CN104555222A - 一种基于潜入式agv的储分一体化系统和方法 - Google Patents

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CN104555222A CN201410822848.2A CN201410822848A CN104555222A CN 104555222 A CN104555222 A CN 104555222A CN 201410822848 A CN201410822848 A CN 201410822848A CN 104555222 A CN104555222 A CN 104555222A
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刘丙午
朱杰
陈星浩
梁鹏鹏
张汉斌
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Abstract

本发明实施例提供一种基于潜入式AGV的储分一体化系统和方法,所述系统包括:AGV子系统,利用多个潜入式AGV小车潜入货架底部进行所述货架的搬运,根据任务命令进行入库、自动存储、拣选、出库、监控和自动充电;任务子系统,包括:入库子系统、自动存储种子系统、拣选子系统、出库子系统、监控子系统和自动充电子系统;管理子系统,用于将所述AGV子系统和所述任务子系统相耦接,根据所述任务子系统的任务命令,通过多个AGV小车的协同作业完成仓库的入库、自动存储、拣选、出库,实现储分一体化,并实现AGV小车的监控和自动充电。本技术方案主要是通过AGV小车的协同作业完成仓库的搬运和拣选作业,实现储分一体化。

Description

一种基于潜入式AGV的储分一体化系统和方法
技术领域
[0001] 本发明涉及物流技术领域,尤其涉及一种基于潜入式AGV的储分一体化系统和方法。
背景技术
[0002]目前,在自动化程度较高的烟草行业中已开始应用储分一体化模式。主要应用储分一体化系统的直接收货入库作业功能、自动存储和自动储位调度、拆盘后空托盘自动码盘回收功能以及储分一体化系统。能与其它系统,包括订单采集系统、分拣系统和烟草行业卷烟生产经营决策管理系统进行有效对接等功能,以实现烟草配送中心的自动化运作。
[0003] 现有技术潜入式AGV导航定位系统及定位方法,其中,潜入式AGV导航定位系统,包括设置在AGV上的数控伺服系统、超声波传感器和自动升降机构,AGV的驱动轮安装有伺服电机和编码器,自动升降机构使AGV与货架接合与脱开;超声波传感器进行导航及避障,数控伺服系统控制AGV行驶。其优点在于,不需设置轨道,而且途中行驶区也不需要在AGV外界设置参照物,完全依靠AGV自身的数控编程和电机速度及编码器信息进行自主导航控制,因此路线更改非常方便,且定位精度高。
[0004] 由以上可以看出,AGV的发明研宄更注重于机械设计及定位导航方面,并没有一种有效的基于AGV的储分一体化系统作业模式,以应用于电商物流配送中心、冷库中以及一些智慧型的仓库中,实现从货物到人的自动化搬运和拣选。
发明内容
[0005] 本发明实施例提供一种基于潜入式AGV的储分一体化系统和方法,以提供一种基于AGV的储分一体化系统作业模式。
[0006] 一方面,本发明实施例提供了一种基于潜入式自动导引运输车AGV的储分一体化系统,所述基于潜入式AGV的储分一体化系统包括:
[0007] AGV子系统,利用多个潜入式AGV小车潜入货架底部进行所述货架的搬运,根据任务命令进行入库、自动存储、拣选、出库、监控和自动充电;
[0008] 任务子系统,包括:入库子系统、自动存储种子系统、拣选子系统、出库子系统、监控子系统和自动充电子系统;
[0009] 管理子系统,用于将所述AGV子系统和所述任务子系统相耦接,根据所述任务子系统的任务命令,通过多个AGV小车的协同作业完成仓库的入库、自动存储、拣选、出库,实现储分一体化,并实现AGV小车的监控和自动充电。
[0010] 另一方面,本发明实施例提供了一种基于潜入式AGV的储分一体化的方法,所述方法包括:
[0011] 利用管理子系统将AGV子系统和任务子系统相耦接;其中,所述AGV子系统利用多个潜入式AGV小车潜入货架底部进行所述货架的搬运,根据任务命令进行入库、自动存储、拣选、出库、监控和自动充电;所述任务子系统,包括:入库子系统、自动存储种子系统、拣选子系统、出库子系统、监控子系统和自动充电子系统;
[0012] 根据所述任务子系统的任务命令,通过多个AGV小车的协同作业完成仓库的入库、自动存储、拣选、出库,实现储分一体化,并实现AGV小车的监控和自动充电。
