近些年来,5G技术的应用创新层出不穷,在传统制造业领域更是尤为突出。作为新一代移动通信技术,5G技术既切合了传统制造企业智能制造转型对无线网络的应用需求,又满足了工业网络环境下设备互联和远程交互的应用需求。从仓库管理到物流配送均需要广覆盖、深覆盖、大连接、低功耗、低成本的通信技术,5G网络能很好地满足这类需求。
自动化立体仓库是物料搬运、仓储科学的一门综合科学技术工程,它以高层立体货架为主要标志,以成套先进搬运设备为基础,以先进的计算机控制技术为主要手段,高效率地利用空间、时间和人力进行出入库管理。把自动化立体仓库技术应用到货物流通领域中,能极大地提高货物流通效率,减轻工作人员的劳动强度。
下面以某项目为例,介绍5G技术赋能AMR在仓储物流系统中的应用。
某仓储物流系统是以自动化立体仓库为核心,包括货架系统、堆垛机系统、托盘输送系统、AMR智能搬运系统、WMS系统、WCS系统等部分,实现货物的自动输送转运、自动入库仓储、自动出库配发的自动化物流流程。
总体规划布局如图1所示。
本项目AMR运行区域约1200平方米,为2F立库和2F2～6车间之间的连廊,主要由AMR潜伏式机器人在5个车间和立库之间实现货物或材料的周转和入出库作业。
基于目前立库和厂房的布局以及连廊的搬运流程,本项目采用RCS和AMR潜伏式机器人,实现各车间和立库之间物料的自动化搬运,提升了车间之间的内物流效率,实现了车间内的人力降本和作业规范。
AMR外形图如图2所示。
针对传统移动机器人采用Wi-Fi远控信号时延大、稳定性差以及覆盖弱等弊端,AMR潜伏式机器人推出搭载高性能工业级5G无线模组的5G系列,可适应更复杂、更严苛的工业场景。
全网通,支持中国电信、中国移动、中国联通等运营商的通信网络,支持SA/NSA网络选择,帮助客户灵活接入不同的5G模式网络。
5G无线模组无线理论下行速率可达2Gbps,上行速率230Mbps,具备低延时、高带宽、大连接传输等特性,能带来更宽广的网络覆盖性、更稳定的网络连接以及更高效的数据传输,极大提升了移动机器人在数据漫游环境下运行的稳定性。
本项目采用的移动机器人为5G定制版,AMR运行区域覆盖关联中国移动5G专用网络资源,共关联5G基站2个、共享式UPF设备2套。
通过高速5G通信网络进行数据信息交互,数据链接更加稳定,在多车间、跨厂房的AMR搬运作业中,极大地减少了由于网络漫游造成数据丢包及平台失联,提高了AMR在网络环境下运行的稳定性。
立库前由于空间原因只能走单通道,所以设置几个避让点,如图4所示。车间前的连廊可以设置三个通道,每个车间前有一个入口和出口,如图5所示。
(1）上层WMS系统下发满托出库任务给RCS系统,包括起始点位和终点点位,RCS系统调度就近AMR前往立库前的等待点。
(2)RCS系统反馈是否可以进入信号给立库WMS系统,WMS系统检测到立库出口有满托盘并反馈给RCS系统可以进入。
(3)RCS系统调度空闲AMR进入,举升托盘并搬运至目标点位即车间的入口。
(4)AMR前往车间入口前的等待点,流程同（2）。
(5)AMR释放掉执行其他任务或者前往暂存区暂存或者去充电。
(6）若产生空托盘,待叠盘机叠盘之后,车间输送线WCS系统下发反空任务给RCS系统,RCS系统调度AMR将空托盘搬运至立库。
(7）若产生余托,则由人工使用终端和手持触发搬运任务,搬运信号给到WMS系统,WMS系统下发给RCS系统,RCS系统调度AMR将余托返回至立库。
(1）自主定位导航,采用惯性导航、视觉导航、SLAM导航（开角：260°）等技术实现精确定位。
(2）柔性运动控制,采用双轮差速驱动,支持前进、后退、旋转等运动控制,运动过程平滑柔顺。
(3）智能电源管理,支持多等级电量阀值控制,低电量时自主充电,完成充电后自主返回工作。
(4）多重安全防护,支持前远距离检测、前近距离检测、前/后碰撞检测、前/后急停按钮等多级安全防护,实现安全可靠的运动控制。
