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文獻標識碼：B文章編號：1003-0492（2024）07-074-04中圖分類號：TP24

★梁占鵬，高澤，劉樂，陳佳梁，錢陽陽（北自所（北京）科技發(fā)展股份有限公司，北京100120）

近些年來，5G技術(shù)的應用創(chuàng)新層出不窮，在傳統(tǒng)制造業(yè)領(lǐng)域更是尤為突出。作為新一代移動通信技術(shù)，5G技術(shù)既切合了傳統(tǒng)制造企業(yè)智能制造轉(zhuǎn)型對無線網(wǎng)絡(luò)的應用需求，又滿足了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下設(shè)備互聯(lián)和遠程交互的應用需求。從倉庫管理到物流配送均需要廣覆蓋、深覆蓋、大連接、低功耗、低成本的通信技術(shù)，5G網(wǎng)絡(luò)能很好地滿足這類需求。

自動化立體倉庫是物料搬運、倉儲科學的一門綜合科學技術(shù)工程，它以高層立體貨架為主要標志，以成套先進搬運設(shè)備為基礎(chǔ)，以先進的計算機控制技術(shù)為主要手段，高效率地利用空間、時間和人力進行出入庫管理。把自動化立體倉庫技術(shù)應用到貨物流通領(lǐng)域中，能極大地提高貨物流通效率，減輕工作人員的勞動強度。

下面以某項目為例，介紹5G技術(shù)賦能AMR在倉儲物流系統(tǒng)中的應用。

1　總體方案

某倉儲物流系統(tǒng)是以自動化立體倉庫為核心，包括貨架系統(tǒng)、堆垛機系統(tǒng)、托盤輸送系統(tǒng)、AMR智能搬運系統(tǒng)、WMS系統(tǒng)、WCS系統(tǒng)等部分，實現(xiàn)貨物的自動輸送轉(zhuǎn)運、自動入庫倉儲、自動出庫配發(fā)的自動化物流流程。

1.1　總體規(guī)劃布局

總體規(guī)劃布局如圖1所示。

圖1 總體布局圖-AMR運行區(qū)域展示

本項目AMR運行區(qū)域約1200平方米，為2F立庫和2F2~6車間之間的連廊，主要由AMR潛伏式機器人在5個車間和立庫之間實現(xiàn)貨物或材料的周轉(zhuǎn)和入出庫作業(yè)。

基于目前立庫和廠房的布局以及連廊的搬運流程，本項目采用RCS和AMR潛伏式機器人，實現(xiàn)各車間和立庫之間物料的自動化搬運，提升了車間之間的內(nèi)物流效率，實現(xiàn)了車間內(nèi)的人力降本和作業(yè)規(guī)范。

1.2　AMR定制項

AMR外形圖如圖2所示。

圖2 AMR外形圖

（1）AMR車體載重和高度根據(jù)需求定制，車身搭載5G智能模塊，如圖3所示。

圖3 5G智能模塊

針對傳統(tǒng)移動機器人采用Wi-Fi遠控信號時延大、穩(wěn)定性差以及覆蓋弱等弊端，AMR潛伏式機器人推出搭載高性能工業(yè)級5G無線模組的5G系列，可適應更復雜、更嚴苛的工業(yè)場景。

（2）支持不同運營商的5G網(wǎng)絡(luò)

全網(wǎng)通，支持中國電信、中國移動、中國聯(lián)通等運營商的通信網(wǎng)絡(luò)，支持SA/NSA網(wǎng)絡(luò)選擇，幫助客戶靈活接入不同的5G模式網(wǎng)絡(luò)。

（3）高性能工業(yè)級5G無線模組

5G無線模組無線理論下行速率可達2Gbps，上行速率230Mbps，具備低延時、高帶寬、大連接傳輸?shù)忍匦裕軒砀鼘拸V的網(wǎng)絡(luò)覆蓋性、更穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接以及更高效的數(shù)據(jù)傳輸，極大提升了移動機器人在數(shù)據(jù)漫游環(huán)境下運行的穩(wěn)定性。

（4）5G網(wǎng)絡(luò)+移動機器人，強強聯(lián)合，高效穩(wěn)定

本項目采用的移動機器人為5G定制版，AMR運行區(qū)域覆蓋關(guān)聯(lián)中國移動5G專用網(wǎng)絡(luò)資源，共關(guān)聯(lián)5G基站2個、共享式UPF設(shè)備2套。

通過高速5G通信網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)信息交互，數(shù)據(jù)鏈接更加穩(wěn)定，在多車間、跨廠房的AMR搬運作業(yè)中，極大地減少了由于網(wǎng)絡(luò)漫游造成數(shù)據(jù)丟包及平臺失聯(lián)，提高了AMR在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運行的穩(wěn)定性。