[0013] 上述技术方案具有如下有益效果:本技术方案主要是通过AGV小车的协同作业完成仓库的搬运和拣选作业,实现储分一体化。其应用范围较广,自动化程度高,在合理利用仓库占地面积的同时能够提高仓库的作业效率,而且降低劳动力的投入,是一种能够实现货到人的新型作业模式。作为一种新型的业务处理系统,在业务处理中有着传统物流系统不可比拟的优势,如系统柔性高、系统作业效率快、客户订单响应能力强等。
附图说明
[0014] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015] 图1为本发明实施例一种基于潜入式自动导引运输车AGV的储分一体化系统组成结构示意图;
[0016] 图2为本发明实施例一种基于潜入式AGV的储分一体化的方法流程图;
[0017]图3为本发明应用实例一种基于潜入式AGV的储分一体化系统组成结构示意图;
[0018] 图4为本发明应用实例AGV小车的作业方式示意图;
[0019] 图5为本发明应用实例AGV结构示意图;
[0020] 图6为本发明应用实例货架的结构示意图;
[0021] 图7为本发明应用实例管理子系统不意图;
[0022] 图8为本发明应用实例入库子系统运作流程示意图;
[0023] 图9为本发明应用实例拣选子系统运作流程示意图;
[0024] 图10为本发明应用实例出库子系统运作流程示意图;
[0025] 图11为本发明应用实例监控子系统结构示意图;
[0026] 图12为本发明应用实例业务系统结构示意图;
[0027] 图13为本发明应用实例自动充电运作流程示意图;
[0028] 图14为本发明应用实例配送中心规划布局示意图;
[0029] 图15为本发明应用实例配送中心功能区动线示意图。
具体实施方式
[0030] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0031] 如图1所示,为本发明实施例一种基于潜入式自动导引运输车AGV的储分一体化系统组成结构示意图,所述基于潜入式AGV的储分一体化系统包括:
[0032] AGV子系统11,利用多个潜入式AGV小车潜入货架底部进行所述货架的搬运,根据任务命令进行入库、自动存储、拣选、出库、监控和自动充电;
[0033] 任务子系统12,包括:入库子系统、自动存储种子系统、拣选子系统、出库子系统、监控子系统和自动充电子系统;
[0034] 管理子系统13,用于将所述AGV子系统11和所述任务子系统12相耦接,根据所述任务子系统12的任务命令,通过多个AGV小车的协同作业完成仓库的入库、自动存储、拣选、出库,实现储分一体化,并实现AGV小车的监控和自动充电。
[0035] 优选的,所述管理子系统13包括:路径规划子系统、资源调度子系统和通讯系统,该管理子系统通过多个AGV小车的协同作业完成仓库的搬运和拣选作业,根据任务子系统的任务调度AGV小车和货架去完成,实现储分一体化;用于对任务请求响应,并根据调度算法确定执行任务的AGV小车,根据任务信息及AGV小车位置信息,确定AGV小车路径,避免系统发生的冲突。
[0036] 优选的,所述管理子系统13,进行资源分配,选择一个AGV小车与一个货架一一对应,按照AGV和货架的当前状态,确定一条最优路径,AGV小车从当前的位置按照最优路径空载行驶至对应货架的底部,开始举起货架,使货架完全离开地面后,AGV小车根据需要原地旋转90度、不旋转或者旋转180度,开始拖动三层货架按照指定路径行驶,最终到达目的地,放下货架,完成一次作业;作业完成后,AGV小车按照命令,从货架下面回到空车停放区,等待下一次作业。
[0037] 优选的,所述AGV小车包括:主控单元、回转单元、驱动单元、移载单元、定位导航单元、电源模块、通讯单元;所述定位导航单元采用的是惯导和二维码控制导航,所述AGV小车车体下方的中心位置安装有二维码读取摄像头,能设别二维码;所述电源模块采用磷酸铁锂电池;所述驱动单元由编码器、轴承托、驱动电机和驱动轮组成,通过轴承托把电机与驱动轮连接在一起,根据编码器控制小车的差速转向,前后四个万向轮可随着驱动轮的转向360度转弯;所述移载单元由举升电机、电动缸、托板轴、托板,导轨与滑块、回转电机和回转齿轮组成,驱动电机通过同步带驱动采用滚珠丝杠的电动缸,把水平运动变为垂直向上运动,电动缸的上端与托板接触。
[0038] 优选的,所述基于潜入式AGV的储分一体化系统应用的仓储库的功能区域分为:入库区、存储区、拣选区、出库区和暂存区,其中暂存区包括:空车暂存区、空货架暂存区、自动充电区,所有功能区域之间货物流动都是依靠AGV小车和货架完成的,每一个功能区域的作业依靠所述基于潜入式AGV的储分一体化系统操作完成,从而实现物到人的作业模式;所述货架包括RFID标签和移动机构,所述RFID标签是货架的唯一标识,安装于货架底部,实现和AGV小车的感应;移动机构根据货品的类型确定,以缓解AGV小车的承载能力。
[0039] 对应于上述系统实施例,如图2所示,为本发明实施例一种基于潜入式AGV的储分一体化的方法流程图,所述方法包括:
