一、概述
在無人自動(dòng)化倉儲(chǔ)領(lǐng)域,有各種設(shè)備需求接駁的狀況。所面對(duì)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(shí)分,都要考慮其他 N 種設(shè)備的狀況,非常雜亂。并且單個(gè)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(shí)分,要保證高效。本文首要分析了幾種接駁場(chǎng)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(chǎng)景,只需求完結(jié)這個(gè)場(chǎng)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(xiàng)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(gè)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(píng)論了更雜亂場(chǎng)景——機(jī)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(shí)際需求的。
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二、職業(yè)名詞解釋
AGV:Automated Guided Vehicle,自動(dòng)導(dǎo)引車,是一類輪式移動(dòng)機(jī)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(yùn)動(dòng)
揀選:倉儲(chǔ)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(chǔ)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(huì)集,等候裝車配載,送貨作業(yè)的流程
運(yùn)力組:用于完結(jié)特定使命的一組運(yùn)力資源的集合
移庫:因?yàn)槭聞?wù)需求,將倉內(nèi)物料移動(dòng)至同一邏輯區(qū)下的另一個(gè)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(gè)料箱的 AGV
Chute 口:用于寄存同一訂單或同一目的地對(duì)應(yīng)產(chǎn)品的格口
疊托:當(dāng)托盤被撿空后,將多個(gè)托盤疊在一同,便于收回及存儲(chǔ)
三、場(chǎng)景舉例
在無人自動(dòng)化倉儲(chǔ)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(jī),或從提升機(jī)接納托盤;
AGV 小車乘坐提升機(jī),去其他的樓層;
機(jī)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(gè)或多個(gè)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(huì)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(diǎn)是兩個(gè)設(shè)備產(chǎn)生容器交代的方位,人工工作站也是一個(gè)接駁站點(diǎn),是設(shè)備和人做交代的站點(diǎn)。接駁站點(diǎn)首要需求一個(gè)方位,接駁的設(shè)備都可以抵達(dá)這個(gè)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(gè)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(huì)非常雜亂了。
特別是現(xiàn)代自動(dòng)化加工,自動(dòng)化倉儲(chǔ)領(lǐng)域,對(duì)柔性設(shè)備的運(yùn)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(dòng)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(shí),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(diǎn)的視點(diǎn)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(chǎng)景。
值得注意的是,不能完全依賴設(shè)備勘探的狀況,可能會(huì)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(cè)不到了,這時(shí)分假如后續(xù)托盤向前跟進(jìn),AGV 又沒有及時(shí)脫離,就會(huì)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(gè)階段,下面別離評(píng)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(gè)典型的場(chǎng)景。
要去接駁的 AGV 小車,從各自的方位動(dòng)身,去同一個(gè)點(diǎn)送托盤,因?yàn)橛新吠镜倪h(yuǎn)近,以及路上的不確定性,就需求操控誰先誰后,這是一個(gè)部分的群體決策問題,并且需求有動(dòng)態(tài)的調(diào)整。假如決定某個(gè) 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(diǎn)鄰近待命,這樣在托盤即將抵達(dá)接駁點(diǎn)時(shí),小車也可以快速的抵達(dá)接駁點(diǎn)。
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(gè)設(shè)備一同動(dòng)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(diǎn),防止發(fā)送方開端翻滾,把貨品卡;
一個(gè)設(shè)備先放下容器,另一個(gè)設(shè)備再取走容器。要求一個(gè)設(shè)備在操作時(shí),另一個(gè)設(shè)備要保持停止。
不管哪種狀況,都要求對(duì)設(shè)備的精準(zhǔn)操控,不然就會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)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(diǎn)的視角考慮,關(guān)于每一個(gè)過來接駁的設(shè)備,相當(dāng)于該設(shè)備與站點(diǎn)新疆倉儲(chǔ)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(duì)方是什么設(shè)備。
這是對(duì)接駁站點(diǎn)的一次抽象和實(shí)例化的進(jìn)程,接駁設(shè)備面向的是抽象的站點(diǎn),而不同的站點(diǎn),要有自己的實(shí)例化,操控接駁進(jìn)程中的狀況變化。
