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,展示了各种先进的技术设备和系统。而在工厂内部,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,包括连续搬运设备如输送机以及离散搬运设备如柔性无轨搬运类设备和有轨道搬运设备。
首先,我们不讨论高级的人工智能技术,而是要总结这些视频中的各种搬运设备是如何实现自主行走到正确位置并完成存取货物任务的?这一过程可以看作是自动化搬运任务的第一步,即确定起始地址和终点地址。计算机系统需要识别物理世界中的具体位置,这就要求将位置信息数字化。这通常涉及到全球定位系统(GPS)。
GPS能够将地球上的任何一个地点分解成唯一数据组合:经度、纬度和海拔高度。例如东经45°、北纬32°、海拔1000米,这三个数据组合对应了地球上的一个独特位置。当我们输入这些数据给计算机时,它们就能指引汽车前往这个实际存在的地理位置。在百度地图中,每个地点都与一个经纬度信息相对应,但我们更习惯于使用地名而非记忆这些数字组合。
然而,每次查询后,我们输入的地名会被转换为经纬度数据,再映射到地图上的实际位置。GPS提供的是整个物理世界所有位置点的连续定位,而在仓储物流中心,大部分情况下,自动化搬运只需在几个固定的位置间进行,比如堆垛机仅限于前后方向上的库端站台或每层货架之间,不会无效移动。
这样的定位定义就是有限离散性的定位。通常,将所有作业位置设置固定的编号,并且遵循一定规律,可以参考这些规律来定义每个货格的确切坐标。如果计算机将此数据发送给自动化搬运设备,那么该装置就能准确知道它指的是哪个具体地点。
确定了目的地址,就需要解决实时知道当前所在之处的问题,即寻址问题。在任何有厂内物流工作的地方,都会见到叉车这种装备。而叉车由于需要人类驾驶员才能有效操作,其实可以视为最具智能性的一种机械式装备。驾驶员根据接收到的任务分析判断起始与终点,并通过自己的眼睛作为视觉传感器,将当前信息传递给大脑;手臂与脚作为执行机构,大脑发出指令控制其前进、后退以及方向直至达到目的地。
AGV(自动导引小车)则利用不同的导航方式,如磁导引、激光导航、二维码扫描等技术来实现精确运动。在磁导引模式下,AGV只能沿着预设路线中的磁条运行,因为它们携带具有磁感应功能的小型传感器。一旦安装好路径中的磁条或在地面布置好的磁钉,小车便可按照预设路径行走,同时编码器记录行驶距离以确定当前所处精确坐标。
激光导航采用旋转扫描仪不断扫描周围环境,以检测反光板并通过复杂算法确定自身位置。此外,还有一些特殊应用,如Kiva机器人,它们采用惯性导航结合二维码标签网络来控制每台Kiva机器人的正确运行,在工作区域内贴附二维码标签形成矩阵网,每个二维码包含唯一坐标信息。当Kiva摄像头读取经过的地面二维码时,便能确认自身所处何方,同时调整角度以保持准确行走路线。
对于有轨道设计的传统非柔性材料处理设施,如高速堆垛机,由于它们沿着固定轨道运行,因此可以安装认址传感器配合轨道上特定的机构,当堆垛机经过这些机构时,可以通过信号变化判别目前位于哪一范围内,从而完成水平方向上的准确定位至特定货格或输送带入口/出口区域。这是一个简单但高效的情景,其中基于认址片固定安置,并由堆垛机会依据数次信号变化计量其移动距离,从起始点开始,以此确认自己已经覆盖了必要数量的心理“踏步”,从而推断出己方已经抵达指定目标地区。此方法简洁直接,不需复杂算法,只凭基本加速度计测量即可获得足够精细程度下的动态状态跟踪结果,使得整体逻辑清晰易懂,对操作者来说较容易理解且管理起来更为简单直观。