文獻標識碼：B文章編號：1003-0492（2024）07-074-04中圖分類(lèi)號：TP24

★梁占鵬，高澤，劉樂(lè )，陳佳梁，錢(qián)陽(yáng)陽(yáng)（北自所（北京）科技發(fā)展股份有限公司，北京100120）

近些年來(lái)，5G技術(shù)的應用創(chuàng )新層出不窮，在傳統制造業(yè)領(lǐng)域更是尤為突出。作為新一代移動(dòng)通信技術(shù)，5G技術(shù)既切合了傳統制造企業(yè)智能制造轉型對無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的應用需求，又滿(mǎn)足了工業(yè)網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下設備互聯(lián)和遠程交互的應用需求。從倉庫管理到物流配送均需要廣覆蓋、深覆蓋、大連接、低功耗、低成本的通信技術(shù)，5G網(wǎng)絡(luò )能很好地滿(mǎn)足這類(lèi)需求。

自動(dòng)化立體倉庫是物料搬運、倉儲科學(xué)的一門(mén)綜合科學(xué)技術(shù)工程，它以高層立體貨架為主要標志，以成套先進(jìn)搬運設備為基礎，以先進(jìn)的計算機控制技術(shù)為主要手段，高效率地利用空間、時(shí)間和人力進(jìn)行出入庫管理。把自動(dòng)化立體倉庫技術(shù)應用到貨物流通領(lǐng)域中，能極大地提高貨物流通效率，減輕工作人員的勞動(dòng)強度。

下面以某項目為例，介紹5G技術(shù)賦能AMR在倉儲物流系統中的應用。

1　總體方案

某倉儲物流系統是以自動(dòng)化立體倉庫為核心，包括貨架系統、堆垛機系統、托盤(pán)輸送系統、AMR智能搬運系統、WMS系統、WCS系統等部分，實(shí)現貨物的自動(dòng)輸送轉運、自動(dòng)入庫倉儲、自動(dòng)出庫配發(fā)的自動(dòng)化物流流程。

1.1　總體規劃布局

總體規劃布局如圖1所示。

圖1 總體布局圖-AMR運行區域展示

本項目AMR運行區域約1200平方米，為2F立庫和2F2~6車(chē)間之間的連廊，主要由AMR潛伏式機器人在5個(gè)車(chē)間和立庫之間實(shí)現貨物或材料的周轉和入出庫作業(yè)。

基于目前立庫和廠(chǎng)房的布局以及連廊的搬運流程，本項目采用RCS和AMR潛伏式機器人，實(shí)現各車(chē)間和立庫之間物料的自動(dòng)化搬運，提升了車(chē)間之間的內物流效率，實(shí)現了車(chē)間內的人力降本和作業(yè)規范。

1.2　AMR定制項

AMR外形圖如圖2所示。

圖2 AMR外形圖

（1）AMR車(chē)體載重和高度根據需求定制，車(chē)身搭載5G智能模塊，如圖3所示。

圖3 5G智能模塊

針對傳統移動(dòng)機器人采用Wi-Fi遠控信號時(shí)延大、穩定性差以及覆蓋弱等弊端，AMR潛伏式機器人推出搭載高性能工業(yè)級5G無(wú)線(xiàn)模組的5G系列，可適應更復雜、更嚴苛的工業(yè)場(chǎng)景。

（2）支持不同運營(yíng)商的5G網(wǎng)絡(luò )

全網(wǎng)通，支持中國電信、中國移動(dòng)、中國聯(lián)通等運營(yíng)商的通信網(wǎng)絡(luò )，支持SA/NSA網(wǎng)絡(luò )選擇，幫助客戶(hù)靈活接入不同的5G模式網(wǎng)絡(luò )。

