上世紀(jì)60年代，貨物運輸集裝箱化逐漸發(fā)展興盛并成為現(xiàn)代運輸業(yè)的重要組成部分。基于高運輸量、加快貨物周轉(zhuǎn)與流通速度、節(jié)約包裝材料等優(yōu)勢，貨物集裝箱運輸已占到世界雜貨運輸量的四分之一。

貨物運輸集裝箱化從目的上來說，就是要實現(xiàn)加快運輸速度、降低運費；而隨著世界經(jīng)濟發(fā)展步伐越來越快，集裝箱內(nèi)裝卸貨物環(huán)節(jié)無論是采用人工還是純機械裝卸的方式，都成為了降本增效的阻礙。

人工OR機械裝卸集裝箱內(nèi)裝卸貨物“bug”重重

招人難基本上是所有體力勞動崗位面臨的最大困境，集裝箱貨物裝卸就屬勞力密集型工作，而這些崗位往往又對人的身體有著一定的損害，即使提高工人工資，問題也只是暫時緩解得不到有效解決；其次人工裝卸效率提升上限較低。

因此，大部分企業(yè)嘗試用純機械（叉車）或者混合裝卸（人工加機械）來取代完全的人工作業(yè)，以革新生產(chǎn)工具的方式來提升生產(chǎn)效率，雖然在某種程度上可以達(dá)到提升效率的目的，但這兩種作業(yè)方式又產(chǎn)生了新問題。

一方面，機械裝卸方式需要事先將貨物事放置在托盤，雖然實現(xiàn)了碼垛單元化，但貨物裝在集裝箱之中由于貨物底部由托盤承載，占據(jù)了很大的空間，且貨物上方要便于叉車的裝卸會預(yù)留出一部分空間，導(dǎo)致裝載完成后集裝箱內(nèi)部上方的空間沒有得到充分利用。

另一方面，受叉車操作人員的操作熟練程度不同的影響，機械裝卸貨物的效率以及對貨物的損壞率差異較大，無形中增加了運輸?shù)目偝杀尽?/p>

為盡可能擺脫人力缺失的影響，降低集裝箱貨物裝卸的成本，提高集裝箱貨物裝卸的效率和裝卸人員及貨物的安全性，基于省力化、順暢化、短距化、單元化、連續(xù)化、人性化等原則，隆深機器人設(shè)計了用于集裝箱自動裝卸貨物的機器人代替現(xiàn)有的集裝箱貨物裝卸方式。

▲隆深機器人集裝箱機器人裝卸解決方案

據(jù)悉，隆深機器人集裝箱機器人裝卸解決方案集成了箱管控系統(tǒng)、AGV與川崎拆裝/裝卸機器人、傳輸帶等物理設(shè)備，用于集裝箱內(nèi)部箱式貨物的高效自動裝卸，該解決方案按功能可劃分為箱外拆垛、貨物輸送、箱內(nèi)碼垛三大模塊。

集裝箱機器人裝卸解決方案——破解物流自動化“最后一米”難題

集裝箱機器人裝卸解決方案在集裝箱內(nèi)實現(xiàn)自動裝箱碼垛時，關(guān)鍵動作點包括：

AGV在集裝箱內(nèi)的定位，對碼垛基準(zhǔn)位置進(jìn)行定位控制；

機器人箱內(nèi)碼垛過程中對實時工作位置的識別，并調(diào)整自身運動軌跡；

碼完一整層后AGV后退，再次對碼垛基準(zhǔn)點進(jìn)行定位；

根據(jù)AGV定位偏差調(diào)整機器人參考坐標(biāo)系。

因此，隆深機器人必須解決在密閉而有限的工作空間內(nèi)：機器人實時運動軌跡規(guī)劃，避免機器人、貨物、集裝箱三者之前的干擾與影響；在動態(tài)過程中實現(xiàn)貨物的合理堆放，避免集裝箱內(nèi)空間的浪費；AGV的高精度定位問題等。

據(jù)了解，在整個工作過程中，機械臂完成每一次抓取、堆放動作后，貨物的空間坐標(biāo)位置和機器人的動作軌跡都發(fā)生了實時變化，隆深機器人開發(fā)的小空間大負(fù)載機械臂軌跡規(guī)劃，可以將貨物的尺寸與機械臂初始的運動軌跡進(jìn)行融合，作為搬運貨物時機械臂軌跡規(guī)劃的依據(jù)，保證機器人工作的順暢化、短距化、連續(xù)化，避免貨物與集裝箱的干涉，導(dǎo)致機器人或者集裝箱受到損壞。

同時，隆深機器人開發(fā)的三維堆疊路徑規(guī)劃系統(tǒng)，基于集裝箱尺寸和內(nèi)部空間的固定性，其在規(guī)劃箱子堆放路徑時，用戶只要輸入相應(yīng)的箱子尺寸，路徑規(guī)劃系統(tǒng)就會做出相應(yīng)的三維規(guī)劃，對集裝箱空間進(jìn)行充分的利用，同時結(jié)合機械臂抓取貨物的軌跡規(guī)劃，計算出最適合的三維堆疊方式；避免存儲空間的浪費，從而大大提高貨物存儲運輸?shù)臄?shù)量。

AGV的高精度定位事實上是整個解決方案的基礎(chǔ)。一方面，當(dāng)AGV進(jìn)入集裝箱內(nèi)部時，裝有機械臂的一端與貨物之間要保持合適的距離，便于機器人對貨物的抓取；同時小車兩側(cè)需要與集裝箱兩側(cè)保證最低安全距離，不產(chǎn)生碰撞，當(dāng)一排貨物卸載完畢后，控制系統(tǒng)可以根據(jù)提前輸入的貨物的尺寸控制小車前進(jìn)相應(yīng)的距離，保證貨物的實時抓取。

在整個方案設(shè)計過程中，隆深機器人采用數(shù)字孿生技術(shù)，對集裝箱、機器人、紙箱夾具、紙箱、推板、傳輸帶、AGV等進(jìn)行虛擬建模，對川崎機器人裝箱過程進(jìn)行動態(tài)仿真，實現(xiàn)虛擬空間與實物裝箱的聯(lián)動控制。

基于此，隆深機器人集裝箱機器人裝卸解決方案最終實現(xiàn)了集裝箱的自動碼垛，徹底代替人工進(jìn)行24小時碼垛工作：不僅可以解放勞動力，提高生產(chǎn)效率，還可以為集裝箱貨物完全自動化裝車作業(yè)的不斷發(fā)展提供參考。

該解決方案應(yīng)用之后，大大提高了生產(chǎn)效率：之前人工的工作效率為2.5h/柜，機器人可以達(dá)到1h/柜，隆深機器人認(rèn)為機器人自動裝車系統(tǒng)融合了3D視覺識別與定位、軌跡規(guī)劃、碼垛算法等多項關(guān)鍵技術(shù)，將代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工裝車，是解決物流自動化行業(yè)“最后一米”難題的關(guān)鍵，可廣泛應(yīng)用于物流、汽車、家電等行業(yè)。

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