng)呈現(xiàn)新的接駁場景，只需求完結(jié)這個場景下的接駁邏輯即可，不必變化設(shè)備操控邏輯。曠視河圖根據(jù)這套協(xié)議，很好的完結(jié)了一些重大項目，可以一同調(diào)度多種設(shè)備的接駁，并抵達(dá)很好的作用。并且這個通用的接駁邏輯已經(jīng)有杰出的接口界說，只需將接口完結(jié)即可完結(jié)功能。最后評論了更雜亂場景——機械臂工作站碼垛/拆垛狀況，這套通用邏輯是可以很好的滿意實際需求的。




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二、職業(yè)名詞解釋



AGV：Automated Guided Vehicle，自動導(dǎo)引車，是一類輪式移動機器人，沿著地板上的磁條、標(biāo)記塊，或者通過視覺導(dǎo)航或激光導(dǎo)航進(jìn)行運動
揀選：倉儲配送中心的配貨人員按訂單要求的產(chǎn)品名，規(guī)格，類型，數(shù)量，將產(chǎn)品從存儲的貨架或貨垛中取出
分揀：揀選作業(yè)完結(jié)后，將揀選出的產(chǎn)品依照不同的客戶，不同的配送道路進(jìn)行分類，會集，等候裝車配載，送貨作業(yè)的流程
運力組：用于完結(jié)特定使命的一組運力資源的集合
移庫：因為事務(wù)需求，將倉內(nèi)物料移動至同一邏輯區(qū)下的另一個方位
容器：用于寄存產(chǎn)品的用具，常見容器包括料箱、中轉(zhuǎn)箱、托盤等
PS: Pallet Shuttle，一種轉(zhuǎn)移托盤的 AGV
CTU：Cargo Transport Unit，一種可一同轉(zhuǎn)移多個料箱的 AGV
Chute 口：用于寄存同一訂單或同一目的地對應(yīng)產(chǎn)品的格口
疊托：當(dāng)托盤被撿空后，將多個托盤疊在一同，便于收回及存儲


三、場景舉例



在無人自動化倉儲領(lǐng)域，由多設(shè)備協(xié)同來完結(jié)一次轉(zhuǎn)移是比較普遍的狀況。下面舉一些例子：

CTU 小車將料箱傳給箱線，或從箱線上收取料箱；
AGV 小車將托盤傳給托盤線，或從托盤線接納托盤；
AGV 小車將托盤傳給提升機，或從提升機接納托盤；
AGV 小車乘坐提升機，去其他的樓層；
機械臂從箱線抓取料箱，將料箱碼放在 AGV 小車頂舉的托盤上。


以上例子都觸及兩個或多個設(shè)備之間交互協(xié)同的狀況，需求進(jìn)行精準(zhǔn)高效的操控，操控不好會造成安全事端，或卡死阻塞后續(xù)流程的狀況，引發(fā)嚴(yán)重后果。



四、設(shè)備協(xié)同



接駁站點是兩個設(shè)備產(chǎn)生容器交代的方位，人工工作站也是一個接駁站點，是設(shè)備和人做交代的站點。接駁站點首要需求一個方位，接駁的設(shè)備都可以抵達(dá)這個方位，不是任何方位都可以做接駁的。其次，需求一套接駁流程，哪個設(shè)備先操作，怎么交代等。

在當(dāng)前設(shè)備多樣性的狀況下，接駁的流程就比較雜亂了，需求設(shè)備之間的合作。例如A類設(shè)備與B類設(shè)備之間接駁，可以用一套流程，A類設(shè)備與C類設(shè)備之間接駁，假如界說一套新流程，那么A類設(shè)備的邏輯就會非常雜亂了。

特別是現(xiàn)代自動化加工，自動化倉儲領(lǐng)域，對柔性設(shè)備的運用大大增加，柔性設(shè)備具有更好的魯棒性和自適應(yīng)性，是世界上最先進(jìn)的自動化應(yīng)用技術(shù)，可以有用的提升生產(chǎn)率。

柔性設(shè)備可以很便利的增加削減，一同柔性設(shè)備品種也很豐厚，因而在接駁時，需求界說一套通用的接駁邏輯，一切的設(shè)備都遵從該協(xié)議，只需求完結(jié)自己的邏輯，就能完結(jié)容器的順暢交代了。

從接駁站點的視點看，是一套規(guī)矩，規(guī)矩接駁的設(shè)備能不能來，能不能操作容器。這套規(guī)矩要可以適用大多數(shù)場景。

值得注意的是，不能完全依賴設(shè)備勘探的狀況，可能會出事端。例如托盤線跟AGV 小車接駁，當(dāng) AGV 頂起托盤，托盤線就檢測不到了，這時分假如后續(xù)托盤向前跟進(jìn)，AGV 又沒有及時脫離，就會產(chǎn)生磕碰。