（3）高性能工業(yè)級5G無(wú)線(xiàn)模組

5G無(wú)線(xiàn)模組無(wú)線(xiàn)理論下行速率可達2Gbps，上行速率230Mbps，具備低延時(shí)、高帶寬、大連接傳輸等特性，能帶來(lái)更寬廣的網(wǎng)絡(luò )覆蓋性、更穩定的網(wǎng)絡(luò )連接以及更高效的數據傳輸，極大提升了移動(dòng)機器人在數據漫游環(huán)境下運行的穩定性。

（4）5G網(wǎng)絡(luò )+移動(dòng)機器人，強強聯(lián)合，高效穩定

本項目采用的移動(dòng)機器人為5G定制版，AMR運行區域覆蓋關(guān)聯(lián)中國移動(dòng)5G專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )資源，共關(guān)聯(lián)5G基站2個(gè)、共享式UPF設備2套。

通過(guò)高速5G通信網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據信息交互，數據鏈接更加穩定，在多車(chē)間、跨廠(chǎng)房的AMR搬運作業(yè)中，極大地減少了由于網(wǎng)絡(luò )漫游造成數據丟包及平臺失聯(lián)，提高了AMR在網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下運行的穩定性。

1.3　AMR搬運布局展示

立庫前由于空間原因只能走單通道，所以設置幾個(gè)避讓點(diǎn)，如圖4所示。車(chē)間前的連廊可以設置三個(gè)通道，每個(gè)車(chē)間前有一個(gè)入口和出口，如圖5所示。

圖4 立庫前搬運布局

圖5 車(chē)間前搬運布局

1.4　滿(mǎn)托出庫、返空、余托回庫AMR搬運流程

（1）上層WMS系統下發(fā)滿(mǎn)托出庫任務(wù)給RCS系統，包括起始點(diǎn)位和終點(diǎn)點(diǎn)位，RCS系統調度就近AMR前往立庫前的等待點(diǎn)。

（2）RCS系統反饋是否可以進(jìn)入信號給立庫WMS系統，WMS系統檢測到立庫出口有滿(mǎn)托盤(pán)并反饋給RCS系統可以進(jìn)入。

（3）RCS系統調度空閑AMR進(jìn)入，舉升托盤(pán)并搬運至目標點(diǎn)位即車(chē)間的入口。

（4）AMR前往車(chē)間入口前的等待點(diǎn)，流程同（2）。

（5）AMR釋放掉執行其他任務(wù)或者前往暫存區暫存或者去充電。

（6）若產(chǎn)生空托盤(pán)，待疊盤(pán)機疊盤(pán)之后，車(chē)間輸送線(xiàn)WCS系統下發(fā)反空任務(wù)給RCS系統，RCS系統調度AMR將空托盤(pán)搬運至立庫。

（7）若產(chǎn)生余托，則由人工使用終端和手持觸發(fā)搬運任務(wù)，搬運信號給到WMS系統，WMS系統下發(fā)給RCS系統，RCS系統調度AMR將余托返回至立庫。

1.5　AMR功能特性

（1）自主定位導航，采用慣性導航、視覺(jué)導航、SLAM導航（開(kāi)角：260°）等技術(shù)實(shí)現精確定位。

（2）柔性運動(dòng)控制，采用雙輪差速驅動(dòng)，支持前進(jìn)、后退、旋轉等運動(dòng)控制，運動(dòng)過(guò)程平滑柔順。

（3）智能電源管理，支持多等級電量閥值控制，低電量時(shí)自主充電，完成充電后自主返回工作。

（4）多重安全防護，支持前遠距離檢測、前近距離檢測、前/后碰撞檢測、前/后急停按鈕等多級安全防護，實(shí)現安全可靠的運動(dòng)控制。

（5）大型貨物搬運，支持1500kg貨物舉升、搬運、旋轉、下放。

（6）設備狀態(tài)指示，通過(guò)狀態(tài)指示燈、顯示屏、提示電量、設備狀態(tài)等。

（7）無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )通信，兼容5G網(wǎng)絡(luò )通信和Wi-Fi，網(wǎng)絡(luò )覆蓋區域無(wú)障礙運行。