[0040] 201、利用管理子系统将AGV子系统和任务子系统相親接;其中,所述AGV子系统利用多个潜入式AGV小车潜入货架底部进行所述货架的搬运,根据任务命令进行入库、自动存储、拣选、出库、监控和自动充电;所述任务子系统,包括:入库子系统、自动存储种子系统、拣选子系统、出库子系统、监控子系统和自动充电子系统;
[0041] 202、根据所述任务子系统的任务命令,通过多个AGV小车的协同作业完成仓库的入库、自动存储、拣选、出库,实现储分一体化,并实现AGV小车的监控和自动充电。
[0042] 优选的,设置所述管理子系统包括:路径规划子系统、资源调度子系统和通讯系统,该管理子系统通过多个AGV小车的协同作业完成仓库的搬运和拣选作业,根据任务子系统的任务调度AGV小车和货架去完成,实现储分一体化;用于对任务请求响应,并根据调度算法确定执行任务的AGV小车,根据任务信息及AGV小车位置信息,确定AGV小车路径,避免系统发生的冲突。
[0043] 优选的,利用所述管理子系统进行资源分配,选择一个AGV小车与一个货架一一对应,按照AGV和货架的当前状态,确定一条最优路径,AGV小车从当前的位置按照最优路径空载行驶至对应货架的底部,开始举起货架,使货架完全离开地面后,AGV小车根据需要原地旋转90度、不旋转或者旋转180度,开始拖动三层货架按照指定路径行驶,最终到达目的地,放下货架,完成一次作业;作业完成后,AGV小车按照命令,从货架下面回到空车停放区,等待下一次作业。
[0044] 优选的,设置所述AGV小车包括:主控单元、回转单元、驱动单元、移载单元、定位导航单元、电源模块、通讯单元;采用惯导和二维码控制导航的定位导航单元,在所述AGV小车车体下方的中心位置安装有二维码读取摄像头,以识别二维码;所述电源模块采用磷酸铁锂电池;所述驱动单元由编码器、轴承托、驱动电机和驱动轮组成,通过轴承托把电机与驱动轮连接在一起,根据编码器控制小车的差速转向,前后四个万向轮可随着驱动轮的转向360度转弯;所述移载单元由举升电机、电动缸、托板轴、托板,导轨与滑块、回转电机和回转齿轮组成,驱动电机通过同步带驱动采用滚珠丝杠的电动缸,把水平运动变为垂直向上运动,电动缸的上端与托板接触。
[0045] 优选的,将所述基于潜入式AGV的储分一体化系统应用的仓储库的功能区域分为:入库区、存储区、拣选区、出库区和暂存区,其中暂存区包括:空车暂存区、空货架暂存区、自动充电区,所有功能区域之间货物流动都是依靠AGV小车和货架完成的,每一个功能区域的作业依靠所述基于潜入式AGV的储分一体化系统操作完成,从而实现物到人的作业模式;设置所述货架包括RFID标签和移动机构,所述RFID标签是货架的唯一标识,安装于货架底部,实现和AGV小车的感应;移动机构根据货品的类型确定,以缓解AGV小车的承载能力。
[0046] 本发明实施例上述技术方案具有如下有益效果:本技术方案主要是通过AGV小车的协同作业完成仓库的搬运和拣选作业,实现储分一体化。其应用范围较广,自动化程度高,在合理利用仓库占地面积的同时能够提高仓库的作业效率,而且降低劳动力的投入,是一种能够实现货到人的新型作业模式。作为一种新型的业务处理系统,在业务处理中有着传统物流系统不可比拟的优势,如系统柔性高、系统作业效率快、客户订单响应能力强等。
[0047] 以下结合应用实例对本发明实施例上述技术方案进行详细说明:
[0048] 如图3所示,为本发明应用实例一种基于潜入式AGV的储分一体化系统组成结构示意图,包括入库子系统1004、自动存储子系统1005、拣选子系统1006、出库子系统1007、监控子系统1008、自动充电子系统1009、任务子系统1003、管理子系统1002和AGV子系统1001,其中管理子系统1002包括路径规划子系统1010、资源调度子系统1011和通讯系统1012,管理子系统1002将AGV子系统1001和任务子系统1003连接,任务子系统1003主要分为入库子系统1004、自动存储种子系统1005、拣选子系统1006、出库子系统1007、监控子系统1008和自动充电子系统1009。该系统主要是通过AGV的协同作业完成仓库的搬运和拣选作业,实现储分一体化。其应用范围较广,自动化程度高,在合理利用仓库占地面积的同时能够提高仓库的作业效率,而且降低劳动力的投入,是一种能够实现货到人的新型作业模式。
[0049] AGV子系统1001是通过管理子系统1002与任务子系统1003连接起来的,是由AGV及不同类型的货架组成的,如图4所示,为本发明应用实例AGV小车的作业方式示意图。AGV和货架根据管理子系统1002的资源分配,选择一个AGV小车与一个货架一一对应,上位机按照AGV和货架的当前状态,确定一条最优路径,AGV小车从当前的位置按照最优路径空载行驶至对应货架的底部,开始举起货架,使货架完全离开地面后,AGV小车根据需要原地旋转90度、不旋转或者旋转180度,开始拖动三层货架按照指定路径行驶,最终到达目的地,放下货架,完成一次作业,作业完成后,小车按照上位机的命令,从货架下面回到空车停放区,等待下一次作业。
