智慧物流概论微课课件第8章智慧装卸搬运(附教学视频二维码).pptx

1、2教学目标 了解智慧装卸搬运的概念、功能特点与作用；掌握智慧装卸搬运作业系统的主要构成、系统结构和工作原理；了解智慧装卸搬运的主要典型应用；认识和把握智慧装卸搬运的发展现状。3教学内容 8.1 智慧装卸搬运的概念与特点 8.2 智慧装卸搬运的体系构成 8.3 智慧装卸搬运的应用与发展重重难难点点：智慧装卸搬运作业系统的主要构成、系统结构和工作原理；智慧装卸搬运的主要典型应用。智慧装卸搬运的概念与特点8.1.1 装卸搬运概述8.1.2 智慧装卸搬运的概念8.1.3 智慧装卸搬运的功能特点8.1.4 智慧装卸搬运的作用8.1.1 装卸搬运概述装卸是一种以垂直方向移动为主的流通活动，是指在指定地点以

2、人力或者机械将物品装入运输装备或者从运输装备内卸下的作业活动。搬运则是指在同一场所内，对物品进行的以水平方向移动为主的流通作业。装卸搬运是装卸活动和搬运活动的合称，是指在同一场所内改变物品的存放状态和支撑状态的活动。装卸搬运活动是物流活动中不可缺少的环节，在物流活动中起着承上启下的作用。物流的各环节和同一环节不同作业之间，都必须进行装卸搬运作业，正是装卸活动把物流各个阶段连接起来，使之成为连续的流动的过程。51.1.装卸搬运装卸搬运的概念的概念2.装卸搬运的活动特点 1）附属性、伴生性 2）支持、保障性 3）衔接性63.装卸搬运的基本方式 1）“吊上吊下”方式 2）叉上叉下方式 3）滚上滚下方

3、式 4）移上移下方式 5）散装散卸方式74.装卸搬运的地位作用 一方面，物流过程各环节之间以及同一环节不同活动之间，都是以装卸作业有机结合起来的，从而使物品在各环节、各种活动中处于连续运动或所谓流动；另一方面，各种不同的运输方式之所以能联合运输，也是由于装卸搬运才使其形成。1）影响物流质量 2）影响物流效率 3）影响物流安全 4）影响物流成本88.1.2 智慧装卸搬运的概念9人工作业机械化作业半自动化作业全自动化作业8.1.2 智慧装卸搬运的概念 智慧装卸搬运，是自动化装卸搬运作业发展的更高级阶段，它不仅仅实现了作业过程的自动运行与自动控制，而且应用物联网、人工智能技术，实现作业环境的智能感知

4、、作业方式的智能选择、作业状态的智能控制以及应急情况的智能处置，从而达到装卸搬运无人化运作要求。108.1.3 智慧装卸搬运的功能特点 1.无人化无人化 2.柔性化柔性化 3.高效化高效化118.1.4 智慧装卸搬运的作用 1.有利于提高作业效率，减少作业差错有利于提高作业效率，减少作业差错 2.有利于适应多种复杂作业环境有利于适应多种复杂作业环境 3.有利于实现数据互通，高效协同有利于实现数据互通，高效协同12智慧装卸搬运的体系构成8.2.1 智慧装卸作业系统8.2.2 智慧搬运作业系统8.2.3 智慧拣选作业系统8.2.1 智慧装卸作业系统码垛机器人是用在工业生产过程中执行大批量工件、包装

5、件的获取、搬运、码垛、拆垛等任务的一类工业机器人，是集机械、电子、信息、智能技术、计算机科学等学科于一体的高新机电产品。码垛机器人可以集成在任何生产线中，为生产现场提供智能化、机器人化、网络化，可以实现啤酒、饮料、食品、烟草行业多种多样作业的码垛物流，广泛应用于纸箱、塑料箱、瓶类、袋类、桶装、膜包产品及灌装产品等。可配套于三合一灌装线等，对各类瓶罐箱包进行码垛。码垛机自动运行分为自动进箱、转箱、分排、成堆、移堆、提堆、进托、下堆、出垛等步骤。14码垛机器人8.2.1 智慧装卸作业系统15码垛机器人u码垛机器人一般为46 轴机器人，主要由固定底座、连杆、连杆臂、臂部、腕部以及末端执行器组成机器人

