智能物流四向穿梭车机器人技术与应用 !

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智能物流四向穿梭车机器人技术与应用 !

来源: 智慧物流与智能制造 | 作者: 智慧物流与智能制造 | 发布时间: 1344天前 | 7534 次浏览 | 分享到:

四向穿梭车机器人根据其处理的单元型式不同，主要分为料箱式穿梭车和托盘式穿梭车两种型式。这两种型式各自具有不同的特点。

前言

　　四向穿梭车机器人狭义的定义是指能在平面内四个方向（前、后、左、右）穿梭运行的存储机器人，主要是区别于传统的两向穿梭车（前进和后退）而言的。与AGV相比，虽然穿梭车机器人需要在轨道上运行，但小车的速度将更快，定位将更加准确，是远超于AGV系统的。

一、四向穿梭车机器人的分类

　　四向穿梭车机器人根据其处理的单元型式不同，主要分为料箱式穿梭车和托盘式穿梭车两种型式。这两种型式各自具有不同的特点。

　　对于托盘式四向穿梭车机器人，主要用于托盘的存取作业，它与AS/RS相比较，其优势是存储更加灵活，柔性更高，可以适应任何复杂的仓库结构，可以根据入出库的需求增加或减少小车的数量，可以实现高密集存储等，但缺点是增加了货架的成本，因而在实际应用中形成优势互现的现象。即在大多数情形下，AS/RS表现出更大的成本优势，但在有些极端的情况下，四向穿梭车更为合适。如仓库不高，仓库形状不规则，出入库频率不大这样的情形，或出入库频率要求太高的情形，四向穿梭车更能发挥其优势。

　　料箱式四向穿梭车机器人是一种用于料箱存取的机器人。其对应的技术包括Miniload与多层穿梭车等。Miniload是一种专用于料箱存取的AS/RS系统，与托盘式AS/RS相比较，Miniload更加轻巧、快捷，但高度一般不会很高，载荷一般在50kg以内；多层穿梭车是一种运行于货架内的往复式存取设备，与Miniload相比，它更加快捷灵活，因此，在需要更高存取速度的情形下，多层穿梭车具有Miniload不可比拟的优势，被广泛应用于货到人拣选系统之中。料箱式四向穿梭车机器人则是一种更加柔性的产品，与托盘式四向车类似的是，它具有广泛的适应性，既可以适用于各种仓库型式，也可以灵活的通过增减小车数量以匹配实际的需求。尤其在货到人拣选系统中，由于小车可以通过提升机换层，事实上它可以在3维空间中灵活运行，因此，国外更形象的称其为3D Satellite shuttl car，这是Miniload和多层穿梭车所不能比拟的。

　　四向穿梭车机器人是物流仓储系统中的革命性技术，虽然其应用历史还不长，但已经引起了行业的广泛重视，被认为是未来智能物流系统的重要组成部分。本文对四向穿梭车机器人的技术特点和应用范围做详细论述。

二、技术要点

2.1 工作原理

　　四向穿梭车一般具有两套轮系，其一套负责X方向行走，另一套负责Y方向行走。小车在轨道上运行，遇到转弯处，是通过更换轮系来完成的。因此，货物单元的方向在整个作业时间内是不变的。

　　小车如果要变化层时，大多数是通过巷道外的提升机来完成的。小车自动驶入提升机后，提升机提升到所需要的楼层，完成换层。在实际应用中，提升机有两种作业模式：带车作业与不带车作业。不带车作业时，提升机仅仅提升货物单元，带车作业时，每次作业，小车与货物同时进入提升机，这时其实不需要换层提升机。显然，不带车提升时，每层需要有货物移载工作站，这是一笔不小的成本，而带车作业时系统会简单很多，每层的端部也简单很多，但效率也会低很多，这是要注意的。

　　四向穿梭车的最大特点是每台车都可以抵达仓库每一个货位，因此，从理论上讲，如果没有出入库能力要求的话，一个仓库布置1台小车即可以完成整个仓库的出入库作业。这对于出入库频率较低的系统，具有很大优势。

　　作为一个系统而言，四向穿梭车需要与货架（轨道）、提升机、输送系统、通讯系统、充电系统组成一个完整的系统才能工作，当然，有关管理、监控、调度和控制的软件系统也是必不可少的。

2.2 共性技术特点

　　在四向穿梭车机器人形式上，无论是托盘式或料箱式，其技术都有一些共性的特点，如：货架、轨道、定位、通讯、供电、维修等。

1）货架与轨道

　　穿梭车系统相对于传统的立体存储系统而言，货架是其最大的变化。小车经过的所有路径均需要铺设轨道，转折路口还要有特制的转接板，以及每辆小车均需要有充电点，这是四向穿梭车的特点，也是使得成本增加的主要原因。相对来说，穿梭车系统对于货架的加工精度及安装精度都比传统货架要高，这样又会增加加工和安装的成本，目前国内能够生产穿梭车货架的企业不是很多。尤其对于料箱式穿梭车货架，要求更加严格。

2）定位　

　　穿梭车的定位一般采用条形码和光电开关定位。定位精度要求达到3mm以内。比AGV简单的是，穿梭车在固定轨道上运行，不需要导航系统。

3）通讯

　　如何在密集的货架中实现通讯，是需要经验和技巧的。选用什么样的天线和通讯技术，对项目的稳定性非常重要。

4）供电

　　一般采用电容+锂电池方式，电容要保证一次充电能够完成一次最远的作业，这对于车的配置而言，会有比较大的差异。路径越长，需要的电容器越大。电池只能作为辅助供电，避免小车在中途停电或电压过低而无法工作。

5）控制

　　欧洲的穿梭小车控制采用PLC居多，但这样成本较高。在日本，采用专用的集成电路板进行控制，可以大大降低产品的成本。国内的设备也有两种选择。

6）调度系统

　　对四向穿梭车而言，一个作业区域往往会有多台车同时作业，如何提升系统的总体效率，需要对小车进行作业调度。调度的内容包括：车况识别，车的选用，路线规划等。车越多，调度越重要，难度也越大。