上世紀(jì)60年代，貨物運(yùn)輸集裝箱化逐漸發(fā)展興盛并成為現(xiàn)代運(yùn)輸業(yè)的重要組成部分。基于高運(yùn)輸量、加快貨物周轉(zhuǎn)與流通速度、節(jié)約包裝材料等優(yōu)勢(shì)，貨物集裝箱運(yùn)輸已占到世界雜貨運(yùn)輸量的四分之一。

貨物運(yùn)輸集裝箱化從目的上來(lái)說(shuō)，就是要實(shí)現(xiàn)加快運(yùn)輸速度、降低運(yùn)費(fèi)；而隨著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐越來(lái)越快，集裝箱內(nèi)裝卸貨物環(huán)節(jié)無(wú)論是采用人工還是純機(jī)械裝卸的方式，都成為了降本增效的阻礙。

人工OR機(jī)械裝卸集裝箱內(nèi)裝卸貨物“bug”重重

招人難基本上是所有體力勞動(dòng)崗位面臨的最大困境，集裝箱貨物裝卸就屬勞力密集型工作，而這些崗位往往又對(duì)人的身體有著一定的損害，即使提高工人工資，問(wèn)題也只是暫時(shí)緩解得不到有效解決；其次人工裝卸效率提升上限較低。

因此，大部分企業(yè)嘗試用純機(jī)械（叉車(chē)）或者混合裝卸（人工加機(jī)械）來(lái)取代完全的人工作業(yè)，以革新生產(chǎn)工具的方式來(lái)提升生產(chǎn)效率，雖然在某種程度上可以達(dá)到提升效率的目的，但這兩種作業(yè)方式又產(chǎn)生了新問(wèn)題。

一方面，機(jī)械裝卸方式需要事先將貨物事放置在托盤(pán)，雖然實(shí)現(xiàn)了碼垛單元化，但貨物裝在集裝箱之中由于貨物底部由托盤(pán)承載，占據(jù)了很大的空間，且貨物上方要便于叉車(chē)的裝卸會(huì)預(yù)留出一部分空間，導(dǎo)致裝載完成后集裝箱內(nèi)部上方的空間沒(méi)有得到充分利用。

另一方面，受叉車(chē)操作人員的操作熟練程度不同的影響，機(jī)械裝卸貨物的效率以及對(duì)貨物的損壞率差異較大，無(wú)形中增加了運(yùn)輸?shù)目偝杀尽?/p>

為盡可能擺脫人力缺失的影響，降低集裝箱貨物裝卸的成本，提高集裝箱貨物裝卸的效率和裝卸人員及貨物的安全性，基于省力化、順暢化、短距化、單元化、連續(xù)化、人性化等原則，隆深機(jī)器人設(shè)計(jì)了用于集裝箱自動(dòng)裝卸貨物的機(jī)器人代替現(xiàn)有的集裝箱貨物裝卸方式。

▲隆深機(jī)器人集裝箱機(jī)器人裝卸解決方案

據(jù)悉，隆深機(jī)器人集裝箱機(jī)器人裝卸解決方案集成了箱管控系統(tǒng)、AGV與川崎拆裝/裝卸機(jī)器人、傳輸帶等物理設(shè)備，用于集裝箱內(nèi)部箱式貨物的高效自動(dòng)裝卸，該解決方案按功能可劃分為箱外拆垛、貨物輸送、箱內(nèi)碼垛三大模塊。

集裝箱機(jī)器人裝卸解決方案——破解物流自動(dòng)化“最后一米”難題

集裝箱機(jī)器人裝卸解決方案在集裝箱內(nèi)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝箱碼垛時(shí)，關(guān)鍵動(dòng)作點(diǎn)包括：

AGV在集裝箱內(nèi)的定位，對(duì)碼垛基準(zhǔn)位置進(jìn)行定位控制；

機(jī)器人箱內(nèi)碼垛過(guò)程中對(duì)實(shí)時(shí)工作位置的識(shí)別，并調(diào)整自身運(yùn)動(dòng)軌跡；

