王玉鵬

【摘 要】近年來，隨著全球互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日益成熟，物流行業(yè)自動(dòng)化、智能化技術(shù)快速發(fā)展。通過倉庫布局改造建設(shè)、信息系統(tǒng)的建設(shè)及自動(dòng)化設(shè)施設(shè)備的投入等，國家電網(wǎng)電力倉庫自動(dòng)化管理水平在整個(gè)物流行業(yè)遙遙領(lǐng)先。目前，國網(wǎng)的倉儲(chǔ)自動(dòng)化研究水平與應(yīng)用主要集中在庫內(nèi)自動(dòng)化搬運(yùn)、存取方面，但針對(duì)自動(dòng)裝卸車的技術(shù)研究較少，尤其是針對(duì)重載非標(biāo)物資的自動(dòng)裝卸車技術(shù)仍處于空白階段。如何在全球AI技術(shù)的背景下彌補(bǔ)自動(dòng)裝卸車領(lǐng)域最后一塊短板是本文的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。本文“β智慧機(jī)器人系統(tǒng)”為基石，結(jié)合電力倉庫實(shí)際情況，開發(fā)研究β智慧機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)全倉庫無人自動(dòng)化管理。

【關(guān)鍵詞】ALMS；人機(jī)交互；視覺掃描

一、引言

近年來，隨著機(jī)器人技術(shù)和人工智能技術(shù)的迅猛發(fā)展，相關(guān)技術(shù)普及率越來越高，應(yīng)用成本越來越低。“當(dāng)?shù)竭_(dá)某一臨界點(diǎn)時(shí)，低效的生產(chǎn)力必然會(huì)被更新、更快、更好的技術(shù)所替代?！闭腔谏鲜稣J(rèn)知，無人超市、無人駕駛、無人機(jī)送貨、無人化工廠、無人加油站等各種無人化應(yīng)用、研發(fā)不斷涌現(xiàn)，并成為一種趨勢(shì)。以亞馬遜、京東、阿里為代表的行業(yè)龍頭企業(yè)也紛紛在物流自動(dòng)化、無人化方面加大投入。

經(jīng)過多年的積累與發(fā)展，電力行業(yè)的倉儲(chǔ)自動(dòng)化水平已取得顯著提升，但配變類物資的裝卸車環(huán)節(jié)仍大多采用叉車作業(yè)方式，作業(yè)期間需多人協(xié)同配合，且電力配變類物資“大、重、不規(guī)則”，手動(dòng)控制叉車對(duì)孔進(jìn)叉難度大、效率低，極易損壞物資。通過對(duì)機(jī)器人車體研發(fā)與樣機(jī)生產(chǎn)、ALMS自動(dòng)裝卸車管理系統(tǒng)功能開發(fā)、人機(jī)交互操作終端軟件開發(fā)，β智慧機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)從車板到流水線的自動(dòng)裝卸和搬運(yùn)，彌補(bǔ)了無人化倉庫在非標(biāo)重載物資自動(dòng)裝卸車領(lǐng)域的最后一塊短板，有助于實(shí)現(xiàn)倉儲(chǔ)出入庫全流程的無人化作業(yè)、數(shù)字化管理，對(duì)于加速推進(jìn)國網(wǎng)公司以智慧決策、數(shù)字管理、自動(dòng)作業(yè)為特征的現(xiàn)代（智慧）供應(yīng)鏈建設(shè)具有積極意義。

二、業(yè)務(wù)現(xiàn)狀

國網(wǎng)南京供電公司通過調(diào)研電力倉庫運(yùn)營現(xiàn)狀，主要問題有以下四個(gè)方面：一是配變類物資裝卸車作業(yè)仍需人工叉車進(jìn)行輔助配合，未實(shí)現(xiàn)真正意義上的全流程自動(dòng)化作業(yè)；二是業(yè)務(wù)高峰期人工叉車裝卸車作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大，難以滿足日益新增的業(yè)務(wù)量需求，且疲勞駕駛易導(dǎo)致安全隱患；三是傳統(tǒng)手動(dòng)控制叉車對(duì)孔的作業(yè)方式難度較大，容易損壞物資；四是傳統(tǒng)人工叉車作業(yè)方式效率低，人工成本高。