[0050] 作为本发明的一个应用实例,如图5所示,为本发明应用实例AGV结构示意图,AGV结构主要是由主控单元、回转单元、驱动单元、移载单元、定位导航单元、电源模块、通讯单元等组成。驱动单元有编码器、轴承托、驱动电机和驱动轮组成。驱动单元通过轴承托把电机与驱动轮连接在一起,根据编码器控制小车的差速转向。前后四个万向轮,可以随着驱动轮的转向360度转弯。移载单元由举升电机、电动缸(滚珠丝杠)、托板轴、托板,导轨与滑块、回转电机和回转齿轮等组成。驱动电机通过同步带驱动滚珠丝杠,把水平运动变为垂直向上运动,电动缸的上端与托板接触。AGV配备有两套电动缸,两个驱动举升电机,两侧面有直线导轨可以确保托板垂直举升;小车转向时,为确保狭窄空间被举升的货架不随着搬运机器人转动发生碰撞,回转电机通过回转齿轮带动托板轴,使货架回转,利用它们的相对运动确保货架相对于地面静止。AGV采用的是惯导和二维码控制导航,车体最下方的中心位置安装有二维码读取摄像头,能够快速识别二维码;惯性导航技术是利用惯性测量元件测量载体相对于惯性空间的运动参数,然后在给定的初始条件下推算出导航参数,引导AGV到达目的地;本系统采用的是集成的惯导电路板,性能稳定、体积小等优点;惯导也可以确保回转电机回转的角度。控制系统内部装有无线路由器,能够实现通过无线局域网控制多台AGV协同工作方式。通讯单元一般由无线模块、路由器等组成无线局域网。主要确保AGV与AGV之间的信息交互,远程控制AGV小车作业等功能。蓄电池为AGV提供稳定的电力供应,是整个AGV动力源的保证。一般由电池、供电装置、充电装置组成。本系统采用高性能磷酸铁锂电池,具有充电迅速,使用寿命长、重量轻、能量密度高、安全性能好等优点。
[0051] 如图6所示,为本发明应用实例货架的结构示意图,货架是由基础框架和储存框架两个部分对接而成的,储存框架是存储货物的容器,主要包括:1.货物隔板;2.指示灯;3.货品。根据货物的类型设计而成,例如对于小件的货品可设计为货物隔板可移动式货架,提高空间利用率;对于不同订单的包裹或者入库的整件商品可以密集存储的可设计为托盘式货架,有利于货品的流动等等;基础货架是固定的,不会因存储框架类型的改变而改变,主要包括:4.RFID标签;5.移动机构;每一种存储框架的对接部分设计相同,在使用前根据需要可以任意切换储存框架的类型。货物隔板可根据货物的体积大小设计为移动的和固定的,可以提高存储空间利用率;指示灯有助于准确定位货品的位置,提高人员的工作效率,使其更人性化操作;RFID标签是货架的唯一标识;移动机构根据货品的类型确定,可以缓解AGV的承载能力。
[0052] 作为本发明的另外一个实施例,管理子系统1002是由路径规划系统、数据库、资源调度系统、中央处理器、存储器以及通讯系统6部分组成,如图7所示,为本发明应用实例管理子系统示意图,管理子系统1002根据任务子系统1003的任务调度AGV小车和货架去完成。该系统实现了对任务请求的响应,并根据调度算法确定执行任务的AGV,根据任务信息及AGV位置信息,确定AGV路径,避免系统发生的冲突。
[0053] 径规划子系统:多AGV小车路径规划是指在一个静态或动态、简单或复杂的运行空间中,如何为机器人搜索一条当的从起始状态至目标状态的移动路径,并保证机器人在移动过程中能够安全、无碰地绕过所有障碍物。由于移动机器人工作环境的多样性、复杂性以及不确定性,导致路径规划问题具有复杂性、随机性、多约束、多目标等特点。动态环境下AGVs路径规划所需的关键技术包括环境建模、规划方法、预测避碰策略及协调策略等。
[0054] 一个多AGV系统的路径规划,就是在系统有新任务触发时,选择合适的AGV以最短的时间来完成任务同时运行时,对每个AGV路径寻优,并采用协调控制机制预判系统潜在的冲突,从而最大限度地减少或避免系统的阻塞或者碰撞;并在保证多AGV系统的整体运行效率的同时,尽量减少系统的冲突等待时间,实现系统总体运行时间最优化。
[0055] 当任务下达时,根据AGV的状态来确定什么时间、什么地点、由哪辆小车经过哪条路径来完成任务。多AGVs路径规划是动态的。进行路径规划必须考虑其它机器人和全局环境。可以先为每个AGV独自规划一条无碰的路径,然后通过各种协调策略避免各机器人之间的路径冲突。
[0056] 为AGV小车分配最合理的行驶路线。例如:当任务所选的AGV的状态为负载时,那么如果有其他空闲且离任务所要到达的地点很近且恰好路段又通畅时,就优先选择那个AGV。现在找到的最优路线是此刻的最优路线,在小车行驶过程中,有些路段的交通状态改变了,要及时调整队列顺序,改变行驶路线。对于有多条路线可以选择的情况,最优路线往往并不是理论上最优的那一条,而是要由实际路况决定,比如路线中有车辆长时间停留装货则要尽量避开,替换为其他路段。