2　物流流程

2.1　外來(lái)品入庫流程

外來(lái)品到達站臺后人工碼垛在子托盤(pán)上（如已經(jīng)帶子托盤(pán)則可跳過(guò)此部），并由人工搬運至檢驗區待檢，收貨過(guò)程中使用手持終端確認相關(guān)信息。

完成檢驗后，人工搬運至入庫口輸送機，放置于母托盤(pán)上并使用手持終端綁定相關(guān)產(chǎn)品信息及入庫信息，確認后系統自動(dòng)開(kāi)始入庫作業(yè)。

進(jìn)入到立庫存儲的貨物（如外調成品、重量和尺寸合規的原材料等）由庫前輸送系統輸送至立庫站臺，由堆垛機插取后自動(dòng)按照系統指定貨物放置貨物并反饋作業(yè)信息。

進(jìn)入到樓庫的貨物（超重原材料等）由庫前輸送系統輸送至樓庫提升機提升至2、3、4、5層，2層貨物由AMR接駁，3、4、5層貨物由人工叉車(chē)對接。

超規超限貨物由人工使用電梯提升至3、4、5層進(jìn)行存儲，系統記錄相關(guān)信息。

2.2　原材料供應車(chē)間出庫流程

系統下達原材料出庫指令后，立庫內原材料由堆垛機搬運至2層出庫平臺，樓庫內2層原材料由AMR自動(dòng)取貨，3、4、5層人工使用叉車(chē)搬運至提升機內降至2層，由AMR自動(dòng)取貨。

AMR接取后通過(guò)連廊搬運至車(chē)間2層對接口，由輸送機接駁后輸送至1層、2層供應口，顯示相關(guān)出庫信息，由人工使用叉車(chē)將子托盤(pán)從母托盤(pán)上插下使用并手動(dòng)確認完成作業(yè)。

母托盤(pán)自動(dòng)供應至成品入庫口，如成品入庫口已經(jīng)有待命母托盤(pán)則輸送至疊盤(pán)機進(jìn)行疊垛。

超規超限原材料由人工使用電梯進(jìn)行搬運，系統記錄相關(guān)信息。

2.3　成品入庫及原料返庫流程

成品完成子托盤(pán)堆碼纏膜后，由人工使用叉車(chē)搬運至母托盤(pán)上并使用手持終端綁定相關(guān)信息，并確認入庫，系統自動(dòng)將貨物通過(guò)輸送系統將托盤(pán)輸送至AMR接駁位，AMR將貨物搬運至立庫2層入庫站臺，堆垛機根據系統指令將貨物搬運至指定貨位并回傳信息，完成入庫作業(yè)。

當車(chē)間入庫口處沒(méi)有母托盤(pán)時(shí)，系統自動(dòng)觸發(fā)母托盤(pán)補位作業(yè)，由拆盤(pán)機拆出一個(gè)母托盤(pán)供應至入庫口位置，若拆盤(pán)機內空置，則由立庫進(jìn)行補充。

2.4　倉儲物流庫區和連廊各端貨物周轉

成品或半成品完成子托盤(pán)堆碼纏膜后，由人工使用叉車(chē)搬運至母托盤(pán)上并使用手持終端綁定相關(guān)信息，并確認貨物周轉信息，立體倉庫系統自動(dòng)將貨物通過(guò)輸送系統將托盤(pán)輸送至AMR接駁位，AMR將貨物搬運至備用庫（2號、3號、4號、5號、6號車(chē)間）進(jìn)行備用儲存入庫或周轉，堆垛機或AMR根據系統指令將貨物搬運至指定區域并回傳信息，完成入庫或周轉作業(yè)。

連廊各端車(chē)間貨物（半成品）周轉，WMS系統下達半成品周轉指令，通過(guò)各車(chē)間進(jìn)出貨物端實(shí)現半成品調劑，半成品不進(jìn)立庫。