(5）大型货物搬运,支持1500kg货物举升、搬运、旋转、下放。
(6）设备状态指示,通过状态指示灯、显示屏、提示电量、设备状态等。
(7）无线网络通信,兼容5G网络通信和Wi-Fi,网络覆盖区域无障碍运行。
外来品到达站台后人工码垛在子托盘上（如已经带子托盘则可跳过此部）,并由人工搬运至检验区待检,收货过程中使用手持终端确认相关信息。
完成检验后,人工搬运至入库口输送机,放置于母托盘上并使用手持终端绑定相关产品信息及入库信息,确认后系统自动开始入库作业。
进入到立库存储的货物（如外调成品、重量和尺寸合规的原材料等）由库前输送系统输送至立库站台,由堆垛机插取后自动按照系统指定货物放置货物并反馈作业信息。
进入到楼库的货物（超重原材料等）由库前输送系统输送至楼库提升机提升至2、3、4、5层,2层货物由AMR接驳,3、4、5层货物由人工叉车对接。
超规超限货物由人工使用电梯提升至3、4、5层进行存储,系统记录相关信息。
系统下达原材料出库指令后,立库内原材料由堆垛机搬运至2层出库平台,楼库内2层原材料由AMR自动取货,3、4、5层人工使用叉车搬运至提升机内降至2层,由AMR自动取货。
AMR接取后通过连廊搬运至车间2层对接口,由输送机接驳后输送至1层、2层供应口,显示相关出库信息,由人工使用叉车将子托盘从母托盘上插下使用并手动确认完成作业。
母托盘自动供应至成品入库口,如成品入库口已经有待命母托盘则输送至叠盘机进行叠垛。
超规超限原材料由人工使用电梯进行搬运,系统记录相关信息。
成品完成子托盘堆码缠膜后,由人工使用叉车搬运至母托盘上并使用手持终端绑定相关信息,并确认入库,系统自动将货物通过输送系统将托盘输送至AMR接驳位,AMR将货物搬运至立库2层入库站台,堆垛机根据系统指令将货物搬运至指定货位并回传信息,完成入库作业。
当车间入库口处没有母托盘时,系统自动触发母托盘补位作业,由拆盘机拆出一个母托盘供应至入库口位置,若拆盘机内空置,则由立库进行补充。
成品或半成品完成子托盘堆码缠膜后,由人工使用叉车搬运至母托盘上并使用手持终端绑定相关信息,并确认货物周转信息,立体仓库系统自动将货物通过输送系统将托盘输送至AMR接驳位,AMR将货物搬运至备用库（2号、3号、4号、5号、6号车间）进行备用储存入库或周转,堆垛机或AMR根据系统指令将货物搬运至指定区域并回传信息,完成入库或周转作业。
连廊各端车间货物（半成品）周转,WMS系统下达半成品周转指令,通过各车间进出货物端实现半成品调剂,半成品不进立库。
系统下发发货出库指令,堆垛机根据指令将货物搬运至一层出库站台,输送系统将货物输送至出库口并在显示屏上显示出库信息,人工使用叉车将货物取走并手动确认完成作业,母托盘自动叠垛,系统完成发货。
所有货型检测不合格或信息不匹配货物原地退回处理。
AMR在5G网络环境下运行,配合低延时率、高时效、低功耗,搭配仓储物流管理系统,提高了运行效率和使用效率,节省了占地面积。5G技术的发展为智能制造领域的应用提供了更好的网络支持和通信保障。
伴随着物流仓储运输智能化时代的到来,AMR相较于传统AGV在技术、应用、自动化程度等方面具有更大优势,越来越受到智慧物流领域的重视,因此5G技术赋能智能制造的发展已成为当今物流智能化研究的重点与热点。
当前传统行业的转型可以看作是自动化升级和信息技术的融合提升,借助5G高速网络,可以实现资源利用、生产效率和经济收益的最大化,可以提升企业在生产、仓储和销售等方面的管理能力,实现所谓的智能制造,使企业在今天竞争激烈的环境下能获得更好的优势。
在工业制造方面,AMR机器人作为智能化的搬运工具,搭配5G技术提高了生产效率,实现了智能制造和自动化生产,完美地解决了生产车间到物流仓库的仓储和配送环节,更高效经济地实现了“黑灯工厂”、无人化管理模式,推动了传统行业的高速高质量发展。
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