物流智能装备与技术

中等职业教育物流服务与管理专业规划教材现代物流装备与技术缪兴锋李超锋编著中国人民大学出版社物流设施与设备2第九章物流智能装备与技术本章要点任务一：自动导引车任务二：物流机器人任务三：自动分拣系统任务四：电子标签拣货系统学习目标知识目标：了解自动导引车在物流中的应用；掌握自动导引车的工作原理。能力目标：能根据仓库布局合理设置自动导引车。知识1：自动导引车一、自动导引车含义自动导引车（AutomaticGuidedVehicle，简称AGV）也称无人搬运车或自动搬运车，是一种现代化的先进物料搬运装备。《中华人民共和国国家标准——物流术语》定义自动导引车（AGV）为：能够自动行驶到指定地点的无轨搬运车辆。二、自动导引车的分类按导引方式分类外导式导引：在预定的行走路线上，铺设电磁、光学或磁性导引带，导引车通过车上的检测装置检出导引带的信号、并通过分析计算，不断调整导引行走方向。自导式导引：储存作业环境的信息，通过识别车体某一时刻的位置信息，计算机与环境信息相比较，自动计算并调整路径。按控制方式分类智能型：车载计算机，自动导引车自动选择最佳路线完成指定的任务。普通型：所有功能、路线和控制方式均由主控计算机进行控制。思考分析自动导引车的特点？自动导引车应用在哪些场合？自动导引车特点显著特点是无人驾驶柔性好，自动化程度高和智能化水平高，配备有装卸机构，可以与其他物流设备自动接口，实现货物和物料装卸与搬运全过程自动化。此外，AGV还具有清洁生产的特点，AGV依靠自带的蓄电池提供动力，运行过程中无噪声、无污染，可以应用在许多要求工作环境清洁的场所。自动导引车应用场合在制造业中应用：如汽车生产装配作业和电子工业。在现代化图书馆：自动导引车用于图书的入库和出库，可以自动地将图书送到指定的地点。在现代化仓储基地：自动导引车已成为提高仓库作业自动化的主要标志之一。在现代化的邮局应用：中国在1990年在上海邮政枢纽开始应用AGV，完成邮件的搬运工作。在港口码头和机场中的应用。AGV在自动化仓库中应用三、自动导引车工作原理自动导引车的构成1、机械系统车体车轮和转向装置移载装置2、动力系统大多数自动导引车都以车载蓄电池为能源，以直流电动机提供驱动力。自动导引车常用的蓄电池有：铅-酸蓄电池和镍-镉蓄电池。铅-酸蓄电池。采用全封闭免维护的固态电解质，具有自动充液系统，可以减少对室内作业环境和车上电气设备的酸性腐蚀。镍-镉蓄电池。采用纤维极板类型，无污染，寿命长，比能量高，可以短时快速大电流充电，适合车辆高效连续作业的要求。3、控制系统导引信号发生器中央控制微机数字量输入输出调度控制微机无线通讯系统自动导引车I自动导引车II自动导引系统电磁导引激光导引惯性导引电磁导引在AGV的行驶路径上埋设金属线，当高频电流流经导线时，导线周围产生电磁场，AGV上左右对称安装有两个电磁感应器，它们所接收的电磁信号的强度差异可以反映AGV偏离路径的程度。AGV的自动控制系统根据这种偏差来控制车辆的转向，连续的动态闭环控制能够保证AGV对设定路径的稳定自动跟踪。这种电磁感应引导式导航方法目前在绝大多数商业化的AGVS上使用，尤其是适用于大中型的AGV。电磁导引电磁导引基本原理1---导向电线2—导向轮3—信号检测器4—放大器5—导向电机6—减速器电磁导引特点优点：引线隐蔽，不易污染和破损，导引原理简单而可靠，便于控制和通讯，对声光无干扰，制造成本较低。缺点：路径难以更改扩展，对复杂路径的局限性大。激光导引AGV上安装有可旋转的激光扫描器，在运行路径沿途的墙壁或支柱上安装有高反光性的定位标志，AGV依靠激光扫描器发射激光束，然后接受由四周定位标志反射回的激光束，车载计算机计算出车辆当前的位置以及运动的方向，通过和内置的数字地图进行对比来校正方位，从而实现自动搬运。激光导引激光导引原理目前，激光AGV的应用越来越普遍。