1.3　AMR搬運布局展示

立庫前由于空間原因只能走單通道，所以設(shè)置幾個避讓點，如圖4所示。車間前的連廊可以設(shè)置三個通道，每個車間前有一個入口和出口，如圖5所示。

圖4 立庫前搬運布局

圖5 車間前搬運布局

1.4　滿托出庫、返空、余托回庫AMR搬運流程

（1）上層WMS系統(tǒng)下發(fā)滿托出庫任務給RCS系統(tǒng)，包括起始點位和終點點位，RCS系統(tǒng)調(diào)度就近AMR前往立庫前的等待點。

（2）RCS系統(tǒng)反饋是否可以進入信號給立庫WMS系統(tǒng)，WMS系統(tǒng)檢測到立庫出口有滿托盤并反饋給RCS系統(tǒng)可以進入。

（3）RCS系統(tǒng)調(diào)度空閑AMR進入，舉升托盤并搬運至目標點位即車間的入口。

（4）AMR前往車間入口前的等待點，流程同（2）。

（5）AMR釋放掉執(zhí)行其他任務或者前往暫存區(qū)暫存或者去充電。

（6）若產(chǎn)生空托盤，待疊盤機疊盤之后，車間輸送線WCS系統(tǒng)下發(fā)反空任務給RCS系統(tǒng)，RCS系統(tǒng)調(diào)度AMR將空托盤搬運至立庫。

（7）若產(chǎn)生余托，則由人工使用終端和手持觸發(fā)搬運任務，搬運信號給到WMS系統(tǒng)，WMS系統(tǒng)下發(fā)給RCS系統(tǒng)，RCS系統(tǒng)調(diào)度AMR將余托返回至立庫。

1.5　AMR功能特性

（1）自主定位導航，采用慣性導航、視覺導航、SLAM導航（開角：260°）等技術(shù)實現(xiàn)精確定位。

（2）柔性運動控制，采用雙輪差速驅(qū)動，支持前進、后退、旋轉(zhuǎn)等運動控制，運動過程平滑柔順。

（3）智能電源管理，支持多等級電量閥值控制，低電量時自主充電，完成充電后自主返回工作。

（4）多重安全防護，支持前遠距離檢測、前近距離檢測、前/后碰撞檢測、前/后急停按鈕等多級安全防護，實現(xiàn)安全可靠的運動控制。

（5）大型貨物搬運，支持1500kg貨物舉升、搬運、旋轉(zhuǎn)、下放。

（6）設(shè)備狀態(tài)指示，通過狀態(tài)指示燈、顯示屏、提示電量、設(shè)備狀態(tài)等。

（7）無線網(wǎng)絡(luò)通信，兼容5G網(wǎng)絡(luò)通信和Wi-Fi，網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域無障礙運行。

2　物流流程

2.1　外來品入庫流程

外來品到達站臺后人工碼垛在子托盤上（如已經(jīng)帶子托盤則可跳過此部），并由人工搬運至檢驗區(qū)待檢，收貨過程中使用手持終端確認相關(guān)信息。

完成檢驗后，人工搬運至入庫口輸送機，放置于母托盤上并使用手持終端綁定相關(guān)產(chǎn)品信息及入庫信息，確認后系統(tǒng)自動開始入庫作業(yè)。

進入到立庫存儲的貨物（如外調(diào)成品、重量和尺寸合規(guī)的原材料等）由庫前輸送系統(tǒng)輸送至立庫站臺，由堆垛機插取后自動按照系統(tǒng)指定貨物放置貨物并反饋作業(yè)信息。

進入到樓庫的貨物（超重原材料等）由庫前輸送系統(tǒng)輸送至樓庫提升機提升至2、3、4、5層，2層貨物由AMR接駁，3、4、5層貨物由人工叉車對接。

超規(guī)超限貨物由人工使用電梯提升至3、4、5層進行存儲，系統(tǒng)記錄相關(guān)信息。

2.2　原材料供應車間出庫流程

系統(tǒng)下達原材料出庫指令后，立庫內(nèi)原材料由堆垛機搬運至2層出庫平臺，樓庫內(nèi)2層原材料由AMR自動取貨，3、4、5層人工使用叉車搬運至提升機內(nèi)降至2層，由AMR自動取貨。

AMR接取后通過連廊搬運至車間2層對接口，由輸送機接駁后輸送至1層、2層供應口，顯示相關(guān)出庫信息，由人工使用叉車將子托盤從母托盤上插下使用并手動確認完成作業(yè)。

母托盤自動供應至成品入庫口，如成品入庫口已經(jīng)有待命母托盤則輸送至疊盤機進行疊垛。

超規(guī)超限原材料由人工使用電梯進行搬運，系統(tǒng)記錄相關(guān)信息。

2.3　成品入庫及原料返庫流程

成品完成子托盤堆碼纏膜后，由人工使用叉車搬運至母托盤上并使用手持終端綁定相關(guān)信息，并確認入庫，系統(tǒng)自動將貨物通過輸送系統(tǒng)將托盤輸送至AMR接駁位，AMR將貨物搬運至立庫2層入庫站臺，堆垛機根據(jù)系統(tǒng)指令將貨物搬運至指定貨位并回傳信息，完成入庫作業(yè)。

