為了進(jìn)一步貫徹落實(shí)省委、省政府關(guān)于深入實(shí)施制造業(yè)首臺(tái)（套）提升工程的有關(guān)要求，加大首臺(tái)（套）政策支持和推廣應(yīng)用力度，更好支撐全球先進(jìn)制造業(yè)基地和共同富裕示范區(qū)建設(shè)，華睿持續(xù)創(chuàng)新，以惡劣場(chǎng)景下的自適應(yīng)智能機(jī)器人搬運(yùn)系統(tǒng)項(xiàng)目首次位列2023年度浙江省首臺(tái)（套）裝備名單。該項(xiàng)目系統(tǒng)主要應(yīng)用在副產(chǎn)品預(yù)冷庫(kù)內(nèi)，能有效助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)高柔生產(chǎn)。

圖1 華睿科技首臺(tái)（套）項(xiàng)目獲獎(jiǎng)

客戶介紹

M公司是一家專注于生豬養(yǎng)殖的綜合現(xiàn)代化企業(yè)，其業(yè)務(wù)涵蓋了飼料加工、生豬育種、生豬養(yǎng)殖、屠宰加工的整個(gè)豬肉產(chǎn)業(yè)鏈。

項(xiàng)目挑戰(zhàn)

智能機(jī)器人搬運(yùn)系統(tǒng)主要應(yīng)用在M公司副產(chǎn)品預(yù)冷庫(kù)內(nèi)進(jìn)行入庫(kù)、存儲(chǔ)及 出庫(kù)作業(yè)，對(duì)于自動(dòng)化設(shè)備來(lái)說(shuō)，環(huán)境惡劣，運(yùn)行挑戰(zhàn)極大。

圖2   副產(chǎn)品預(yù)冷庫(kù)環(huán)境

（1）預(yù)冷庫(kù)為低溫高濕的環(huán)境，在預(yù)冷庫(kù)開(kāi)門時(shí)，或者通風(fēng)管道換氣時(shí)，會(huì)因溫差大形成霧氣，干擾叉取型AMR導(dǎo)航定位。

（2）肉食品經(jīng)熱水清洗后表面帶有水漬，在靜置過(guò)程中會(huì)慢慢滲出體液，且料筐、料架等載具均為鏤空結(jié)構(gòu)，混合液體不斷滲往地面。即使有地漏也無(wú)法保障積水排凈，所以地面基本處于濕滑狀態(tài)，容易造成AMR打滑。

（3）預(yù)冷庫(kù)溫度在0~5℃之間，為盡可能的控制能耗，預(yù)冷庫(kù)空間有限；在保證庫(kù)容的前提下，供AMR運(yùn)行的通道緊湊苛刻，多車交匯難度大。

解決方案

項(xiàng)目主要包含叉取型AMR、料箱式RGV等設(shè)備及iWMS、WCS、ICS、RCS等系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)用戶的大力支持，華睿前、后端共同攻堅(jiān)克難，成功實(shí)現(xiàn)在低溫高濕的惡劣場(chǎng)景下全自動(dòng)入庫(kù)、存儲(chǔ)、出庫(kù)等流程，打造出一套軟硬件結(jié)合的高效、精準(zhǔn)、穩(wěn)定的生鮮行業(yè)冷庫(kù)解決方案。

整體架構(gòu)如圖3所示：

圖3 副產(chǎn)品預(yù)冷庫(kù)物流系統(tǒng)整體架構(gòu)

客戶業(yè)務(wù)層ERP主要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息的下發(fā)和接收，MES主要負(fù)責(zé)輸送線的調(diào)度和產(chǎn)品信息的傳遞；業(yè)務(wù)層內(nèi)還包含華睿的iWMS，主要用于預(yù)冷庫(kù)內(nèi)的庫(kù)存管理和出入庫(kù)的任務(wù)分配。

調(diào)度層包含ICS、WCS、RCS，ICS負(fù)責(zé)第三方系統(tǒng)的對(duì)接，WCS倉(cāng)庫(kù)控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)倉(cāng)儲(chǔ)配套設(shè)備的調(diào)度；RCS機(jī)器人調(diào)度系統(tǒng)，負(fù)責(zé)AMR設(shè)備的調(diào)度。

設(shè)備層主要由AMR、倉(cāng)儲(chǔ)配套設(shè)備RGV、物流設(shè)備組成。

預(yù)冷庫(kù)布局如下圖4所示：

圖4  預(yù)冷庫(kù)布局示意圖

整體作業(yè)流程示意如下圖5所示，其中各個(gè)系統(tǒng)模塊分別承擔(dān)了不同的內(nèi)容。

圖5  整體作業(yè)流程圖

主要挑戰(zhàn)項(xiàng)如下：

①人工將清洗的產(chǎn)品搬運(yùn)上輸送線；

②輸送線輸送產(chǎn)品進(jìn)入預(yù)冷庫(kù)；

③RGV自動(dòng)取產(chǎn)品料筐碼放在移動(dòng)大料架上；

④AMR將裝滿的大料架搬運(yùn)入庫(kù)內(nèi)進(jìn)行存儲(chǔ)；

⑤當(dāng)有出庫(kù)需求時(shí)，AMR將裝滿預(yù)冷產(chǎn)品的大料架搬運(yùn)至出庫(kù)RGV處；

⑥RGV自動(dòng)取產(chǎn)品料筐放在出庫(kù)輸送線上；

⑦輸送線輸送產(chǎn)品出預(yù)冷庫(kù)；

⑧人工將預(yù)冷的產(chǎn)品搬運(yùn)下線并且打包發(fā)貨。

機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)突破

1. 高濕高溫差場(chǎng)景下導(dǎo)航激光自動(dòng)霧氣檢測(cè)技術(shù)