并且依据同样的引导原理，若将激光扫描器更换为红外发射器、或超声波发射器，则激光引导式AGV可以变为红外引导式AGV和超声波引导式AGV。激光导引的特点AGV定位精确；地面无需其他定位设施；行驶路径可灵活多变，能够适合多种现场环境。激光导引是目前国外许多AGV厂家优先采用的先进导引方式。惯性导引惯性导引是在AGV上安装陀螺仪，在行驶区域的地面上安装定位块，AGV通过对陀螺仪偏差信号的计算及地面定位块信号的采集来确定自身的位置和方向，从而实现导引。惯性导引特点惯性导引技术在航天和军事上较早运用，是AGV领域新兴的一项技术。优点：技术先进，定位准确性高，灵活性强，便于组合和兼容，适用领域广。缺点：制造成本高，导引的精度和可靠性与陀螺仪的制造精度及使用寿命密切相关。（三）自动寻址系统自动寻址系统主要指AGV控制系统中用于AGV正确寻找任务地址并能精确停位的控制系统。（四）自动导引车的安全装置安全装置的作用包括防止设备在运行中出错，也预防运行出错对人员及其原形环境设施产生的影响。安全装置的共用除了保护AGV自身安全，以及维护AGV功能的顺利完成外，还在最大可能的范围内保护人员和运行环境设施的安全。三、自动导引车系统（AGVS）自动导引车系统(AutomaticGuidedVehicleSystem,简称AGVS)是指由若干台（种）AGV与地面控制器所组成，能在系统的控制下自动准确完成特定的物料搬运和装卸作业的机电一体化系统。1、单车或车队。2、地面导引和管理系统学习任务二物流机器人学习目标知识目标：了解仓库机器人的特点、分类的应用，掌握常见机器人的基础组成及工作特点。能力目标：能够熟练操作仓储管理信息系统，正确控制物流机器人作业。一、机器人概述（一）机器人的发展机器人（Robot）是人类20世纪的重大发明之一。1984年末著名科学家钱学森指出：“所谓机器人，就是指那些有特定功能的自动机，它是机电一体化的，具有人工智能因素的20世纪80年代高技术，是新技术革命的重要内容之一。”20世纪70年代我国就开始了机器人的研制开发，1980年全国第一台工业机器人诞生。英国机器人酷似人类面部表情丰富能够对话保姆机器人北京农民拉车机器人拉车机器人机器人身高约1.8米，身后连接着一辆深红色的铁皮黄包车，车上装着方向盘和控制按钮，以控制黄包车的前进、后退和停止。机器人的眼睛和嘴巴都会动。机器人成本约8000元，每充电一次能走6小时，行程8公里。北京农民拉车机器人2009年1月8日，住在北京市郊的农民吴玉禄在自家附近驾驶着由他自制的行走机器人拉着的人力车溜达。这个机器人是爱热发明创造的吴玉禄制成的最新和最大的机器人。吴玉禄从1986年开始制造机器人，他用从垃圾堆捡来的金属丝、金属片、螺丝钉和钉子等制造机器人。二、物流机器人搬运机器人码垛机器人搬运机器人（一）带有自动机械手的AGV在自动导引车上加装机械手，配合车载装卸机构，自动装载货物，AGV自动行驶到指定的位置后，机械手自动卸货，并放置到指定货位。物流设施与设备45（二）直角坐标机器人图9-8二维搬运机器人图9-9三维搬运机器人物流设施与设备46图9-10三维机器人拣货搬运物流设施与设备47（三）多自由度关节式搬运机器人图9-11多自由度机器人图9-12码垛机器人（四）码垛机器人码垛机器人码垛机器人能自动将不同外形尺寸的包装货物整齐地、自动地码放在托盘上。当货物进入工作区，码垛机器人能够自动识别货物的大小和方位，并根据预先设定的动作程序，将货物抓起移送到托盘上，货物的堆放顺序和形式预先设定，当货物堆垛完成，能自动完成捆扎，然后通过传送带送走。码垛机器人码垛机器人物流设施与设备51四、机器人的基本组成（一）机器人的“大脑”（二）机器人的“手”和“脚”（三）机器人的“眼睛”五、机器人的主要技术参数（一）抓取重量（二）运行速度（三）自由度（四）重复定位精度（五）程序编制与存储容量任务三：自动分拣系统学习目标知识目标：了解分拣的特点和分类；掌握自动分拣系统的组成及工作过程。