AGV智能仓储机器人结构优化设计

郑海辉

摘要：我国电子商业的快速发展，电商物流的需要显著增加，传统仓储物流行业人力资源难以满足工作量需要，企业逐渐应用AGV智能机器人完成仓储物流任务。基于此，本文先分析了AGV智能机器人的发展现状，认识到AGV发展前景，进一步提出了AGV智能仓储机器人结构的优化设计，通过对各个系统加强优化，显著提高机器人性能，让机器人能够满足企业运行需要。

关键词：AGV技术;智能仓储机器人;优化结构

0  引言

在物流仓储行业，AGV智能机器人的应用改变了人工分拣储存的局面，有效提高了货物仓储的效率和速度。为进一步提高社会生产力，还需要针对智能机器人加强设计，不断优化智能机器人的结构，提高其性能，满足各个行业的生产需要。因此研究智能机器人结构优化具有重要作用，可有效提高机器人性能，让机器人运动性能满足生产需要。

1  AGV智能仓储机器人发展现状

AGV智能仓储机器人是由汽车和智能技术演变而来，美国贝瑞特电气公司在上个世纪五十年代研制出世界上第一台AGV小车，在1954年正式投入运行。发展至今，国外AGV技术主要是简易型AGV技术和全自动AGV技术。近年来，AGV技术在我国物流运输行业大量应用，沈阳新松、北京起重机械研究所等企业，逐渐研发出AGV小车，推动了AGV小车的智能化发展。我国电子商务的快速发展，打开了AGV小车的应用领域，AGV智能仓储机器人被研发并广泛应用。如今我国AGV智能机器人智能化水平逐渐升级，核心设备国产化水平逐渐提高，AGV智能机器人的应用，也有效提高了我国物流行业的运作效率。但AGV机器人还需要进一步完善，研发出更加成熟先进的产品，推动各行各业的全面发展。

2  AGV应用领域与发展前景

AGV系统可以连续作业，满足多种应用功能，制药业广泛使用AGV应用领域系统，取得了良好的效果。如今AGV应用领域系统已经广泛应用于仓储业、制造业、食品业、烟草业以及医药业等领域中。我国老龄化程度逐渐加剧，劳动成本逐渐升高，推动了产业结构的升级，再加上工作环境等因素影响，造成劳动力不足问题越来越严重。AGV小车的出现可显著改善这一局面，集合计算机、电子、传感器等技术，在各个领域中都能得到良好的应用。未来还需要进一步拓展AGV系统应用领域，深入养老领域、高危职业中，利用智能机器人优势提高社会生产效率，满足经济发展的需要。如仓储物流行业，AGV小车能够灵活在各个站点中运输，显著减少人力资源的浪费，节约仓库场地，减少企业的经济成本。同时AGV机器人作业更加安全，减少职业危害，憑借诸多优势，AGV机器人将得到更为广泛的应用，显著提高行业经济发展速度和安全性。

3  举升旋转盘机构系统设计

举升机构组件包括编码器、电动缸、制动器以及举升电机等构成。举升电机经过驱动滚珠丝杠，将水平运动转变为垂直向上的运动，电动缸上部和托板相接触，电动缸下端被固定车架。电机并不能携带1000kg货架稳定运行，要利用制动机构，在电动缸将货架举起，制动器制动刹车，让货架保持在被举起状态，保证货架穿梭于仓库，AGV仓储机器人拥有两个电动缸，一个为500kg载重，举升高度达到30mm～50mm，使用两个驱动举升的电机，侧面拥有直线导轨可以保证托板正常垂直举升。一般情况下，仓储机器人载重量为5kg，仓储机器人能够自动定位货物运送出口。旋转盘使用翻斗式，可以随时将货物倒在指定位置。在载物装置中，丝杆和电机相连接，同时带动丝杆的转动，丝杆转动能够让滑块出现横向的转动，让滑块、托盘之间合页连接，滑块向横向移动，让托盘实现升降[1]。电机能够对托盘升降加以控制，托盘上的物体被转移到对应地点。