[0057] 对于行驶过程中的交通问题调度。对AGV行驶过程中出现的交通问题进行调度包括排除行驶过程中的障碍及故障,监测AGV出现死锁的情况(多台AGV互相等待)并提供出现死锁的解除方法。
[0058] (I)调度冲突。
[0059] AGV故障。可以人工处理。
[0060]引导路径失效。可以根据系统AGV、引导路径的改变更正系统参数。
[0061] AGV冲突等。小车行驶过程中,主要存在三种不同类型的路径冲突:
[0062] (2)节点冲突。两辆AGV同时到达某一节点,且各自行驶方向不同,在该节点发生的车辆冲突。可米取等待策略,使优先级尚的AGV率先通行。
[0063] (3)追击冲突。两辆AGV同向行驶,但由于速度不同,继续保持该状态,将导致后一辆AGV在某一时刻同前一 AGV发生碰撞,此类冲突即为追击冲突。可采取等待策略,使优先级高的AGV率先通行。
[0064] (4)相向冲突。两辆AGV相向行驶,由于每条路径只允许同时通行一台AGV,故两台AGV不能同时通过,发生相向冲突。可利用时间窗或单向图进行解决。
[0065] 资源调度系统:资源调度系统通过通讯系统为任务子系统的多个任务分配AGV小车、货架、执行时间等资源,需要要考虑AGV的数量、路线、任务优先级等多方面的因素。
[0066] (I)任务调度
[0067] 根据接收到的任务子系统发出的需求,生成任务,同时根据任务的紧迫和重要程度赋予任务一定的优先级。
[0068] 首先确定任务优先级。突发性实时任务具有最尚的优先级,优先级尚的任务优先安排。同一优先级的任务,根据时间优先原则,对优先成的任务优先安排。
[0069] 将任务类型简单分类:
[0070] ①点对点的货物搬运。优先级为低。
[0071] ②AGV充电。优先级低于故障问题的优先级,而高于普通的点对点搬运,AGV不及时充电无法正常运行,会影响整个系统的运行效率。优先级为中。
[0072] ③AGV故障时任务再分配等。优先级最高(一方面该任务本来就远早于其他未分配的任务,另一方面不及时处理会影响其他任务的正常运行)。优先级为高。
[0073] 当需执行的命令过多没有空闲的AGV时,上位机应将这些任务暂时储存在存储器,然后按一定顺序逐步完成,等级高的命令将会优先执行。上位机根据所需要执行的任务和当前AGV所处的位置优化车辆分配或调度。
[0074] 车辆和货架调度:
[0075] 车辆和货架分配就是进行任务、货架与AGV三者的匹配。根据车辆和货架的状态选择合适的AGV小车和货架来执行任务。被选定执行某个任务的AGV或货架,状态变为任务已安排,包括正在执行的和将要执行的任务。
[0076] AGV小车的状态信息有:①正常。可以接受任务。②有故障。需要先解决故障。③有负载。需要先完成当前任务再去执行其他新的任务。④需要充电。先充电,暂时不能接受新任务。⑤正在充电等等。
[0077] 在任务真正开始执行之前(AGV小车还没有到达任务起始点之前),AGV小车可以接受其他子系统反馈的信息而调整。任务与AGV的匹配关系一旦改变,任务执行的指令和任务取消的指令也要根据情况重新下达。
[0078] 作为本发明的实施例,任务子系统1003主要用于接收入库子系统1004、自动存储子系统1005、拣选子系统1006、出库子系统1007、监控子系统1008和自动充电子系统1009所产生的任务,然后针对这些任务信息分析处理,确定每个任务的优先级,将分析处理后的任务发送到管理子系统,管理子系统根据各个任务的优先级有效的分配资源去完成一个个任务。
[0079] 入库子系统1004主要负责货品入库,当有入库任务产生时,任务子系统1003会将入库任务传入到管理子系统,管理子系统1002会根据当前的资源和任务状态分配AGV小车、空货架以及最优的路径去完成收货任务。如图8所示,为本发明应用实例入库子系统运作流程示意图,各个收货月台根据入库单查验货物清单,核对后根据货物类别分别入库。操作员选择需要入库的产品类别,将信息通过任务子系统传入管理子系统,管理子系统接收信息后,分配任务给AGV子系统,调度最近的AGV小车,AGV小车接受任务后会根据系统的指令,选择最优的路径寻找需要入库的货架。AGV小车首先选择该货物已经装载并且没有满载的货架,如果入库量小,未满载的货架可以满足需求则举升未满载货架,如果入库量大,则选择就近的空货架运送至有任务的入库月台,操作员通过RFID扫描入库货物和货架进行信息匹配,然后进行货物上架,扫描信息后货架需装入该货物的货位灯亮起,货物装入相应的位置,上架完成后按下完成按钮,灯灭则表示上架完成,此时上架的产品名称、数量等信息都已经传至管理子系统,由管理系统统一调度。每一种产品上架结束后,都按照同样的方法按下完成键,小车就会自动识别是否离开此月台,如果还有需要装载的产品,则停留等待继续装载,如果没有则离开月台,此时AGV小车举升货架行驶至下一调度任务的月台,如无任务则返回货架所承载货物的指定位置,产品入库完成。AGV小车举升货架执行任务时,月台繁忙则自动排队等待,待前面的货架完成入库任务后进入月台,若同时有两个或两个以上的月台需要此货架,则管理系统自动判断空闲月台,优先行驶至空闲月台进行装载货物以提高作业效率。
