交鑰匙揀貨工業機器人單元是DHL第一個完全自動化的系統

在許多傳統的電子商務履行倉庫中，卸載、揀貨和訂單履行功能都是手工執行的。為了實現這一過程的自動化，同時節省時間和金錢，DHL在荷蘭白令海峽的倉庫位置上尋求了機器人機器視覺專家Robomotive的幫助實現這一目標。

為了實現機器人從托盤和流架到輸送機的三維拾取和放置箱子的目標，RoboMotive開發了專有的對象和特征識別軟件，并與Zivid的Zivid One 3D機器視覺攝像頭配套使用。

圖1:robom公司的系統使用一個機器人安裝的Zivid 3D攝像機進行導航，并使用一個真空夾持器將盒子移動到傳送帶上。

robom公司首席執行官邁克爾?弗米爾解釋說：“這些年來，我測試了很多相機，從游戲相機到工業相機，我還長期使用3D激光三角測量傳感器。”“但這些傳感器的成本要高出兩到三倍，需要大量的校準工作。通過Zivid，我們在VISION 2016上看到了它們，并在測試時立刻愛上了這款相機，因為它需要更少的校準，速度更快，拍攝的圖像分辨率更高。”

在操作過程中，在線油墨訂單導致DHL倉庫管理系統將訂單存儲架或托盤位置發送給機器人控制器，機器人控制器發出命令將機器人移動到正確的位置。接下來，安裝在機器人手臂末端工具上的3D攝像機使用白色LED燈在場景上投射出一系列圖案。該系統通過集成攝像頭觀察光帶的變形，以3D方式重建場景并生成點云，robom公司的專有軟件通過分析點云來識別盒子之間的間隙，并向機器人提供x、y和z坐標。然后，機器人用真空夾取裝有訂單的盒子，將其移動到傳送帶上，傳送帶上有來自意大利博洛尼亞的條形碼掃描儀;確保放置了適當的庫存管理單元（SKU）。

圖2:DHL在荷蘭的倉庫使用該系統移動打印機墨盒盒

該系統具有靈活性，因為它能夠承受沖擊和振動，因此可以將攝像頭集成到機器人手臂的末端。 Zivid的3D攝像機的防護等級為IP65，并根據IEC60068-2-27標準進行測試，該標準包括隨機沖擊，正弦振動和頻率掃描，以解決機器人安裝和惡劣的工作環境問題。

“在這個應用中，將［工廠校準］相機連接到機器人上非常重要，而不必使用多個相機，這需要機器人視覺校準和額外成本，”Vermeer說。

Vermeer說，就整個系統而言，最重要的是它 – 以及DHL等物流公司為何感興趣 – 是因為Robomotive系統不需要培訓。

對于本應用中使用的其他組件，Vermeer解釋說 – 除了軟件和攝像頭 – 系統不依賴于平臺，這意味著它可以使用任何機器人，PLC或PC。在這種情況下，該團隊使用了Yaskawa Motoman機器人，一種基于英特爾的工業PC，帶有GPU的i7處理器和一個真空抓手。

圖3：據報道DHL預計該系統的投資回報率為三年左右，達到了每小時400次揀選的速度。

為了使系統正常工作，Robomotive根據機器人能夠到達的空間位置（在這種情況下，是四個托盤位置和大約50個流架位置）對某些位置進行編號，從而確定了它們的位置。機器人將從這些位置上取下盒子，并將它們放在傳送帶上。在這種情況下，機器人系統有6米的距離和3米的半徑。

雖然倉庫管理系統知道哪個SKU在哪個托盤上（每個托盤和流架位置都包含一個SKU），但機器人不必知道這一點。當倉庫管理系統告訴它要去哪個位置時，它只需要知道去哪里，而機器人知道這一點，因為每個位置都有一個固定的視覺識別起點。機器人要移動一個盒子，需要用相機識別盒子的尺寸，盒子需要用機器人手臂末端的真空夾持器抓取。此外，視覺系統識別托盤隨機堆疊的盒子，它從來沒有見過。根據Vermeer的說法，這使得它靈活而獨特。

他說：“只要貨物的尺寸和重量在一定范圍內，DHL就可以在貨盤上交換貨物（sku）和/或堆垛模式。”

相機要準確確定盒子的位置和存在，需要1200毫米左右的工作距離，而機器人需要400-500毫米左右的工作距離才能拍攝視頻、查看托盤、識別一個單獨的盒子并移動它。完成這兩項獨立的任務需要Zivid的3D攝像機在兩個距離上都能獲取圖像。

西門子PLC通過Profinet和所有系統組件的OPC統一架構（OPC UA）服務器處理控制和通信。

圖4：在機器人單元外部，操作員可以與Robomotive的系統連接并提供有關托盤位置的說明。

為了保持系統運行，操作員必須從托盤上取下塑料包裝，重新填充托盤位置，然后重新裝載流動架。機器人單元中的光幕使機器人失效，因此操作員可以安全地補充托盤上的盒子以進行拾取。但是，用戶可以在機器人工作時安全地填充流動架，因此總是可以準備好物品。

Vermeer表示，系統集成過程中遇到的挑戰涉及與倉庫管理系統進行通信。

“從我們的位置遠程登錄DHL的ICT（信息和通信技術）系統，需要與整個ICT員工和倉庫管理系統協調。大多數工作涉及到“不愉快的流程”，比如當一個位置是空的，條形碼無法讀取，一個框被丟棄。需要花費數月時間，也是我們面臨的最大挑戰。

此外，能夠準確地看到這些框并將它們彼此分開也是一個問題。為了解決這個問題，Vermeer建議他們“從點云質量的角度，盡可能地把所有東西都從相機里拿出來。”

“這就是為什么3D相機在這里非常重要。分辨率越高（zivid的相機是hd），我們能看到盒子邊緣的細節就越多，我們需要更多的細節來區分盒子和盒子，”Vermeer說。

據報道，DHL可以預計該系統的投資回報期為三年。展望未來，兩家公司正在合作升級該系統，包括將機器人部署在線性軌道上的可能性，使其能夠通過相同的攝像頭到達更多的流動架和更多的托盤。此外，鑒于該系統的成功，據報道，Robomotive正在與DHL和其他類似的大型物流公司討論將該系統推向全球的問題。