當車間入庫口處沒有母托盤時，系統(tǒng)自動觸發(fā)母托盤補位作業(yè)，由拆盤機拆出一個母托盤供應至入庫口位置，若拆盤機內(nèi)空置，則由立庫進行補充。

2.4　倉儲物流庫區(qū)和連廊各端貨物周轉(zhuǎn)

成品或半成品完成子托盤堆碼纏膜后，由人工使用叉車搬運至母托盤上并使用手持終端綁定相關(guān)信息，并確認貨物周轉(zhuǎn)信息，立體倉庫系統(tǒng)自動將貨物通過輸送系統(tǒng)將托盤輸送至AMR接駁位，AMR將貨物搬運至備用庫（2號、3號、4號、5號、6號車間）進行備用儲存入庫或周轉(zhuǎn)，堆垛機或AMR根據(jù)系統(tǒng)指令將貨物搬運至指定區(qū)域并回傳信息，完成入庫或周轉(zhuǎn)作業(yè)。

連廊各端車間貨物（半成品）周轉(zhuǎn)，WMS系統(tǒng)下達半成品周轉(zhuǎn)指令，通過各車間進出貨物端實現(xiàn)半成品調(diào)劑，半成品不進立庫。

2.5　成品發(fā)貨流程

系統(tǒng)下發(fā)發(fā)貨出庫指令，堆垛機根據(jù)指令將貨物搬運至一層出庫站臺，輸送系統(tǒng)將貨物輸送至出庫口并在顯示屏上顯示出庫信息，人工使用叉車將貨物取走并手動確認完成作業(yè)，母托盤自動疊垛，系統(tǒng)完成發(fā)貨。

2.6　異常處理流程

所有貨型檢測不合格或信息不匹配貨物原地退回處理。

3　應用前景

AMR在5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運行，配合低延時率、高時效、低功耗，搭配倉儲物流管理系統(tǒng)，提高了運行效率和使用效率，節(jié)省了占地面積。5G技術(shù)的發(fā)展為智能制造領(lǐng)域的應用提供了更好的網(wǎng)絡(luò)支持和通信保障。

伴隨著物流倉儲運輸智能化時代的到來，AMR相較于傳統(tǒng)AGV在技術(shù)、應用、自動化程度等方面具有更大優(yōu)勢，越來越受到智慧物流領(lǐng)域的重視，因此5G技術(shù)賦能智能制造的發(fā)展已成為當今物流智能化研究的重點與熱點。

4　結(jié)束語

當前傳統(tǒng)行業(yè)的轉(zhuǎn)型可以看作是自動化升級和信息技術(shù)的融合提升，借助5G高速網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)資源利用、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟收益的最大化，可以提升企業(yè)在生產(chǎn)、倉儲和銷售等方面的管理能力，實現(xiàn)所謂的智能制造，使企業(yè)在今天競爭激烈的環(huán)境下能獲得更好的優(yōu)勢。

在工業(yè)制造方面，AMR機器人作為智能化的搬運工具，搭配5G技術(shù)提高了生產(chǎn)效率，實現(xiàn)了智能制造和自動化生產(chǎn)，完美地解決了生產(chǎn)車間到物流倉庫的倉儲和配送環(huán)節(jié)，更高效經(jīng)濟地實現(xiàn)了“黑燈工廠”、無人化管理模式，推動了傳統(tǒng)行業(yè)的高速高質(zhì)量發(fā)展。

作者簡介：

梁占鵬（1993-），男，內(nèi)蒙古通遼人，助理工程師，學士，現(xiàn)就職于北自所（北京）科技發(fā)展股份有限公司，主要從事自動化物流系統(tǒng)的項目管理工作。

高　澤（1991-），男，內(nèi)蒙古呼和浩特人，中級工程師，學士，現(xiàn)就職于北自所（北京）科技發(fā)展股份有限公司，主要從事自動化物流系統(tǒng)的項目管理工作。

劉　樂（1992-），男，北京人，中級工程師，學士，現(xiàn)就職于北自所（北京）科技發(fā)展股份有限公司，主要從事自動化物流系統(tǒng)的項目管理工作。

陳佳梁（1991-），男，黑龍江大慶人，中級工程師，碩士，現(xiàn)就職于北自所（北京）科技發(fā)展股份有限公司，主要從事自動化物流系統(tǒng)的設(shè)計工作。

錢陽陽（1996-），男，北京人，助理工程師，學士，現(xiàn)就職于北自所（北京）科技發(fā)展股份有限公司，主要從事自動化物流系統(tǒng)的項目管理工作。

參考文獻：

[1] 孫明, 王思元, 謝梓烊, 等. 面向智能物流的自主移動機器人(AMR)分析[J]. 大眾標準化, 2021 (6) : 151 - 153.

[2] 陳霏. 面向倉儲物流的AMR機器人視覺導航技術(shù)研究[D]. 太原: 中北大學, 2024.

摘自《自動化博覽》2024年7月刊