[0080]自动存储子系统1005主要是负责货物在存储区的自动存储作业,保证其高效的自动作业存储速度。存储区货架可以随时随地存储,每一个货架存储的地面都有一个二维码,代表当前货架存储的位置信息,即二维码与RFID信息绑定,当管理子系统分配此货架时,AGV小车能够根据二维码的位置信息寻址,直到找到绑定RFID标签信息的货架,当货架离开此位置,则当前的位置信息二维码与货架的RFID解绑,实现随时绑定随时解绑的自动存储。整个系统的自动存储都是依靠AGV小车完成的,可以一天24小时的作业,保证配送中心的作业效率,减少劳动力的投入等等。
[0081] 拣选子系统1006主要负责订单的拣选作业,当有拣选任务产生时,任务子系统1003会将拣选任务传入到管理子系统1002,管理子系统1002会根据当前的资源和任务状态分配AGV小车,AGV小车按照订单的拣选顺序依次将存储区的货架运送至拣选口,再由人工依次完成拣选作业,拣选任务完成后,AGV再将货架运送至存储区自动存储。如图9所示,为本发明应用实例拣选子系统运作流程示意图,操作人员按照拣选单顺序在订单货架中分配订单箱,并将订单箱对应订单号进行打码贴标。AGV小车将已贴标完成的货架运至拣选口的适当位置。然后,AGV小车识别待拣选的货架并将其运至指定拣选口。拣货员根据指示灯以及屏幕显示拣选足量的指定货物放入相应订单箱,直至该货架中订单箱拣选任务全部完成。最后,由AGV小车将已进行拣选操作的存储货架归位,然后将完成的订单货架运至打包处指定位置,该拣选环节结束,进行下一拣选任务的操作。
[0082]出库子系统1007负责订单包裹的的出库任务,当有出库任务产生时,任务子系统1003会将出库任务传入到管理子系统1002,管理子系统1002会根据当前的资源和任务状态分配AGV小车、空货架以及最优的路径去完成出库任务,如图10所示,为本发明应用实例出库子系统运作流程示意图。
[0083] 监控子系统1008包括视频监控视统、安全防范系统、仓储环境监控系统、通讯系统以及业务系统,如图11所示,为本发明应用实例监控子系统结构示意图。业务系统包括实时监控的AGV小车车辆信息、货架信息、货品信息、出库入库信息等4个方面,如图12所示,为本发明应用实例业务系统结构示意图。
[0084]自动充电子系统1009基本是由电池组、电池监控模块、检测与转换模块和自动充电站4部分组成,电池组为AGV小车的提供足够的能量;电池监控模块实时接收检测模块信息,监控AGV小车的状态,及时反馈信息,避免供电不足的状况;检测与转换模块针对电池自身的实时检测以及对电池的参数进行转换以满足AGV内部完成任务的需求;自动充电站提供AGV小车的充电区域,AGV小车根据上位机的指令在导航模块的导引下自动移动到自动充电站,与自动充电站自动远程对接,实现在线自动充电功能。如图13所示,为本发明应用实例自动充电运作流程示意图。
[0085] 根据该系统提出了一种具体的实施方法,如图14所示,为本发明应用实例配送中心规划布局示意图,整个储分一体化系统主要采取自动入库、自动存储、自动拣选、自动出库以及自动充电的作业模式。功能区域主要分为入库区、存储区、拣选区、出库区和暂存区5个功能区域,其中暂存区包括空车暂存区、空货架暂存区、自动充电区3部分,所有功能区域之间货物流动都是依靠AGV小车和货架完成的,具体动线流程如图15所示,为本发明应用实例配送中心功能区动线示意图,各区域之间相对独立但又相互关联,物流信息流贯穿其间,将整个配送中心有机的连为一体。每一部功能区的作业依靠储分一体化系统操作完成,基本实现了物到人的新型作业模式。
[0086] 按照订单拣选完成的货物的货架由AGV小车统一运送至打包区域,操作员将每个包裹的货物进行打包,利用RFID扫码将箱内各货物与包装箱匹配,在外包装箱上贴上收件人的信息。操作员包装货物时,每完成一个货架货物的包装即按完成按扭,信息传送至管理子系统后,会自动调度AGV小车会把已完成的空货架运出打包区,选择最佳路径返回,如果还需要此货架进行分拣或者入库,则运送至分拣口或者入库口,如果无任务调度则运送至空货架存储区。操作员将打包好的货物放入分拣线上,操作员扫描条码信息,根据地址信息分别派发给不同的货架,同时指令AGV小车运送货架至发货暂存区,操作员卸下货物装车,卸下货物时,按下完成按钮即完成卸货,如果小车有调度任务则运送至工作区,无任务则返回空货架存储区。货物装上运输车辆,派发后完成出库。
