項目簡(jiǎn)介

物流倉儲業(yè)向來(lái)被視為是需要大量依賴(lài)人力來(lái)處理商品與貨物的產(chǎn)業(yè)。隨著(zhù)科技的進(jìn)步，已有越來(lái)越多的業(yè)者開(kāi)始導入可降低人力需求又可提升倉儲效率的搬運機器人來(lái)完成貨物入出庫作業(yè)。像是可充分利用垂直空間以便高密度儲存貨物的立體倉庫或是環(huán)境惡劣易對人體造成健康傷害的超低溫倉庫，都能通過(guò)搬運機器人讓貨物移動(dòng)更迅速也更便捷。

而在偌大倉庫內的眾多機器人要能有條不紊地在貨架間來(lái)回穿梭運送貨物，或者在零下的極低溫環(huán)境下正常運行，其所采用的嵌入式計算機扮演著(zhù)關(guān)鍵角色。以近幾年來(lái)備受關(guān)注的四向穿梭機器人來(lái)說(shuō)，由于可以橫向和縱向軌道任意行駛，使其路徑規劃與調度系統的設計本就相當復雜，若采用了穩定性不佳的計算機，不僅會(huì )影響穿梭機器人運行的順暢度，一旦計算機發(fā)生宕機問(wèn)題則會(huì )讓穿梭機器人卡在軌道上動(dòng)彈不得，而產(chǎn)品頻頻故障更會(huì )增加售后服務(wù)的維修成本，亦會(huì )損及機器人制造商的公司商譽(yù)。

圖1 物流倉儲專(zhuān)用四向穿梭機器人

保障四向穿梭機器人可靠運行

研華的UNO-2372G是一款尺寸緊湊且穩定可靠的嵌入式計算機。精巧機身設計讓這款工業(yè)級箱型計算機非常適合安裝在空間有限的搬運機器人內；而強固特性與寬溫特色則使其擁有絕佳的可靠度與耐用度。因此，不論是在嚴苛環(huán)境或低溫狀態(tài)下，UNO-2372G都能穩妥地執行系統程序，從而為四向穿梭機器人可靠運行提供有力的保障。

（1）系統需求

國內一家提供全自動(dòng)智能密集倉儲解決方案的高科技公司，自主研發(fā)了四向穿梭機器人、冷凍庫專(zhuān)用機器人、堆垛式搬運機器人、轉軌搬運機器人、重型搬運機器人等多款可以高效輸送貨物的軌道式搬運車(chē)（Rail Guide Vehicle；RGV）。該公司之前是以?xún)惹蹲孕薪M裝計算機來(lái)控制RGV，但始終無(wú)法達到其預期的執行效果，有時(shí)還會(huì )出現卡頓現象而需要重啟計算機。為了提升效能并解決卡頓問(wèn)題，該公司打算為正在開(kāi)發(fā)的第三代穿梭機器人選購新的嵌入式計算機。

該公司的第三代穿梭機器人是為低溫物流中心所設計的產(chǎn)品。由于這款穿梭車(chē)的外型扁平猶如托盤(pán)，使其內部空間相當局促，但它仍需配置多種硬件裝置（包括計算機、電池、微控制器、無(wú)線(xiàn)客戶(hù)端等等）才能按上位系統下達的命令運送貨物。 因此，該公司對新的嵌入式計算機提出了以下需求：

• 內建Intel Atom四核芯處理器以提供足夠的運算性能；

• 小巧體積以切合有限的安裝空間；

• 支持寬溫使穿梭機器人可在冷凍倉庫內穩定運作；

• 以較佳的硬件設計、以及抗振與抗沖擊能力強化穩定性與安全性；

• 提供多種I/O接口來(lái)連接各種硬件裝置，如：觸控屏幕、微控制器、鼠標、鍵盤(pán)、二維條形碼掃瞄器、無(wú)線(xiàn)客戶(hù)端等。

（2）系統概述

研華高效能嵌入式計算機UNO-2372G可滿(mǎn)足這家機器人制造廠(chǎng)商對硬件平臺的高穩定度要求。以螺絲鎖固方式將UNO-2372G安裝于冷凍庫專(zhuān)用的四向穿梭機器人內，該計算機即可對上接收調度軟件的指令、對下控制機器人內的微控制器等硬件裝置來(lái)執行搬運作業(yè)。而在執行搬運貨物的過(guò)程中以及完成搬運作業(yè)時(shí)，UNO-2372G都會(huì )傳送穿梭機器人的目前所在位置與相關(guān)信息給上位系統，讓管理者可以實(shí)時(shí)掌握機器人狀態(tài)與運送進(jìn)度。

搭載Intel Atom E3845處理器的UNO-2372G是款低功耗、高性能的運算平臺。除了能游刃有余地處理四向穿梭機器人的搬運作業(yè)之外，這款箱型計算機的尺寸亦相當纖薄緊湊（僅150×105×35mm），因為占用空間不大，所以非常適合嵌入此項目的托盤(pán)式穿梭機器人內。其較寬的作業(yè)溫度范圍（-20°C~60°C）則可確保系統在零下20度的低溫物流中心仍能維持正常運作。無(wú)風(fēng)扇與無(wú)內部纜線(xiàn)設計、符合IEC之防振和抗沖擊性國際規范、以及采用耐用性高的鋁合金機殼等特色亦讓UNO-2372G擁有絕佳的強固性與穩定性。

此外，UNO-2372G提供包括RS232/422/485、USB、RJ45、HDMI等多種I/O接口，讓設計者可以靈活的配置與整合所需的裝置。此項目就以串行埠來(lái)連接機器人內的微控制器、以網(wǎng)絡(luò )端口接無(wú)線(xiàn)客戶(hù)端、HDMI端口接小型觸控屏幕，而USB端口既可連接掃瞄器來(lái)讀取入出庫單據上的二維條形碼，亦可方便工程師外接鼠標與鍵盤(pán)來(lái)為機器人進(jìn)行調試。

圖2 系統架構圖

總結

在倉儲物流應用領(lǐng)域，單調枯燥、繁瑣易出錯的工作，以及作業(yè)環(huán)境惡劣、對人體健康危害較大的場(chǎng)域，未來(lái)都將可能由機器人代勞。而嵌入式計算機的穩定性則決定了機器人能否迅速便捷地完成使命。

研華UNO系列的多款無(wú)風(fēng)扇嵌入式計算機能為機器人提供可靠運行的運算平臺，而且不論是在高密度的立體倉庫或低溫的冷凍倉庫等的應用場(chǎng)所。像是此項目所采用的具強固與穩定特色的小尺寸UNO-2372G就讓冷凍倉庫專(zhuān)用的四向穿梭機器人可穩定地執行搬運工作，同時(shí)研華的技術(shù)團隊還以客制化服務(wù)協(xié)助系統設計者解決了兼容性問(wèn)題。導入至今，該機器人的運作一直都很順暢，因此讓這家機器人制造商擺脫了令其困擾的系統卡頓與計算機重開(kāi)機等問(wèn)題，進(jìn)而減少了需要經(jīng)常提供維修服務(wù)的麻煩，亦促使該公司決定在其它機器人的升級改版計劃中也采用研華UNO系列的計算機，以提升其產(chǎn)品的穩定性與市場(chǎng)競爭力。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年11月刊