一次接駁進(jìn)程可以分為：接駁前，接駁中，接駁后，三個階段，下面別離評論。

4.1 接駁前


關(guān)于柔性設(shè)備接駁給剛性設(shè)備，例如 AGV 小車將托盤，接駁給托盤線，是一個典型的場景。

要去接駁的 AGV 小車，從各自的方位動身，去同一個點送托盤，因為有路途的遠(yuǎn)近，以及路上的不確定性，就需求操控誰先誰后，這是一個部分的群體決策問題，并且需求有動態(tài)的調(diào)整。假如決定某個 AGV 小車可以先去接駁，那么其余的小車要怎么處理，既要可以快速的銜接，又不要占住要害道路資源。


關(guān)于剛性設(shè)備接駁給柔性設(shè)備，例如托盤線接駁給 AGV 小車。

接駁前，需求 AGV 小車在接駁點鄰近待命，這樣在托盤即將抵達(dá)接駁點時，小車也可以快速的抵達(dá)接駁點。




4.2 接駁中


接駁中，接駁的設(shè)備都抵達(dá)指定方位，開端接駁，一般有兩種接駁方式：



兩個設(shè)備一同動作，例如翻滾傳輸。為了保證魯棒性，要求接納方比發(fā)送方要提早一點，防止發(fā)送方開端翻滾，把貨品卡住；
一個設(shè)備先放下容器，另一個設(shè)備再取走容器。要求一個設(shè)備在操作時，另一個設(shè)備要保持停止。


不管哪種狀況，都要求對設(shè)備的精準(zhǔn)操控，不然就會產(chǎn)生危險的事情。

4.3 接駁后


關(guān)于 AGV 小車接駁給托盤線的狀況，接駁后，小車要敏捷脫離，防止阻礙其他的小車過來接駁。



五、通用接駁邏輯



從接駁站點的視角考慮，關(guān)于每一個過來接駁的設(shè)備，相當(dāng)于該設(shè)備與站點新疆倉儲設(shè)備的交互，類似于一套協(xié)議，不管什么設(shè)備，只需恪守接駁協(xié)議，就能順暢的接駁，而不必關(guān)心對方是什么設(shè)備。

這是對接駁站點的一次抽象和實例化的進(jìn)程，接駁設(shè)備面向的是抽象的站點，而不同的站點，要有自己的實例化，操控接駁進(jìn)程中的狀況變化。

曠視河圖在詳細(xì)項目的實際應(yīng)用中，逐步提煉出這套接駁協(xié)議，一方面滿意項目雜亂接駁場景的需求，另一方面具有很好的通用性和可擴(kuò)展性，可以擴(kuò)展為各種設(shè)備的接駁，并且具有很好的安全性和魯棒性。下面詳細(xì)論述。

5.1 接駁協(xié)議
一切跟接駁站點交互的設(shè)備，都要遵從如下接口協(xié)議，詳細(xì)的站點則要完結(jié)詳細(xì)的邏輯。

懇求抵達(dá) AskForArrival
AGV 小車在去站點之前調(diào)用，因為是群體決策，接口參數(shù)要包括此刻一切要去該站點的 AGV 小車，接口要返回這些小車過去的次序。關(guān)于可以去站點的小車，要導(dǎo)航去站點，不能去的小車有兩種挑選，優(yōu)先看是否可以在等候區(qū)等候（等候區(qū)參閱后續(xù)章節(jié)），其次即可以在原地等候。

群體決策進(jìn)程一般選用間隔優(yōu)先戰(zhàn)略，防止堵住去站點的通路。間隔優(yōu)先意味著可以搶占，假如忽然呈現(xiàn)一個間隔站點近使命，則間隔遠(yuǎn)的使命會被改變方針方位，去行列或等候。除了間隔優(yōu)先，還可以有其他戰(zhàn)略，例如要求貨品的出庫次序，是一種特殊需求，但功率可能要打折扣。

因為剛性設(shè)備在建設(shè)時就已經(jīng)在那里了，所以不需求調(diào)用 AskForArrival 接口。

已抵達(dá) Arrived
AGV 小車在抵達(dá)接駁點之后調(diào)用，告訴站點已經(jīng)就位。這個告訴會觸發(fā)接駁對方的設(shè)備，繼續(xù)后續(xù)的過程。同上，剛性設(shè)備也不需求調(diào)用 Arrived 接口。

懇求操作容器 AskForOperate
AGV 小車（或剛性設(shè)備）在操作容器之前調(diào)用，懇求是否可以操作待接駁的容器，接口要返回 true|false 。

完結(jié)操作 FinishOperate
AGV 小車（或剛性設(shè)備）在操作容器之后調(diào)用，標(biāo)明已完結(jié)對容器的發(fā)送（或接納）。

已脫離 Release
AGV 小車在脫離接駁點之后調(diào)用，告訴站點可以進(jìn)行后續(xù)的其他接駁使命。關(guān)于剛性設(shè)備，當(dāng)容器脫新疆倉儲設(shè)備離接駁點時，也需求調(diào)用 Release ，表明接駁點已空，可以進(jìn)行后續(xù)的接駁。

5.2 功率考量
以上各步雖然可以順暢完結(jié)接駁，然而考慮到大規(guī)模高效作業(yè)的狀況下，還需求其他方面的輔助。

高優(yōu)分配運力
當(dāng)托盤線或提升機跟 AGV 小車接駁的時分，需求高優(yōu)分配運力，敏捷分配小車將托盤移走，不然該托盤會阻塞后續(xù)的托盤，從而拖慢體系的功率。



