最近这两年里,身边越来越多的人谈论人工智能。仓储物流行业也越来越多地提及智能仓储和智慧物流。在网上流传的各大电商仓储物流中心的宣传视频中,展示了各种先进的设备和系统。而在工厂里,也有许多智能化搬运设备在不同工位之间进行物料转运作业,常见的有连续搬运设备如输送带等,以及非连续性的离散搬运设备,如柔性无轨搬运类设备和有轨道搬运设备。
这里不谈高级的人工智能技术,而是总结一下这些视频中的各种搬运设备如何实现自身行走到正确位置并完成存取货物任务。这可以看作是这些自动化系统的基础步骤。首先,这些自动化任务需要知道当前任务起始地址和终点地址。计算机系统必须识别物理世界中具体位置,并将其数字化,以便计算机能够理解。对于位置信息数字化,最熟悉的是全球定位系统GPS。
GPS将地球上的任何地点都可以分解为三个唯一数据组合:经度、纬度和海拔高度。例如,东经45°,北纬32°,海拔1000米,这三个数据组合代表了地球上的一个独特地点。一旦输入这些数据组合给计算机,它们就能指引出这个实际位置,就像百度地图一样,将地名转换成经纬度数据,然后对应到地图中的实际位置。
而在仓库或配送中心中,大部分情况下,这些自动化移动装备只需在几个固定的位置之间运行,比如堆垛机仅在前后方向上的几个库端站台或者货架层列间移动,不会无效操作于没有货格或空白区域之间。
这样的定位称为有限离散型定位。在此过程中,每个工作位置被赋予一个固定的编号。如果这些地方遵循某种规律,那么它们可以参考这种规律来定义,比如每个货架中的每个单元格根据层列排法则定义,如(2,3,4)即表示第2层第3列第4排的一个单元格。如果电脑将这个数据组合发送给自动化装备,那么该装备就能准确识别哪个单元格。当确定了目的地址后,其下一步问题就是实时知道自己当前所在地,即寻址定位问题。
叉车作为一种典型的人肉定位技术,在任何涉及内外部物流工作的地方都不可避免。在叉车操作者接受新的搬迁指令时,他们分析并判断要执行的新任务起始与终止点。这时候操作者通过视觉感知器(眼睛)从周围环境获取当前位置信息,并通过脑力处理这一信息;同时手脚作为执行机构,由脑力指导控制叉车前进、后退以及变向直至达到目标地点。
AGV(自主导航小车)的导航定位技术也有几种常见方式:
磁导引
最早期AGV使用磁导引技术,其中需要沿着可能路线安装磁条或者在地面预埋磁钉。此外,还需要AGV上安装具有磁感应功能的传感器以跟踪磁条信号,从而保持AGV沿着预设路径运动。
激光导航
随着科技发展,现在广泛应用激光扫描仪用于检测周围环境并提供精确距离值。不必预先布置任何固定设施,只需简单安置反射板即可完成部署。
二维码标签
Kiva机器人采用惯性导航与二维码标签配合以确保其正确运行。这涉及事先贴附二维码标签在地面上,每个标签包含唯一坐标信息,使得整个场景形成一个网络结构。
当Kiva机器人经过二维码时摄像头读取坐标,从而确定自己的当前方位,同时利用角度调整保证正向移动。此方法结合惯性计数使得Kiva能够继续准确行动,即使失去视线依据的情况下也不影响其路径追踪能力。
以上讨论了一些现今使用较广泛的地面交通工具及其采用的关键基于数字信号、激光扫描或其他形式辅助构建内部空间三维模型的一种方式解决目前工业界普遍存在的问题:如何让机械手臂准确找到它应该位于何处?然后开始执行已经规划好的动作序列,无论是在现代制造业还是日益增长需求的大规模集市配送网络中,都变得尤为重要。但仍然有一系列挑战待解决,比如提高速度效率、增加灵活性以及降低成本等。