2.5　成品發(fā)貨流程

系統下發(fā)發(fā)貨出庫指令，堆垛機根據指令將貨物搬運至一層出庫站臺，輸送系統將貨物輸送至出庫口并在顯示屏上顯示出庫信息，人工使用叉車(chē)將貨物取走并手動(dòng)確認完成作業(yè)，母托盤(pán)自動(dòng)疊垛，系統完成發(fā)貨。

2.6　異常處理流程

所有貨型檢測不合格或信息不匹配貨物原地退回處理。

3　應用前景

AMR在5G網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下運行，配合低延時(shí)率、高時(shí)效、低功耗，搭配倉儲物流管理系統，提高了運行效率和使用效率，節省了占地面積。5G技術(shù)的發(fā)展為智能制造領(lǐng)域的應用提供了更好的網(wǎng)絡(luò )支持和通信保障。

伴隨著(zhù)物流倉儲運輸智能化時(shí)代的到來(lái)，AMR相較于傳統AGV在技術(shù)、應用、自動(dòng)化程度等方面具有更大優(yōu)勢，越來(lái)越受到智慧物流領(lǐng)域的重視，因此5G技術(shù)賦能智能制造的發(fā)展已成為當今物流智能化研究的重點(diǎn)與熱點(diǎn)。

4　結束語(yǔ)

當前傳統行業(yè)的轉型可以看作是自動(dòng)化升級和信息技術(shù)的融合提升，借助5G高速網(wǎng)絡(luò )，可以實(shí)現資源利用、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟收益的最大化，可以提升企業(yè)在生產(chǎn)、倉儲和銷(xiāo)售等方面的管理能力，實(shí)現所謂的智能制造，使企業(yè)在今天競爭激烈的環(huán)境下能獲得更好的優(yōu)勢。

在工業(yè)制造方面，AMR機器人作為智能化的搬運工具，搭配5G技術(shù)提高了生產(chǎn)效率，實(shí)現了智能制造和自動(dòng)化生產(chǎn)，完美地解決了生產(chǎn)車(chē)間到物流倉庫的倉儲和配送環(huán)節，更高效經(jīng)濟地實(shí)現了“黑燈工廠(chǎng)”、無(wú)人化管理模式，推動(dòng)了傳統行業(yè)的高速高質(zhì)量發(fā)展。

作者簡(jiǎn)介：

梁占鵬（1993-），男，內蒙古通遼人，助理工程師，學(xué)士，現就職于北自所（北京）科技發(fā)展股份有限公司，主要從事自動(dòng)化物流系統的項目管理工作。

高　澤（1991-），男，內蒙古呼和浩特人，中級工程師，學(xué)士，現就職于北自所（北京）科技發(fā)展股份有限公司，主要從事自動(dòng)化物流系統的項目管理工作。

劉　樂(lè )（1992-），男，北京人，中級工程師，學(xué)士，現就職于北自所（北京）科技發(fā)展股份有限公司，主要從事自動(dòng)化物流系統的項目管理工作。

陳佳梁（1991-），男，黑龍江大慶人，中級工程師，碩士，現就職于北自所（北京）科技發(fā)展股份有限公司，主要從事自動(dòng)化物流系統的設計工作。

錢(qián)陽(yáng)陽(yáng)（1996-），男，北京人，助理工程師，學(xué)士，現就職于北自所（北京）科技發(fā)展股份有限公司，主要從事自動(dòng)化物流系統的項目管理工作。

參考文獻：

[1] 孫明, 王思元, 謝梓烊, 等. 面向智能物流的自主移動(dòng)機器人(AMR)分析[J]. 大眾標準化, 2021 (6) : 151 - 153.

[2] 陳霏. 面向倉儲物流的AMR機器人視覺(jué)導航技術(shù)研究[D]. 太原: 中北大學(xué), 2024.

摘自《自動(dòng)化博覽》2024年7月刊