[0087] 本发明应用实例主要提供一种新型的仓库自动化作业模式,这种方式可以运用在各种类型的物流配送中心及冷库,实现了仓储与拣选一体化,提高了配送中心的拣选效率,减少劳动力的投入,提高空间利用率。
[0088] 本领域技术人员还可以了解到本发明实施例列出的各种说明性逻辑块(illustrative logical block),单元,和步骤可以通过电子硬件、电脑软件,或两者的结合进行实现。为清楚展示硬件和软件的可替换性(interchangeability),上述的各种说明性部件(illustrative components),单元和步骤已经通用地描述了它们的功能。这样的功能是通过硬件还是软件来实现取决于特定的应用和整个系统的设计要求。本领域技术人员可以对于每种特定的应用,可以使用各种方法实现所述的功能,但这种实现不应被理解为超出本发明实施例保护的范围。
[0089] 本发明实施例中所描述的各种说明性的逻辑块,或单元都可以通过通用处理器,数字信号处理器,专用集成电路(ASIC),现场可编程门阵列或其它可编程逻辑装置,离散门或晶体管逻辑,离散硬件部件,或上述任何组合的设计来实现或操作所描述的功能。通用处理器可以为微处理器,可选地,该通用处理器也可以为任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以通过计算装置的组合来实现,例如数字信号处理器和微处理器,多个微处理器,一个或多个微处理器联合一个数字信号处理器核,或任何其它类似的配置来实现。
[0090] 本发明实施例中所描述的方法或算法的步骤可以直接嵌入硬件、处理器执行的软件模块、或者这两者的结合。软件模块可以存储于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、⑶-ROM或本领域中其它任意形式的存储媒介中。示例性地,存储媒介可以与处理器连接,以使得处理器可以从存储媒介中读取信息,并可以向存储媒介存写信息。可选地,存储媒介还可以集成到处理器中。处理器和存储媒介可以设置于ASIC中,ASIC可以设置于用户终端中。可选地,处理器和存储媒介也可以设置于用户终端中的不同的部件中。
[0091] 在一个或多个示例性的设计中,本发明实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现,这些功能可以存储与电脑可读的媒介上,或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如,这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置,或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。此外,任何连接都可以被适当地定义为电脑可读媒介,例如,如果软件是从一个网站站点、服务器或其它远程资源通过一个同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或以例如红外、无线和微波等无线方式传输的也被包含在所定义的电脑可读媒介中。所述的碟片(disk)和磁盘(disc)包括压缩磁盘、镭射盘、光盘、DVD、软盘和蓝光光盘,磁盘通常以磁性复制数据,而碟片通常以激光进行光学复制数据。上述的组合也可以包含在电脑可读媒介中。
[0092] 以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于潜入式自动导引运输车AGV的储分一体化系统,其特征在于,所述基于潜入式AGV的储分一体化系统包括: AGV子系统,利用多个潜入式AGV小车潜入货架底部进行所述货架的搬运,根据任务命令进行入库、自动存储、拣选、出库、监控和自动充电; 任务子系统,包括:入库子系统、自动存储种子系统、拣选子系统、出库子系统、监控子系统和自动充电子系统; 管理子系统,用于将所述AGV子系统和所述任务子系统相耦接,根据所述任务子系统的任务命令,通过多个AGV小车的协同作业完成仓库的入库、自动存储、拣选、出库,实现储分一体化,并实现AGV小车的监控和自动充电。
2.如权利要求1所述基于潜入式AGV的储分一体化系统,其特征在于, 所述管理子系统包括:路径规划子系统、资源调度子系统和通讯系统,该管理子系统通过多个AGV小车的协同作业完成仓库的搬运和拣选作业,根据任务子系统的任务调度AGV小车和货架去完成,实现储分一体化;用于对任务请求响应,并根据调度算法确定执行任务的AGV小车,根据任务信息及AGV小车位置信息,确定AGV小车路径,避免系统发生的冲突。
3.如权利要求1所述基于潜入式AGV的储分一体化系统,其特征在于, 所述管理子系统,进行资源分配,选择一个AGV小车与一个货架一一对应,按照AGV和货架的当前状态,确定一条最优路径,AGV小车从当前的位置按照最优路径空载行驶至对应货架的底部,开始举起货架,使货架完全离开地面后,AGV小车根据需要原地旋转90度、不旋转或者旋转180度,开始拖动三层货架按照指定路径行驶,最终到达目的地,放下货架,完成一次作业;作业完成后,AGV小车按照命令,从货架下面回到空车停放区,等待下一次作业。
