Всесторонний автономный мобильный робот (AMR) для умных складов и заводов

1. Обзор решения

Это решение разработано для автоматизированной, точной и эффективной транспортировки стеллажей или материалов в складских условиях. Этот робот интегрирует продвинутую систему многонаправленного перемещения, интеллектуальный механизм подъема и поворота, адаптивное устройство фиксации грузов и комплексную систему восприятия окружающей среды. Он может быть бесшовно интегрирован в автоматизированные склады и умные заводы, значительно повышая логистическую эффективность, снижая затраты на труд и операционные риски.

II. Состав системы и ключевые технологии

Транспортный робот состоит из четырех основных систем: мобильного шасси, поворотного подъемного устройства, адаптивного устройства фиксации и интегрированной системы управления.

1. Мобильное шасси: маневренное многонаправленное движение и устойчивое несущее основание

Шасси служит мобильным основанием робота, оснащенным высокопрочной квадратной базовой платой, интегрированной с корпусом для обеспечения прочности конструкции.

• Система многонаправленного перемещения: оборудовано четырьмя независимо управляемыми сборками колес Mecanum. Каждое колесо приводится в движение отдельным двигателем, что обеспечивает роботу полные возможности омнидирекционного движения — вперед/назад, боковое, диагональное и 360° вращение на месте, обеспечивая исключительную маневренность в ограниченном пространстве.
• Улучшенная система амортизации: две противоположные по диагонали опоры колес оснащены высокопроизводительными амортизаторами. Эти устройства используют шарнирную конструкцию в сочетании с направляющими механизмами (втулка + направляющая колонна) и применяют цилиндрические пружины в качестве демпфирующих элементов, эффективно поглощая вибрации, вызванные неровностями пола, обеспечивая экстремальную устойчивость при движении и операциях подъема.
• Безопасность и вспомогательный дизайн: включает передние и задние бамперы для физической защиты. Верхняя часть корпуса включает доступные отверстия для подъемного механизма. Окна для рассеивания тепла и светопрозрачные панели расположены над колесами, обеспечивая охлаждение двигателей и внутреннее освещение для обслуживания.

2. Поворотное подъемное устройство: точный подъем и регулировка угла

Это устройство действует как "исполнительная рука" робота, вертикально установленная внутри шасси, отвечая за подъем и регулировку груза.

• Двухдвигательный дизайн: работает на принципе передачи "винт-гайка", контролируемый двумя независимыми двигателями:
• Двигатель подъема: приводит подъемное зубчатое колесо, которое взаимодействует с зубчатым кольцом, установленным на нижнем конце винта, вызывая его вращение. Это вращение приводит в действие гайку винта для точного вертикального подъема.
• Двигатель вращения: приводит зубчатое колесо вращения, которое взаимодействует с зубчатым кольцом, интегрированным с гайкой винта. Это приводит верхнюю подъемную пластину к выполнению 360° непрерывного вращения.
• Функциональная интеграция: способен поднимать стеллажи до заданной высоты и регулировать их угол в воздухе, идеально соединяясь с местами хранения различной высоты и ориентации, значительно расширяя диапазон операций.

3. Адаптивное устройство фиксации: интеллектуальное распознавание и надежная фиксация

Это устройство установлено внутри фиксированной рамы, используется для автоматического распознавания и фиксации стеллажа до и после подъема.

• Адаптивная структура: использует поддерживающую раму и адаптивную раму, обе с треугольной коробчатой конструкцией, соединенные вертикальными направляющими. Адаптивная рама может свободно двигаться вертикально, обеспечивая конформное соприкосновение со стеллажом при захвате.
• Электромагнитная фиксация: адаптивная рама оснащена двумя электромагнитами с шариковыми соединениями, позволяющими 360° свободное вращение. Это обеспечивает максимальную площадь контактной поверхности со стеллажом для надежной и надежной фиксации. Электромагниты проходят через отверстия в дверной панели рамы для работы.
• Точное обнаружение: оснащено концевыми выключателями и датчиками приближения для точного обнаружения относительного положения при приближении к стеллажу, направляя шасси для окончательной выравнивания и обеспечивая безошибочный процесс фиксации.

4. Интегрированная система управления и сеть восприятия

Контроллер, служащий "мозгом" робота, интегрирован внутри корпуса, координируя все действия.

• Комплексное восприятие:
• Глубинная камера: используется для идентификации точного 3D-положения стеллажа, направляя первоначальное позиционирование робота.
• Лидар: установлен на передней стороне фиксированной рамы, обеспечивает крупномасштабное обнаружение препятствий спереди и картографирование/навигацию на основе SLAM.
• Многомодульный сенсорный массив: ультразвуковые и фотоэлектрические датчики смешаны по обе стороны корпуса. Анализируя изменения показаний датчиков, система может идентифицировать препятствия различных размеров, предоставляя дополнительную защиту для ближних слепых зон.
• Человеко-машинное взаимодействие (HMI): включает кнопки аварийного останова и индикаторы состояния для обеспечения безопасности эксплуатации и отображения текущего состояния оборудования в реальном времени.

III. Интеллектуальный рабочий процесс

1. Назначение задачи и позиционирование: получив команду системы, робот использует лидар для навигации к целевой области стеллажа. Точное окончательное позиционирование достигается с помощью глубинной камеры.
2. Точное выравнивание и калибровка: робот перемещается под стеллаж. Датчики адаптивного устройства фиксации активируются, производя тонкие регулировки для обеспечения оптимального выравнивания со стеллажом.
3. Адаптивная фиксация: после выравнивания электромагниты включаются, прочно прикрепляясь к указанным точкам на стеллаже, закрепляя груз.
4. Подъем и регулировка угла: активируется поворотное подъемное устройство. Двигатель подъема плавно поднимает стеллаж над землей. Затем двигатель вращения регулирует угол стеллажа в соответствии с требованиями места назначения.
5. Интеллектуальная транспортировка: робот перевозит стеллаж по запланированному пути к месту назначения. Активное избегание препятствий осуществляется на протяжении всего пути с использованием лидара и сенсорного массива.
6. Разгрузка и возврат: по достижении целевой точки подъемное устройство опускает стеллаж на место, и электромагниты выключаются и освобождают. Робот затем переходит к следующей задаче или возвращается в зону ожидания.

IV. Ключевые преимущества

• Максимальная гибкость: шасси с многонаправленным перемещением позволяет гибкое движение в любом направлении, значительно уменьшая радиус поворота и улучшая использование пространства и операционную эффективность.
• Высокий уровень интеллектуальности: интеграция глубинного зрения, лидара и множества датчиков обеспечивает полную автоматизацию от идентификации и позиционирования до захвата и избегания препятствий, предлагая высокую степень интеллектуальности.
• Исключительная устойчивость: уникальная конструкция амортизации эффективно фильтрует удары, в сочетании с методом электромагнитной фиксации, обеспечивая стабильную транспортировку без смещения для ценных или хрупких товаров.
• Мощная функциональность: интеграция функций перемещения, подъема и вращения в одном устройстве позволяет одному машине выполнять несколько задач и покрывать потребности в транспортировке на большие расстояния и в многоцелевых условиях в сложных складских средах.
• Бесшовная интеграция автоматизации: стандартизированные интерфейсы системы управления позволяют легко интегрироваться с верхнеуровневыми системами управления складом (WMS) и системами управления складом (WCS), делая это решение идеальным для создания "безлюдных" заводов и автоматизированных систем хранения.