三、功能介紹

β智慧機(jī)器人是針對(duì)國網(wǎng)公司配變類物資搬運(yùn)需求的特點(diǎn)研發(fā)的，能夠提高出入庫作業(yè)效率及安全性，節(jié)約人力成本，促進(jìn)倉儲(chǔ)數(shù)字化、智能化建設(shè)，具有較高的獨(dú)特性。β智慧機(jī)器人利用ALMS自動(dòng)裝卸車管理系統(tǒng)，配合人機(jī)交互操作終端、視覺掃描系統(tǒng)和機(jī)器人作業(yè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配變類物資的自動(dòng)裝卸和搬運(yùn)。各子系統(tǒng)可在無線網(wǎng)絡(luò)全覆蓋情景下相互配合，協(xié)調(diào)完成裝卸、搬運(yùn)作業(yè)任務(wù)。

ALMS自動(dòng)裝卸車管理系統(tǒng)是一個(gè)綜合性調(diào)度系統(tǒng)，包括基礎(chǔ)設(shè)置模塊、智能視覺識(shí)別模塊、作業(yè)任務(wù)管理模塊和子系統(tǒng)接口模塊四部分，可與人機(jī)交互操作終端配合，完成對(duì)視覺掃描系統(tǒng)和機(jī)器人作業(yè)系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度，智能識(shí)別物資裝卸位置坐標(biāo)，自動(dòng)生成機(jī)器人裝卸車任務(wù)，對(duì)自動(dòng)裝卸車全過程進(jìn)行監(jiān)控、管理。

人機(jī)交互操作終端是啟動(dòng)變壓器自動(dòng)裝卸車作業(yè)的人員操作終端。通過掃描作業(yè)單據(jù)二維碼，從系統(tǒng)后臺(tái)自動(dòng)調(diào)取相應(yīng)物資信息后，自動(dòng)呼叫視覺掃描系統(tǒng)完成智能視覺識(shí)別，并一鍵啟動(dòng)自動(dòng)化裝卸車作業(yè)。對(duì)機(jī)器人自動(dòng)化作業(yè)全過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并可在緊急狀態(tài)下，暫?；蛑兄棺詣?dòng)化裝卸車作業(yè)。

視覺掃描系統(tǒng)由視覺掃描設(shè)備和自動(dòng)行走機(jī)構(gòu)兩部分構(gòu)成，支持20m*3m范圍內(nèi)的自動(dòng)運(yùn)行與定位視覺掃描，可將掃描像素為0.73mm-2mm/像素的完整灰度圖存儲(chǔ)在工控機(jī)中。

機(jī)器人作業(yè)系統(tǒng)由機(jī)器人調(diào)度系統(tǒng)、配變自動(dòng)裝卸車機(jī)器人、機(jī)器人自動(dòng)充電系統(tǒng)、激光反射板四部分組成，接收ALMS自動(dòng)裝卸車管理系統(tǒng)的任務(wù)指令，可實(shí)現(xiàn)作業(yè)任務(wù)自動(dòng)排序、多車作業(yè)任務(wù)調(diào)度、智能路線規(guī)劃、自動(dòng)避障、智能視覺進(jìn)叉定位識(shí)別、自動(dòng)裝卸車、自動(dòng)搬運(yùn)、自動(dòng)充電。

目前，β智慧機(jī)器人在自動(dòng)裝卸領(lǐng)域中占國際領(lǐng)先地位，其功能具有新穎性、獨(dú)特性、先進(jìn)性。主要體現(xiàn)以下四方面：

