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中国物流机器人软硬件技术发展现状与未来趋势.docx

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中国物流机器人软硬件技术发展现状与未来趋势

近年来,中国物流机器人品牌的软硬件实力得到全方位提升,应用场景不断拓展,在全球范围内的影响力和话语权明显增强。本文主要介绍了物流机器人的类型、用途、系统组成和关键技术,并重点对我国物流机器人的市场格局与竞争优势以及未来发展趋势进行了深入分析。

物流机器人在提高生产效率、降低人力成本、提高作业安全性等方面作用显著,有助于提高物流行业的智能化水平,提高物流方案的柔性化,提高物流效率和准确度,降低物流成本和建设成本,同时解决人力资源短缺和高劳动强度等问题,具有明显的经济效益和社会效益。随着中国物流机器人软硬件技术的迭代升级和不断成熟,物流机器人的应用领域愈加广泛,为整个物流行业带来全新的变革。

一、物流机器人概述

物流机器人是指利用机械结构、运动控制、导航定位、安全避障、车辆调度、软件算法和人工智能等技术,可以自主地完成物料取放、搬运、存取、拣选、配送、拆码垛、装卸、上下料等任务的智能化物流设备。

在快速迭代升级之下,物流机器人的品类不断扩充,可从以下几个维度进行分类:

根据设备功能来分,可以分为搬运、存取、拣选、配送、拆码垛、自动装卸、自动上下料等类型的物流机器人。

根据外形结构来分,可以分为潜伏式、移载式、叉取式、牵引式、复合式等类型的物流机器人。如图1。

图1不同外形结构的物流机器人

根据搬运对象来分,可以分为托盘、料箱、卷料、盘料、重载、异型件等类型的物流机器人。

根据走行机构来分,可以分为双差速轮物流机器人、单舵轮物流机器人、双舵轮物流机器人、多舵轮物流机器人、麦克纳姆轮物流机器人等。

根据导航定位方式来分,可以分为自动导引物流机器人(AutomaticGuidedVehicle,AGV)、自主移动物流机器人(AutonomousMobileRobot,AMR)。

当前,物流机器人不仅产品类型丰富,应用领域也十分广泛,覆盖工厂线边、原料仓库、半成品/成品仓库、物流配送中心、电商履约中心、厂区跨厂房转运、机场、港口码头等场景,并实现以下用途:(1)物料搬运,替代人工搬运作业的行走动作;(2)立体存取,比如使用料箱机器人进行出入库、存取和拣选作业;针对托盘类重载物料,可以使用叉取式物流机器人进行出入库和存取作业;(3)物料或订单拣选作业,实现“货到人”“料箱到人”等订单拣选;(4)与机台高精度对接和上下料;(5)自动拆码垛,跟自动包装、缠膜、贴标设备一起配合,完成整个单元化物料的全自动化包装作业;(6)自动装卸车。

二、物流机器人系统组成

物流机器人虽然外形结构各异,但是具有相似的结构和基础技术。从软硬件角度,物流机器人系统主要由机械本体、电控系统、导航系统、车辆控制系统、安全防护系统、通讯系统、供电系统和调度系统等八大部分组成。

1.机械本体

包括机器人底盘、走行机构、转向机构、升降机构、传动机构、叉取机构和移载机构等。

2.电控系统

即电气控制系统,通过激光雷达、摄像头、超声波传感器等传感器对数据进行采集和处理,将其传输到控制系统进行处理,使物流机器人能够在工作区域内自主运行、执行任务。

3.导航系统

实时定位并将位置信息上传给车载控制器,从而确定物流机器人和识别图像在地图中的位置,实现物流机器人的准确自主导航。

4.车辆控制系统

物流机器人的单机控制系统,在收到上位控制系统的指令后,负责物流机器人单机的导航、导引、路径选择、车辆驱动、装卸操作等功能。目前主要有PLC(ProgrammableLogicController,可编程逻辑控制器)和IPC(IndustrialPersonalComputer,工控机)两种方式。

5.安全防护系统

包括安全传感器、光电开关、安全护边、急停按钮、声光报警等,能够最大程度地保证车辆安全、货物安全和人员安全。

6.通讯系统

用于物流机器人与上位控制系统交互通讯,包括无线通讯模块和操控面板等,目前主要有5G和Wi-Fi两种方式。物流机器人之间的通讯,可以实现任务分配、协调运动和安全避障等功能,通过通讯系统,物流机器人可以实时交换位置、速度和状态信息,以实现无缝协作、混合调度和集群调度。

7.供电系统

为物流机器人提供电力供应,包括车载电池和固定式充电桩,并配有通讯系统,实时获取电量,及时进行自动充电和闲时充电。

8.调度系统

调度系统(RobotControlSystem,RCS)能同时对多辆物流机器人进行监管、控制和调度,主要功能包括任务调度、路径规划、交通管制、与设备对接、与上层管理系统对接等。调度系统能够很好地解决物流机器人的分配与控制问题,强大的调度系统能够实现无人化的多机完美配合,协同作业,提升整体物流效率。

目前,国内关键零部件发展逐步成熟与崛起,物流机器人零部件的国产化程度越来越高。机械本体、电控系统、车载控制

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