碼完一整層后AGV后退，再次對(duì)碼垛基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行定位；

根據(jù)AGV定位偏差調(diào)整機(jī)器人參考坐標(biāo)系。

因此，隆深機(jī)器人必須解決在密閉而有限的工作空間內(nèi)：機(jī)器人實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃，避免機(jī)器人、貨物、集裝箱三者之前的干擾與影響；在動(dòng)態(tài)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)貨物的合理堆放，避免集裝箱內(nèi)空間的浪費(fèi)；AGV的高精度定位問(wèn)題等。

據(jù)了解，在整個(gè)工作過(guò)程中，機(jī)械臂完成每一次抓取、堆放動(dòng)作后，貨物的空間坐標(biāo)位置和機(jī)器人的動(dòng)作軌跡都發(fā)生了實(shí)時(shí)變化，隆深機(jī)器人開(kāi)發(fā)的小空間大負(fù)載機(jī)械臂軌跡規(guī)劃，可以將貨物的尺寸與機(jī)械臂初始的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行融合，作為搬運(yùn)貨物時(shí)機(jī)械臂軌跡規(guī)劃的依據(jù)，保證機(jī)器人工作的順暢化、短距化、連續(xù)化，避免貨物與集裝箱的干涉，導(dǎo)致機(jī)器人或者集裝箱受到損壞。

同時(shí)，隆深機(jī)器人開(kāi)發(fā)的三維堆疊路徑規(guī)劃系統(tǒng)，基于集裝箱尺寸和內(nèi)部空間的固定性，其在規(guī)劃箱子堆放路徑時(shí)，用戶只要輸入相應(yīng)的箱子尺寸，路徑規(guī)劃系統(tǒng)就會(huì)做出相應(yīng)的三維規(guī)劃，對(duì)集裝箱空間進(jìn)行充分的利用，同時(shí)結(jié)合機(jī)械臂抓取貨物的軌跡規(guī)劃，計(jì)算出最適合的三維堆疊方式；避免存儲(chǔ)空間的浪費(fèi)，從而大大提高貨物存儲(chǔ)運(yùn)輸?shù)臄?shù)量。

AGV的高精度定位事實(shí)上是整個(gè)解決方案的基礎(chǔ)。一方面，當(dāng)AGV進(jìn)入集裝箱內(nèi)部時(shí)，裝有機(jī)械臂的一端與貨物之間要保持合適的距離，便于機(jī)器人對(duì)貨物的抓取；同時(shí)小車(chē)兩側(cè)需要與集裝箱兩側(cè)保證最低安全距離，不產(chǎn)生碰撞，當(dāng)一排貨物卸載完畢后，控制系統(tǒng)可以根據(jù)提前輸入的貨物的尺寸控制小車(chē)前進(jìn)相應(yīng)的距離，保證貨物的實(shí)時(shí)抓取。

在整個(gè)方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，隆深機(jī)器人采用數(shù)字孿生技術(shù)，對(duì)集裝箱、機(jī)器人、紙箱夾具、紙箱、推板、傳輸帶、AGV等進(jìn)行虛擬建模，對(duì)川崎機(jī)器人裝箱過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，實(shí)現(xiàn)虛擬空間與實(shí)物裝箱的聯(lián)動(dòng)控制。

基于此，隆深機(jī)器人集裝箱機(jī)器人裝卸解決方案最終實(shí)現(xiàn)了集裝箱的自動(dòng)碼垛，徹底代替人工進(jìn)行24小時(shí)碼垛工作：不僅可以解放勞動(dòng)力，提高生產(chǎn)效率，還可以為集裝箱貨物完全自動(dòng)化裝車(chē)作業(yè)的不斷發(fā)展提供參考。

該解決方案應(yīng)用之后，大大提高了生產(chǎn)效率：之前人工的工作效率為2.5h/柜，機(jī)器人可以達(dá)到1h/柜，隆深機(jī)器人認(rèn)為機(jī)器人自動(dòng)裝車(chē)系統(tǒng)融合了3D視覺(jué)識(shí)別與定位、軌跡規(guī)劃、碼垛算法等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，將代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工裝車(chē)，是解決物流自動(dòng)化行業(yè)“最后一米”難題的關(guān)鍵，可廣泛應(yīng)用于物流、汽車(chē)、家電等行業(yè)。

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