1.裝載位置坐標(biāo)自動(dòng)計(jì)算

β智慧機(jī)器人憑借系統(tǒng)內(nèi)置的坐標(biāo)位置算法與不同作業(yè)場(chǎng)景下的深度學(xué)習(xí)調(diào)整功能，能夠在識(shí)別并辨認(rèn)車輛裝載區(qū)域圖像中的信息后，實(shí)現(xiàn)裝載位置坐標(biāo)的自動(dòng)、準(zhǔn)確計(jì)算。

2.一鍵啟動(dòng)全程無人化作業(yè)

供應(yīng)商根據(jù)配送專責(zé)下發(fā)的出入庫計(jì)劃，對(duì)物資補(bǔ)庫或出庫。車輛到達(dá)倉庫后，駕駛員將車輛停靠在指定區(qū)域，掃碼一鍵啟動(dòng)全作業(yè)流程。β智慧機(jī)器人根據(jù)車輛?？康奈恢米詣?dòng)掃描識(shí)別物資，根據(jù)系統(tǒng)下發(fā)裝卸搬運(yùn)物資的任務(wù)指令，插取物資，整個(gè)作業(yè)流程實(shí)現(xiàn)全程無人作業(yè)。

3.裝卸位置坐標(biāo)智能識(shí)別

自動(dòng)獲取視覺掃描系統(tǒng)生成的圖像，通過faster-rcnn智能視覺識(shí)別自學(xué)習(xí)算法完成車輛?？课恢贸€識(shí)別預(yù)警、物資數(shù)量識(shí)別、車輛與物資擺放角度識(shí)別、物資裝卸位置坐標(biāo)識(shí)別。

4. 裝卸叉孔位置精準(zhǔn)識(shí)別

自動(dòng)根據(jù)任務(wù)指令中的物資信息提前完成貨叉高度、貨叉間距的預(yù)調(diào)整。在機(jī)器人進(jìn)叉前，通過智能視覺識(shí)別對(duì)貨叉位置進(jìn)行二次校準(zhǔn)，并可自動(dòng)根據(jù)不同貨物尺寸調(diào)整進(jìn)叉距離，確保安全、準(zhǔn)確進(jìn)叉。

β智慧機(jī)器人填補(bǔ)了非標(biāo)、重載、無托盤類物資自動(dòng)裝卸車領(lǐng)域的技術(shù)空白，相關(guān)智能視覺識(shí)別、自動(dòng)控制技術(shù)在國際上處于領(lǐng)先地位。β智慧機(jī)器人的研發(fā)改變了傳統(tǒng)電力倉庫變壓器人工叉車裝卸作業(yè)方式，提升了電力物資裝卸作業(yè)的效率、安全性及無人化作業(yè)水平。

四、結(jié)語

通過研發(fā)“β智慧機(jī)器人”并投入使用，能夠幫助國網(wǎng)電力倉庫進(jìn)一步提高運(yùn)作效率及服務(wù)質(zhì)量：一是提升倉庫自動(dòng)化水平，提高物資裝卸搬運(yùn)效率。β智慧機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)配變類物資裝卸搬運(yùn)的全自動(dòng)化作業(yè)，效率較傳統(tǒng)人工叉車作業(yè)方式有較大幅度的提升；二是節(jié)約人力成本，提高裝卸作業(yè)安全性。β智慧機(jī)器人全無人化作業(yè)，能夠節(jié)約3-4名現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員，減少安全隱患，降低安全事故發(fā)生幾率；三是提高作業(yè)精準(zhǔn)，減少物資損壞。β智慧機(jī)器人采用的裝卸叉孔位置精準(zhǔn)識(shí)別技術(shù)，能夠確保安全、準(zhǔn)確叉車，提高作業(yè)精準(zhǔn)度，減少物資損壞。β智慧機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了從車板到流水線的自動(dòng)裝卸和搬運(yùn)，填補(bǔ)了無人化倉庫在非標(biāo)重載物資自動(dòng)裝卸車領(lǐng)域的技術(shù)空白，推動(dòng)了國網(wǎng)倉儲(chǔ)全流程無人自動(dòng)化作業(yè)，為國網(wǎng)公司智慧型供應(yīng)鏈體系建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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