曠視河圖在詳細(xì)項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用中,逐步提煉出這套接駁協(xié)議,一方面滿意項(xiàng)目雜亂接駁場(chǎng)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(diǎn)交互的設(shè)備,都要遵從如下接口協(xié)議,詳細(xì)的站點(diǎn)則要完結(jié)詳細(xì)的邏輯。
懇求抵達(dá) AskForArrival
AGV 小車在去站點(diǎn)之前調(diào)用,因?yàn)槭侨后w決策,接口參數(shù)要包括此刻一切要去該站點(diǎn)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(diǎn)的小車,要導(dǎo)航去站點(diǎn),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(diǎn)的通路。間隔優(yōu)先意味著可以搶占,假如忽然呈現(xiàn)一個(gè)間隔站點(diǎn)近使命,則間隔遠(yuǎn)的使命會(huì)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?yàn)閯傂栽O(shè)備在建設(shè)時(shí)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(diǎn)之后調(diào)用,告訴站點(diǎn)已經(jīng)就位。這個(gè)告訴會(huì)觸發(fā)接駁對(duì)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(duì)容器的發(fā)送(或接納)。
已脫離 Release
AGV 小車在脫離接駁點(diǎn)之后調(diào)用,告訴站點(diǎn)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(chǔ)設(shè)備離接駁點(diǎn)時(shí),也需求調(diào)用 Release ,表明接駁點(diǎn)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(yùn)力
當(dāng)托盤線或提升機(jī)跟 AGV 小車接駁的時(shí)分,需求高優(yōu)分配運(yùn)力,敏捷分配小車將托盤移走,不然該托盤會(huì)阻塞后續(xù)的托盤,從而拖慢體系的功率。
提早預(yù)備運(yùn)力
當(dāng)托盤線或提升機(jī)跟 AGV 小車接駁的時(shí)分,需求提早在接駁點(diǎn)鄰近預(yù)備運(yùn)力,以削減小車的空駛間隔,提早預(yù)備運(yùn)力的時(shí)機(jī)比較要害,假如過早,則造成運(yùn)力的擱置浪費(fèi)。一般要預(yù)測(cè)托盤預(yù)計(jì)抵達(dá)接駁點(diǎn)的時(shí)刻,假如小于某個(gè)閾值,既可以開端預(yù)備運(yùn)力。
送貨后及時(shí)脫離
去接駁點(diǎn)送貨的 AGV 小車,在接駁完結(jié)后,要及時(shí)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(diǎn)挑選
當(dāng)一次轉(zhuǎn)移使命,有多個(gè)接駁點(diǎn)可用挑選的時(shí)分(例如跨層轉(zhuǎn)移,可以挑選多個(gè)提升機(jī)),需求一個(gè)接駁點(diǎn)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(xiàng)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(diǎn)觸及到調(diào)度體系的其他方面,詳細(xì)不在本文的評(píng)論領(lǐng)域。
六、機(jī)械臂工作站
機(jī)械臂工作站是比較特殊的存在,一般機(jī)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(chǎng)景是環(huán)繞機(jī)械臂打造的一片工作區(qū)域。以碼托為例,機(jī)械臂將許多原箱,依照一定的垛形,碼在托盤上組成一個(gè)垛,這就需求機(jī)械臂將原箱從一個(gè)當(dāng)?shù)匕岬搅硪粋(gè)當(dāng)?shù),搬出的方位稱為來歷位,放置的方位稱為方針位。
機(jī)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(shí)需求多個(gè)來歷位和方針位。一般做法是環(huán)繞機(jī)械臂,規(guī)劃若干站點(diǎn),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(jī)械臂接駁時(shí),相同要恪守站點(diǎn)的接駁協(xié)議,機(jī)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(jī)械臂需求知道每個(gè)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(gè)方位的狀況變化需求告訴機(jī)械臂做相應(yīng)的操作。
來歷位的箱子,在送到站點(diǎn)之前,調(diào)用 AskForOperate,保證機(jī)械臂可以承受來新的箱子;
來歷位的箱子,在站點(diǎn)停穩(wěn)后,調(diào)用 FinishOperate,告訴機(jī)械臂來了一個(gè)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(huì)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(jī)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(jī)械臂方針位已空。
機(jī)械臂工作站是一切接駁場(chǎng)景新疆倉儲(chǔ)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(xiàng)目場(chǎng)景的需求,后續(xù)還要擴(kuò)展協(xié)議,做出包括機(jī)械臂的通用接駁協(xié)議。
七、地圖布局
設(shè)備接駁是一個(gè)體系工程,需求各個(gè)方面合作一同運(yùn)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(diǎn)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(chǔ)設(shè)備入站點(diǎn),可以有用的防止在站點(diǎn)前擁堵。
假如站點(diǎn)只要一個(gè)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(chǎng)景,應(yīng)在站點(diǎn)前規(guī)劃幾個(gè)歇息位,讓歇息位的AGV小車可以及時(shí)來站點(diǎn)接貨。
7.3機(jī)械臂
典型的機(jī)械臂碼垛場(chǎng)景,一個(gè)來歷位,4個(gè)方針位。在一個(gè)機(jī)械臂一同碼多種箱型,且一個(gè)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(diǎn)需求有一個(gè)行列。