提早預(yù)備運力
當(dāng)托盤線或提升機跟 AGV 小車接駁的時分，需求提早在接駁點鄰近預(yù)備運力，以削減小車的空駛間隔，提早預(yù)備運力的時機比較要害，假如過早，則造成運力的擱置浪費。一般要預(yù)測托盤預(yù)計抵達(dá)接駁點的時刻，假如小于某個閾值，既可以開端預(yù)備運力。



送貨后及時脫離
去接駁點送貨的 AGV 小車，在接駁完結(jié)后，要及時脫離，一般是回到鄰近的歇息區(qū)，當(dāng)然去歇息區(qū)的使命是可以中止的，假如有其他使命直接去執(zhí)行其他使命。



接駁點挑選
當(dāng)一次轉(zhuǎn)移使命，有多個接駁點可用挑選的時分（例如跨層轉(zhuǎn)移，可以挑選多個提升機），需求一個接駁點挑選戰(zhàn)略，一般選用接納方設(shè)備的忙閑度優(yōu)先戰(zhàn)略。



曠視河圖在完結(jié)通用接駁協(xié)議的一同，調(diào)配以上各戰(zhàn)略，在功率要求嚴(yán)苛的項目中，也取得很好的作用，說明通用接駁協(xié)議可以跟各種算法優(yōu)化戰(zhàn)略結(jié)合，具有很好的靈敏定制能力。以上各優(yōu)化點觸及到調(diào)度體系的其他方面，詳細(xì)不在本文的評論領(lǐng)域。



六、機械臂工作站



機械臂工作站是比較特殊的存在，一般機械臂的工作是揀選，或容器組合（碼托，拆托），因而這種事務(wù)場景是環(huán)繞機械臂打造的一片工作區(qū)域。以碼托為例，機械臂將許多原箱，依照一定的垛形，碼在托盤上組成一個垛，這就需求機械臂將原箱從一個當(dāng)?shù)匕岬搅硪粋€當(dāng)?shù)?，搬出的方位稱為來歷位，放置的方位稱為方針位。

機械臂碼垛速度很快，預(yù)備原箱和托盤的速度趕不上碼垛的速度，因而有時需求多個來歷位和方針位。一般做法是環(huán)繞機械臂，規(guī)劃若干站點，或是來歷位，或是方針位，根據(jù)詳細(xì)狀況而定。AGV 小車在跟機械臂接駁時，相同要恪守站點的接駁協(xié)議，機械臂一同與若干設(shè)備接駁，需求更雜亂的狀況操控。

首要，機械臂需求知道每個來歷位或方針位的狀況，來歷位是否有箱，方針位是否有托盤。其次，每個方位的狀況變化需求告訴機械臂做相應(yīng)的操作。

來歷位的箱子，在送到站點之前，調(diào)用 AskForOperate，保證機械臂可以承受來新的箱子；
來歷位的箱子，在站點停穩(wěn)后，調(diào)用 FinishOperate，告訴機械臂來了一個新箱子；
AGV 小車在去方針位之前，調(diào)用 AskForArrival，懇求是否可以去方針位；
AGV 小車在方針位停穩(wěn)后，調(diào)用 Arrived，假如不需求降下托盤支架的話，就會觸發(fā)碼垛了。假如需求降下托盤支架，則要調(diào)用 AskForOperate和 FinishOperate，告訴機械臂，方針位托盤支架已預(yù)備完結(jié)；
AGV 小車在脫離方針位后，調(diào)用 Release，告訴機械臂方針位已空。


機械臂工作站是一切接駁場景新疆倉儲設(shè)備中最雜亂的，曠視河圖在通用接駁協(xié)議的框架下，進(jìn)行少量定制化改造，可以滿意詳細(xì)項目場景的需求，后續(xù)還要擴(kuò)展協(xié)議，做出包括機械臂的通用接駁協(xié)議。

七、地圖布局



設(shè)備接駁是一個體系工程，需求各個方面合作一同運用，才能抵達(dá)最好作用。地圖規(guī)劃也是曠視河圖提供的解決方案的一部分，通用接駁邏輯，再合作地圖優(yōu)化，可以抵達(dá)更好的作用。下面介紹一些地圖布局上的優(yōu)化方案。

7.1 行列
在接駁站點之前規(guī)劃行列，可以讓 AGV 小車可以有秩序的進(jìn)新疆倉儲設(shè)備入站點，可以有用的防止在站點前擁堵。

假如站點只要一個出入口，可以規(guī)劃分離行列（也叫等候位）。


7.2 歇息位
關(guān)于AGV小車接貨的場景，應(yīng)在站點前規(guī)劃幾個歇息位，讓歇息位的AGV小車可以及時來站點接貨。


7.3機械臂
典型的機械臂碼垛場景，一個來歷位，4個方針位。在一個機械臂一同碼多種箱型，且一個托盤上只要一種箱型的狀況下，需求產(chǎn)生換托，因而方針位站點需求有一個行列。