6、本体机器人本体：多采用优质轻巧的铸铝材料制造和连杆式关节型的机构形式，利用 CAD 和 FEM 有限元技术进行结构优化设计，具有较高的机械性能和抗震能力；驱动系统采用模块式数字化 AC 伺服电机和 RV 减速器；针对不同类型的产品和包装件，有真空吸持、夹持、叉式等多种形式的智能末端执行器。控制系统控制系统：码垛机器人多采用基于PC 的开放式控制系统，令机器人能够高速、精准、稳定可靠地运行。传感系统传感系统：采用视觉、力觉、触觉、温湿度传感器等多传感器融合技术，对目标对象和周围环境进行建模和决策控制，可实现机器人对不同类型、不同重量包装件或包装物的识别，测量三维参数，精确确定其实际位姿，检测产品

7、和包装外观缺陷，并对后续操作做出判断和决策，如计算码垛模式，末端执行器采用何种执行方式、吸持（或夹持）力度等。采用优化控制算法、视觉系统图像处理算法以及软件算法，提高机器视觉硬件技术水平，缩短机器人反应、处理、动作的时间，提高运动速度和工作效率。16码垛机器人8.2.1 智慧装卸作业系统 利用机器视觉系统自动获取到达装卸位置的集卡及集装箱身份标识信息，由码头、场站操作系统根据标识将装卸位置指令发送给信息处理系统；机械运动控制系统依据激光扫描系统探测区域堆放集装箱的情况及装卸位置指令，优化装卸运动轨迹并控制机械运行，实现龙门吊自动装卸控制。17龙门吊自动装卸系统18龙门吊自动装卸系统 1）作业指

8、令流获取模块 2）机器视觉模块 3）龙门吊电控模块 4）作业箱区轮廓模块8.2.1 智慧装卸作业系统 卡车自动装卸系统是一种集成在卡车和装卸平台之间的自动化输送设备，通过相互协同运作，代替人力和叉车，完成货物的全自动化装卸。19卡车自动装卸系统20卡车自动装卸系统 分两部分：一部分装卸主体设备被安装在卡车内部；另一部分被集成在装卸平台上，由平台主体结构、四条平行的固定式滚轨传送系统、链式传送系统、气动提升滑轨系统、控制系统、激光扫描仪、车台对接装置和安全限位系统等组成。21卡车自动装卸系统操作流程：码垛 卡车平台的对接 卡车长度的测量 全自动装箱 解锁驶离8.2.2 智慧搬运作业系统 智慧搬运

9、作业系统是利用自动导引搬运工具（Automated Guided Vehicle，简称AGV）进行物流搬运的作业系统。AGV是一种柔性化和智能化物流搬运机器人，是指装备有电磁或光学等自动导引装置，它能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。22AGV1.系统结构系统结构23u AGV控制系统分为地面（上位）控制系统、车载（单机）控制系统及导航/导引系统。地面控制系统指AGV系统的固定设备，主要负责任务分配，车辆调度，路径（线）管理，交通管理，自动充电等功能；车载控制系统在收到上位系统的指令后，负责AGV的导航计算，导引实现，车辆行走，装卸操作等功能；导航/导引系统为AGV

10、单机提供系统绝对或相对位置及航向。AGV24AGV2.地面控制系统地面控制系统25u AGV地面控制系统（Stationary System）即AGV上位控制系统，是AGV系统的核心。其主要功能：1）任务管理 2）车辆管理 3）交通管理 4）通讯管理 5）车辆驱动AGV3.车载控制系统车载控制系统26u AGV车载控制系统（Onboard System），即AGV单机控制系统，在收到上位系统的指令后，负责AGV单机的导航，导引，路径选择，车辆驱动，装卸操作等功能。1）导航（Navigation）2）导引（Guidance）3）路径选择（Searching）4）车辆驱动（Driving）AGV4