能力目标：能根据分拣信号输入方法的不同在线拣选。一、分拣概述什么是分拣？分拣是指为进行输送、配送，将货物按不同品种、不同的地点和单位分配到所设置的场地的作业。按分拣的手段不同，可分为人工分拣、机械分拣和自动分拣三大类。自动分拣系统一、概念及用途分拣设备是完成仓库、配送中心拣选、分货、分放作业的自动化设备。是大型物流中心、配送中心进行分拣、配送作业的强有力的技术保证。目前国内外出现的大容量的仓库和配送中心里，几乎都配备有自动分拣机。自动分拣机具有很高的分拣能力，能处理各种各样的货物。自动分拣机的特点1)大大提高了分拣速度，且能连续、大批量地分拣货物；2)分拣误差率很低3)分拣基本实现了无人化三、分拣系统的构成控制装置分类装置输送装置分拣道口1）控制装置1、作用：识别、接收和处理分拣信号。2、分拣信号来源于什么信息？3、操作步骤：先将原始单证提供的分拣信息经过处理后，转换成“拣货单”、“入库单”或电子拣货信号，指导拣货人员或自动分拣设备进行分拣作业。根据分拣信号指示分类装置，按一定的规则（如商品品种、送达地点或按货主的类别）对商品进行自动分类，从而决定商品的流向。2）分类装置1、作用：执行控制系统发来的分拣指令，使商品进入相应的分拣道口。2、分类依据：①货品的形状、重量、特性等；②用户、订单和目的地。3）输送装置作用：将已分拣好的商品输送到相应的分拣道口，以便进行后续作业。4）分拣道口分拣道口是将商品脱离输送装置并进入相应集货区域的通道。一般由钢带、皮带、滚筒等组成滑道，使商品从输送装置滑向缓冲工作站，然后进行入库上架作业或配货作业。自动分拣系统工作过程汇流段分拣识别分拣与分流分运四、典型的自动分拣机主输送线分流输送线气缸侧推式分类机构主输送线分流输送线旋转挡臂式分类机构旋转挡臂式旋转挡臂式轮子浮动式分类机构推块式分拣机推块式分拣机由链板式输送机和具有独特形状的滑块在链板间左右滑动进行商品分拣的推块等组成。推块式分拣系统是由推块式分拣机，供件机，分流机，信息采集系统，控制系统、网络系统等组成。特点：1）可适应不同大小、重量、形状的各种不同商品；2）分拣时轻柔、准确3）可向左、右两侧分拣，占地空间小；4）分拣时所需商品间隙小，分拣能力高达18000个/时；5）机身长，最长达110米，出口多。轨道台车式分拣机被分拣的物品放置在沿轨道运行的小车托盘上，当到达分拣口时，台车托盘倾斜30度，物品被分拣到指定的目的地。单选题大多数自动导引车的载重量在（）以下。A、1000kg以下B、2000kg以下C、3000kg以下D、4000kg以下多选题自动分拣系统工作过程大致可分为（）阶段。A、汇流B、分拣信号输入C、分拣识别D、分拣与分流E、分运任务四：电子标签拣货系统学习目标知识目标：掌握电子标签拣货系统原理以及工作方式。能力目标：能够根据订单进行摘果式和播种式电子标签分拣作业。电子标签拣货系统电子标签拣货系统ComputerAssistedPickingSystem利用计算机网络技术、数据库技术及电子标签实现了货物的无单拣选，改变了传统的表单拣货的作业方式，实现了由主控电脑分解订单信息，并通过计算机网络将分解后的信息（货品、数量）传递给有关货架上的电子标签，相关的电子标签则发出信号，智能地指引拣货人员的拣货路径和拣货数量。系统结构传统拣货方式传统拣货方式按纸张拣货单作业，主要步骤如下：①打印出库单据（打单）②找到出库单所列的正确库位（看单－找库位）③核对库位存放货品与出库单所列是否一致（看单－核对货品）④按出库单所列商品的数量拣取（看单－核对数量）⑤记录已完成情况（记录）⑥拣取出库单中下一品种（看单－下一品）⑦循环2－6的过程，直至结束。其他：可能还会包括对批号、保质期等的检查等传统拣货方式的主要缺点要求拣货人员必须熟悉被拣货品。要求拣货人员必须熟悉拣货仓库的库区分布。需要拣货人员额外花费大量的时间和精