項(xiàng)目發(fā)明了一種導(dǎo)航激光自動(dòng)霧氣檢測(cè)技術(shù)，研發(fā)了霧氣檢測(cè)方去及裝置，結(jié)合2D導(dǎo)航激光傳感器，實(shí)現(xiàn)水霧強(qiáng)度檢測(cè)和定位導(dǎo)航，提升了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

預(yù)冷庫(kù)為低溫高濕的環(huán)境，在預(yù)冷庫(kù)開(kāi)門，或者通風(fēng)管道換氣時(shí)，會(huì)因溫差大形成霧氣。形成的水霧會(huì)遮擋導(dǎo)航激光的掃描視野，導(dǎo)致激光掃描到很少的定位特征，甚至完全掃描不到定位特征，對(duì)導(dǎo)航定位產(chǎn)生了極大干擾。因此，需要對(duì)預(yù)冷庫(kù)中出現(xiàn)大量霧氣的情況進(jìn)行檢測(cè)，然后調(diào)整融合導(dǎo)航定位方案，避免影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。

采用復(fù)用機(jī)器人自身配置的2D導(dǎo)航激光傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)環(huán)境中是否存在過(guò)量水霧，抑制水霧對(duì)2D激光特征匹配的干擾，并根據(jù)水霧強(qiáng)度自適應(yīng)調(diào)整導(dǎo)航策略，提升移動(dòng)機(jī)器人的定位魯棒性，大大改善了預(yù)冷庫(kù)內(nèi)由于開(kāi)關(guān)門或溫度差而造成霧氣時(shí)的系統(tǒng)穩(wěn)定性。

2. 高濕環(huán)境下的高精度取放貨技術(shù)

項(xiàng)目發(fā)明了一種高濕環(huán)境下的移動(dòng)機(jī)器人和貨架精準(zhǔn)定位技術(shù)，基于導(dǎo)航激光的庫(kù)位與棧板點(diǎn)標(biāo)定、自動(dòng)貨架偏移檢測(cè)和單舵輪打滑檢測(cè)技術(shù)，自動(dòng)矯正移動(dòng)機(jī)器人和貨架的位姿，解決貨物取放的對(duì)準(zhǔn)難題，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行精度。

移動(dòng)機(jī)器人在高濕環(huán)境中工作時(shí)，更容易發(fā)生打滑現(xiàn)象，影響運(yùn)行精度及取放貨精度。尤其是肉食預(yù)冷庫(kù)場(chǎng)景，因食品安全要求，機(jī)器人叉齒表面使用平滑的不銹鋼材質(zhì)，而血水、油污導(dǎo)致貨架與叉齒之間、輪子與地面之間極易發(fā)生滑動(dòng)。因此，需要針對(duì)該現(xiàn)象設(shè)計(jì)高精度取放貨方案，防止因打滑、點(diǎn)位不準(zhǔn)等問(wèn)題造成對(duì)接失敗。

采用自動(dòng)庫(kù)位標(biāo)定技術(shù)，能夠同時(shí)準(zhǔn)確識(shí)別計(jì)算多個(gè)庫(kù)位的位置，提升實(shí)施效率；采用自動(dòng)檢測(cè)貨架偏移技術(shù)，實(shí)時(shí)識(shí)別貨架中心位置，對(duì)油水、加減速造成的貨架滑動(dòng)偏移自動(dòng)糾偏補(bǔ)償；打滑檢測(cè)及自適應(yīng)調(diào)整方案，在車體發(fā)生打滑后及時(shí)檢測(cè)，并控制車體快速回到預(yù)定路徑。提升了整個(gè)系統(tǒng)在高濕環(huán)境下的運(yùn)行及取放貨精度。

3. 極窄通道多車路徑規(guī)劃技術(shù)

項(xiàng)目采用了一種AGV車輛路徑規(guī)劃方法，研發(fā)了極窄通道下多車協(xié)同路徑規(guī)劃和自適應(yīng)技術(shù)，解決了冷庫(kù)的極窄通道運(yùn)行的難題，提高了調(diào)度效率。

在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，由于地面濕滑導(dǎo)致的車輛打滑等不可抗拒因素，或者人為干預(yù)機(jī)器人的原因，移動(dòng)機(jī)器人經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不在地圖的拓?fù)渎肪€上的情況，如果需要人為去恢復(fù)會(huì)存在操作麻煩的問(wèn)題，而且會(huì)影響車間移動(dòng)機(jī)器人自動(dòng)化作業(yè)效率。