11、.导航导引方式导航导引方式27 1）直接坐标 2）电磁导引 3）磁带导引 4）光学导引 5）激光导航 6）惯性导航 7）视觉导航 8）GPS导航8.2.3 智慧拣选作业系统自动分拣系统自动分拣系统28u 自动分拣系统（Automatic Sorting System）是利用自动控制技术完成产品分拣与输送的输送设备，是先进配送中心所必需的设施条件之一。自动分拣系统自动分拣系统29u商品或货物的到达、卸货、分类、存储，再到出货、分类、发出等作业，势必要通过不同复杂程度的输送分拣设备，以实现在最短的时间内将这些商品卸下并按商品品种、货主、储位或发送地点进行快速准确的分类，将这些商品运送到指定地点（如

12、指定的货架、加工区域、出货站台等）。u自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。自动分拣系统自动分拣系统301 1）控制装置：）控制装置：u是传递处理和控制整个分拣系统的指挥中心。u自动分拣的实施主要靠它把分拣信号传送到相应的分拣道口，并指示启动分拣装置，把被拣商品送入道口。u分拣机的控制方式主要是采用脉冲信号跟踪法。自动分拣系统自动分拣系统312 2）自动识别装置：）自动识别装置：u是物料能够实现自动分拣的基础系统。u在物流配送中心，广泛采用的自动识别系统是条形码系统和无线射频系统。u条码自动识别系统的光电扫描安装在分拣机的不同位置，当物料在扫描器可见范围时，自动读取物料

13、上的条码信息，经过对码软件即可翻译成条码所表示的物料信息，同时感知物料在分拣机上位置信息，这些信息自动传输到后台计算机管理系统。自动分拣系统自动分拣系统323 3）分类装置：）分类装置：u是根据控制装置发出的分拣指示，当具有相同分拣信号的商品经过该装置时，该装置动作，使改变在输送装置上的运行方向进入其它输送机或进入分拣道口。u分拣设备分类包括：摆臂式、弹出轮式、滑靴推块式、翻盘式、交叉皮带式、推杆式、直角移载式、斜导轮式等。u不同的装置对分拣货物的包装材料、包装重量、包装物底面的平滑程度等有不完全相同的要求。自动分拣系统自动分拣系统33u4 4）输送装置：）输送装置：u主要组成部分是传送带或输

14、送机，其主要作用是使待分拣商品贯通过控制装置、分类装置，并输送装置的两侧，一般要连接若干分拣道口，使分好类的商品滑下主输送机（或主传送带）以便进行后续作业。u输送设备主要有：皮带输送机、网带输送机、滚筒输送机、钢带输送机、链条输送机、链板输送机、伸缩式输送机、倍速链输送机。自动分拣系统自动分拣系统34u5 5）分拣道口：）分拣道口：u是已分拣商品脱离主输送机进入集货区域的通道，一般由钢带、皮带、滚筒等组成滑道，使商品从主输送装置滑向集货站台，在那里由工作人员将该道口的所有商品集中后或是入库储存，或是组配装车并进行配送作业。8.2.3 智慧拣选作业系统机器人分拣系统机器人分拣系统35u 通过机器

15、人分拣系统与工业相机的快速读码及智能分拣系统相结合，可实现包裹称重/读码后的快速分拣及信息记录交互等工作。机器人分拣系统可大量减少分拣过程中的人工需求，提高分拣效率及自动化程度，并大幅度提高分拣准确率。u 机器人分拣系统主要应用于快递分拣领域，将大量的集中快递通过快速条码扫描，连接电商物流数据平台或手工录入获取物流出口信息，通过调度分配机器人（AGV）在工作场地内进行自主定位和无人导航，以最优路径将快递运送到指定分选点，分拣出口下设集中打包站，当快递积累到量后打包并运送到上车点，实现快递的自动分拣。机器人分拣系统机器人分拣系统3637u 小黄人矩阵分拣系统机器人分拣系统机器人分拣系统38作业流