4  四轮驱动系统的设计

一般情况下，驱动转向系统包括单驱动、双驱动、多驱动以及差速驱动集中方式。差速驱动主要使用两个驱动轮，调整驱动轮速度，实现转弯功能，可以随时转直角弯，具有灵活的运动能力。四轮式驱动系统在行进和转弯运动时，更加稳定。

驱动系统作为AGV最为重要的单元，直接影响到AGV的性能。本设计采取四轮驱动系统，每个驱动电机都拥有一个编码器，记录转动脉冲，构成驱动控制闭环。轮子和电机轴使用刚性键连接，使用深沟球轴承连接驱动外壳以及电机轴。转向驱动通过对驱动轮转向以及速度的调节，让小车实现前进和后退运动。当四个驱动轮保持方向和速度的一致，AGV可以进行直线运动[2]。其中两个驱动轮方向不一致、速度不同时，可以做弧线运动或者原地转动。驱动组件包括轴承、尼龙轮、法兰盘等构成，车轮材质决定承载性能，内轮毂和尼龙轮使用螺钉固定，且不会出现打滑的情况。悬架组件要保证六轮结构的轮子同时着地，驱动组件和主框架使用弹簧连接，保证车体受力均匀，分散给四个万向轮上。这种结构保证了AGV驱动力，也提高转弯过程中的稳定性。

5  360°全方位感应防撞系统的设计

360°防撞系统采用高精准传感器，传感器能够检测运动设备，将事件转变为信号，将数据发送给控制系统，方便于故障状态下快速关闭系统或者制停。AGV设计二级保护功能，用前后左右360°保护传感器，能够对附近设施进行防范。防撞系统包括机械支架、橡胶、弹簧等设施，一旦小车碰撞，弹簧受到挤压，开关快速链接，强行结束全部命令。在小车上设置正常运行等，AGV正常运行时，绿灯正常亮起，小车受到撞击，意外终止任务，红灯亮起。防撞系统作为仓储机器人最为重要的部分，在运行过程中要始终保证现场人员和车辆的安全。仓储机器人利用传感器识别附近障碍物，在前进或者后退等运动中，及时识别障碍物，避免碰撞的发生。仓储机器人也安装了急停开关，紧急情况下，工作人员可以随时按动急停开关停止运行。防撞系统的设计可保障机器人之间以及和工作人员之间不发生碰撞，规避意外情况的发生。

6  视觉系统设计

仓储机器人视觉系统也十分关键，AGV常利用RFID技术定位，由于RFID技术具有快速的读取识别速度，但是读取距离较短，机器人运转速度相对较快，党机器人运转到具体位置上，读取到标签，并不能在指定位置停止。仅采用RFID技术并不能精准定位，机器人由于只能直角和转弯，且运行速度相对较快，本设计使用灵敏度更高的视觉导航技术，根据编码标志定位，借助于视觉导航定位。将摄像头安装在机器人前端，摄像头能够采集前方路况信息，在行动过程中提前掌握编码标志，让机器人可以提前进行减速，再经过识别可以保证位置的精准度。视觉系统包括摄像头以及处理器构成，摄像头负责采取路面图像，经过处理后，转变为定位信息，将信息发送给上位机。处理器具备灵活的图像处理能力，能够达到导航的实时性要求。使用AI单模块超级计算机，嵌入机器人中，能够提供高级计算能力。计算机支持软件库，能够在多种高数据密度以及高并行度计算的场景中应用，取得良好的应用效果。视觉系统直接影响到机器人运行稳定性和精准度，优化视觉系统能够给机器人精准运行奠定良好的基础。

7  结论

综上所述，通过对AGV智能仓储机器人发展现状的分析，认识到AGV拥有广泛的应用领域与发展前景。在物流仓储业，需要不断优化AGV机器人的结构设计，提高其应用性能，不断完善举升旋转盘机构系统设计、四轮驱动系统的设计、360°全方位感应防撞系统的设计、视觉系统设计，满足社会生产的需要。

参考文献：

[1]范媛，李文锋，贺利军.基于改进遗传算法的智能仓储多移动机器人协同调度[J].武汉理工大学学报（信息与管理工程版），2019，41（03）：293-298，311.

[2]傅雅男，李朝敏.浅谈物流视角下的智能仓储机器人的运用与改进[J].商场现代化，2018（23）：77-78.