此外，在極窄通道中識(shí)別貨物或者庫(kù)位之后，因?qū)幽繕?biāo)實(shí)際位置與理想位置存在一定偏差，也需要設(shè)備自主規(guī)劃一條路徑進(jìn)行對(duì)接。因通道空間有限，障礙物信息、其它車輛的位姿信息，都會(huì)對(duì)路徑規(guī)劃提出挑戰(zhàn)，需要讓機(jī)器人在窄通道空間內(nèi)具備自主路徑規(guī)劃能力。

采用先驗(yàn)的通道寬度地圖、實(shí)時(shí)的激光傳感器信息和其他設(shè)備的位姿信息，規(guī)劃出一條無(wú)碰撞的、符合移動(dòng)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型的路徑，使得機(jī)器人能夠在有限的通道空間內(nèi)自主回到預(yù)定的軌道線上或者完成既定的自主規(guī)劃任務(wù)，提供多車同時(shí)調(diào)度與規(guī)劃的能力，極大的提升了工業(yè)環(huán)境下的多車作業(yè)效率。

項(xiàng)目效果

為了應(yīng)對(duì)復(fù)雜惡劣的環(huán)境和比較高的存儲(chǔ)節(jié)拍，整個(gè)系統(tǒng)在車體設(shè)計(jì)、異常處理、實(shí)施部署、高精度取放貨、高效路徑規(guī)劃等方面做出了全面的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)與優(yōu)化。項(xiàng)目成功應(yīng)用于M公司的6大廠區(qū)預(yù)冷庫(kù)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品入庫(kù)、存儲(chǔ)、出庫(kù)的無(wú)人化與智能化，提高了出入庫(kù)的準(zhǔn)確性；提升了管理效率；降低了冷庫(kù)的運(yùn)營(yíng)成本和管理成本；替代人工在低溫高濕環(huán)境下長(zhǎng)期作業(yè)，改善了員工工作環(huán)境。一系列應(yīng)用效果收到了用戶好評(píng)。

此次榮獲浙江省首臺(tái)（套）榮譽(yù)的自適應(yīng)智能機(jī)器人搬運(yùn)系統(tǒng)是智能化冷庫(kù)管理的重要組成部分，不僅能促進(jìn)智能化技術(shù)在冷庫(kù)管理領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，更能推動(dòng)冷庫(kù)管理的數(shù)字化、智能化和自動(dòng)化。

華睿科技是一家專注于機(jī)器視覺(jué)與移動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的專業(yè)性公司。布局全球市場(chǎng)，聚焦智能制造和智能物流，業(yè)務(wù)已覆蓋超過(guò)30個(gè)國(guó)家及地區(qū)。華睿科技依托在工業(yè)領(lǐng)域多年的 AI 技術(shù)積累和其建立的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，以技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)公司的發(fā)展，不斷為全球客戶提供更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品方案和專業(yè)的服務(wù)，助力工業(yè)數(shù)字化，成為領(lǐng)先的一站式機(jī)器視覺(jué)和移動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)品與解決方案提供商。

浙江華睿科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱：華睿科技），是一家專注于機(jī)器視覺(jué)與移動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的專業(yè)性公司。聚焦智能制造和智能物流，一直堅(jiān)持圍繞客戶需求，為客戶降本創(chuàng)造價(jià)值，讓工廠更智能。

華睿科技作為一家國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，始終堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新，研發(fā)人員占比超過(guò)60%，專利申請(qǐng)近300件。在嵌入式軟件、圖像優(yōu)化、識(shí)別算法、網(wǎng)絡(luò)傳輸、導(dǎo)航定位、調(diào)度及運(yùn)動(dòng)控制等技術(shù)領(lǐng)域，均處于業(yè)界領(lǐng)先水平。

華睿科技產(chǎn)品與解決方案廣泛應(yīng)用物流、汽車、3C、鋰電、光伏和醫(yī)藥等行業(yè)，機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品包含工業(yè)相機(jī)、線掃相機(jī)、智能相機(jī)、智能傳感器、3D工業(yè)相機(jī)和鏡頭等系列產(chǎn)品，主要用于讀碼識(shí)別、缺陷檢測(cè)、測(cè)量和定位，為客戶提供產(chǎn)品一站式采購(gòu)；移動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)品包含潛伏、牽引、叉取和分揀等機(jī)器人，主要用于物流倉(cāng)庫(kù)和物料搬運(yùn)，為物流搬運(yùn)提供端到端的智能解決方案。

華睿科技依托在工業(yè)領(lǐng)域多年的AI技術(shù)積累和其建立的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈，以技術(shù)優(yōu)勢(shì)引領(lǐng)公司的發(fā)展，不斷為全球客戶提供更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和更專業(yè)的服務(wù)，助力工業(yè)數(shù)字化，成為工業(yè)智能效率專家。