16、程主要包括：u 1）揽件u 2）放件u 3）机器人分拣u 4）集包装车机器人分拣系统机器人分拣系统8.2.3 智慧拣选作业系统货到人拣选系统货到人拣选系统39u“货到人”（Goods to person or Goods to man，G2P or G2M）拣选，即在物流拣选过程中，人不动，货物被自动输送到拣选人面前，供人拣选。“货到人”拣选是物流配送中心一种重要的拣选方式，与其对应的拣选方式是“人到货”（P2G or M2G）拣选。货到人拣选系统货到人拣选系统40u1）AS/RSu2）Miniloadu3）垂直旋转式货柜u4）AGVSu5）Multi Shuttle 多层穿梭车u6）2D 和

17、3D 密集存储系统（1）储存系统（2）输送系统（3）拣选工作站货到人拣选系统货到人拣选系统41uAS/RS货到人拣选系统货到人拣选系统42uMiniload货到人拣选系统货到人拣选系统43u垂直旋转式货柜货到人拣选系统货到人拣选系统44uAGVS货到人拣选系统货到人拣选系统45uMulti Shuttle 多层穿梭车货到人拣选系统货到人拣选系统46u2D 和3D 密集存储系统智慧装卸搬运的应用与发展8.3.1 国内外智慧装卸搬运的发展现状8.3.2 智慧装卸搬运的典型应用8.3.1 国内外智慧装卸搬运的发展现状1.智能装卸应用与发展现状智能装卸应用与发展现状48u国外是在20世纪60年代开始了

18、对工业机器人的研究和应用，随着工业机器人技术日趋成熟，码垛机器人开始应用于装卸搬运领域。日本和瑞典是最早将工业机器热恩技术应用到码放与搬运的两个国家。u我国是在20世纪70年代开始研究和应用工业机器人的。主要应用于生产量和劳动强度比较大而工伤事故率又高的企业，如烟草、食品、物流等。8.3.1 国内外智慧装卸搬运的发展现状2.智能搬运应用与发展现状智能搬运应用与发展现状49u世界上第一台 AGV 是美国 Barrett 点子公司于 20 世纪 50 年代初开发成功的，它是一种牵引式小车系统，可十分方便地与其他物流系统自动连接，显著地提高了劳动生存率，极大提高了装卸搬运的自动化程度。u目前 AGV

19、 的使用场景主要分为三大方向：物流仓储方向，加工制造业方向，以及最新的港口运输、停车设施和导引服务方向。8.3.1 国内外智慧装卸搬运的发展现状2.智能搬运应用与发展现状智能搬运应用与发展现状508.3.1 国内外智慧装卸搬运的发展现状2.智能搬运应用与发展现状智能搬运应用与发展现状518.3.1 国内外智慧装卸搬运的发展现状2.智能搬运应用与发展现状智能搬运应用与发展现状528.3.2智慧装卸搬运的典型应用1.在智慧仓储领域的应用在智慧仓储领域的应用53u仓储领域是智慧装卸搬运设备及技术应用的主要领域，从具体应用案例上看，通过智慧装卸搬运技术的应用可以实现仓储货物的自动卸车、自动输送、自动分

20、拣、自动取货、自动装车以及信息数据的自动更新等业务工作。京东昆山无人分拣中心54u1）自动卸车u2）自动供包u3）自动分离u4）自动扫描u5）自动分拣u6）自动取货u7）自动装车8.3.2智慧装卸搬运的典型应用2.在智能工厂领域的应用在智能工厂领域的应用55u智慧装卸搬运工具（AGV）起到了连接智能环节的作用，因而成为智能制造工厂中不可或缺的智能装备。由多个AGV组成的自动运输系统，是实现物流自动运输的重要手段，对于提高灵活性、降低成本、生产时间和资源耗费方面具有重要意义。1）柔性装配线2）物料搬运3）特殊应用场合8.3.2智慧装卸搬运的典型应用3.在智慧港口领域的应用在智慧港口领域的应用56