4.如权利要求1所述基于潜入式AGV的储分一体化系统,其特征在于, 所述AGV小车包括:主控单元、回转单元、驱动单元、移载单元、定位导航单元、电源模块、通讯单元;所述定位导航单元采用的是惯导和二维码控制导航,所述AGV小车车体下方的中心位置安装有二维码读取摄像头,能设别二维码;所述电源模块采用磷酸铁锂电池;所述驱动单元由编码器、轴承托、驱动电机和驱动轮组成,通过轴承托把电机与驱动轮连接在一起,根据编码器控制小车的差速转向,前后四个万向轮可随着驱动轮的转向360度转弯;所述移载单元由举升电机、电动缸、托板轴、托板,导轨与滑块、回转电机和回转齿轮组成,驱动电机通过同步带驱动采用滚珠丝杠的电动缸,把水平运动变为垂直向上运动,电动缸的上端与托板接触。
5.如权利要求1所述基于潜入式AGV的储分一体化系统,其特征在于, 所述基于潜入式AGV的储分一体化系统应用的仓储库的功能区域分为:入库区、存储区、拣选区、出库区和暂存区,其中暂存区包括:空车暂存区、空货架暂存区、自动充电区,所有功能区域之间货物流动都是依靠AGV小车和货架完成的,每一个功能区域的作业依靠所述基于潜入式AGV的储分一体化系统操作完成,从而实现物到人的作业模式; 所述货架包括RFID标签和移动机构,所述RFID标签是货架的唯一标识,安装于货架底部,实现和AGV小车的感应;移动机构根据货品的类型确定,以缓解AGV小车的承载能力。
6.一种基于潜入式AGV的储分一体化的方法,其特征在于,所述方法包括: 利用管理子系统将AGV子系统和任务子系统相耦接;其中,所述AGV子系统利用多个潜入式AGV小车潜入货架底部进行所述货架的搬运,根据任务命令进行入库、自动存储、拣选、出库、监控和自动充电;所述任务子系统,包括:入库子系统、自动存储种子系统、拣选子系统、出库子系统、监控子系统和自动充电子系统; 根据所述任务子系统的任务命令,通过多个AGV小车的协同作业完成仓库的入库、自动存储、拣选、出库,实现储分一体化,并实现AGV小车的监控和自动充电。
7.如权利要求6所述基于潜入式AGV的储分一体化的方法,其特征在于, 设置所述管理子系统包括:路径规划子系统、资源调度子系统和通讯系统,该管理子系统通过多个AGV小车的协同作业完成仓库的搬运和拣选作业,根据任务子系统的任务调度AGV小车和货架去完成,实现储分一体化;用于对任务请求响应,并根据调度算法确定执行任务的AGV小车,根据任务信息及AGV小车位置信息,确定AGV小车路径,避免系统发生的冲突。
8.如权利要求6所述基于潜入式AGV的储分一体化的方法,其特征在于, 利用所述管理子系统进行资源分配,选择一个AGV小车与一个货架一一对应,按照AGV和货架的当前状态,确定一条最优路径,AGV小车从当前的位置按照最优路径空载行驶至对应货架的底部,开始举起货架,使货架完全离开地面后,AGV小车根据需要原地旋转90度、不旋转或者旋转180度,开始拖动三层货架按照指定路径行驶,最终到达目的地,放下货架,完成一次作业;作业完成后,AGV小车按照命令,从货架下面回到空车停放区,等待下一次作业。
9.如权利要求6所述基于潜入式AGV的储分一体化的方法,其特征在于, 设置所述AGV小车包括:主控单元、回转单元、驱动单元、移载单元、定位导航单元、电源模块、通讯单元;采用惯导和二维码控制导航的定位导航单元,在所述AGV小车车体下方的中心位置安装有二维码读取摄像头,以识别二维码;所述电源模块采用磷酸铁锂电池;所述驱动单元由编码器、轴承托、驱动电机和驱动轮组成,通过轴承托把电机与驱动轮连接在一起,根据编码器控制小车的差速转向,前后四个万向轮可随着驱动轮的转向360度转弯;所述移载单元由举升电机、电动缸、托板轴、托板,导轨与滑块、回转电机和回转齿轮组成,驱动电机通过同步带驱动采用滚珠丝杠的电动缸,把水平运动变为垂直向上运动,电动缸的上端与托板接触。
10.如权利要求6所述基于潜入式AGV的储分一体化的方法,其特征在于, 将所述基于潜入式AGV的储分一体化系统应用的仓储库的功能区域分为:入库区、存储区、拣选区、出库区和暂存区,其中暂存区包括:空车暂存区、空货架暂存区、自动充电区,所有功能区域之间货物流动都是依靠AGV小车和货架完成的,每一个功能区域的作业依靠所述基于潜入式AGV的储分一体化系统操作完成,从而实现物到人的作业模式; 设置所述货架包括RFID标签和移动机构,所述RFID标签是货架的唯一标识,安装于货架底部,实现和AGV小车的感应;移动机构根据货品的类型确定,以缓解AGV小车的承载能力。
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