21、u自动化港口码头是智慧装卸搬运系统应用的重要领域之一。与传统码头最大的区别在于，通过使用先进的管理和控制软件使得运营设备部分或全部替代通常由人工完成的集装箱搬运和装卸工作。AGV则是作为取代传统码头内集卡的全自动无人驾驶的水平运输设备。第一代自动化码头的代表是荷兰鹿特丹ECT港第二代自动化码头的代表是德国汉堡港HHLACTA码头第三代自动化码头的代表是荷兰鹿特丹港uromax码头上海洋山港四期自动化码头57u上海洋山港四期自动化码头是当前世界最大的自动化码头，目前已投入生产10台桥吊、40台轨道吊、50台自动导引车，根据规划最终将配置26台桥吊、120台轨道吊和130台自动导引车。u洋山四期码

22、头集装箱的装卸转运全部由智能设备完成。码头装卸作业采用“远程操控双小车集装箱桥吊+轨道吊+AGV”的生产方案，主要由码头装卸、水平运输、堆场装卸的自动化装卸设备及自动化码头生产管控系统构成。上海洋山港四期自动化码头58（1）码头装卸u岸桥从岸边的集装箱船上抓起了自动化码头运作的集装箱，集装箱移动到码头后，在电脑的控制下，岸桥将集装箱放置到中转平台。u中转平台的门架小车就位，将集装箱稳稳抓起移动到已经在地面等候的AGV自动导航卡车上方，当集装箱缓缓落下，箱子四角的锁扣与AGV自动导航卡车连接，整个过程耗时不到2分钟。上海洋山港四期自动化码头59（2）水平运输uAGV自动导航卡车（如图8-14）在

23、地面磁钉的引导下，载着集装箱开往目标箱区域。AGV根据磁钉位置可以准确找到所在位置，并且根据预设规划路径高精度运作。u通过“智能”大脑，AGV可以自定行车路线，有效规避碰撞。洋山四期的锂电池驱动AGV采用了当今最前沿的技术，除了无人驾驶、自动导航、路径优化、主动避障外，还支持自我故障诊断、自我电量监控等功能。上海洋山港四期自动化码头60（3）堆场装卸u到达指定的堆场之后，堆场机械、轨道吊准备就绪，把集装箱吊到指定的堆场位置。所有过程通过自动程序完成。u针对运量结构和装卸特点，洋山四期的自动化堆场装卸设备采用无悬臂、单悬臂、双悬臂三种轨道吊，无悬臂箱区和带悬臂箱区间隔混合布置。无悬臂轨道吊可在箱

24、区两端与水平运输设备进行交互，而悬臂式轨道吊在具备无悬臂轨道吊所有功能的同时，还可以直接和位于自身悬臂下的水平运输设备进行交互，让现场作业的机动性和灵活性大大增强，目前这一模式在全球的自动化码头中是独一无二的。上海洋山港四期自动化码头61（4）智能控制u上港集团自主研发的TOS全自动化码头智能生产管理控制系统，成为了洋山港四期码头的“大脑”。TOS系统覆盖了自动化码头全部业务环节，衔接上海港的各大数据信息平台，可以提供智能的生产计划模块、实时作业调度及自动监控调整，高效率地组织码头现场生产，现时TOS还可以实现桥吊边装边卸作业，大大提高作业效率。62小 结 智慧装卸搬运不仅实现了作业过程的自动

25、运行与自动控制，而且应用物联网、人工智能技术，实现作业环境的智能感知、作业方式的智能选择、作业状态的智能控制以及应急情况的智能处置，具有无人化、柔性化、高效化的功能特点。是智慧物流发展与应用的重要领域。本章重点介绍了智慧装卸搬运的概念和功能特点，详细阐述了智慧装卸作业系统、智慧搬运作业系统、智慧拣选作业系统的基本构成和工作原理，简要介绍了国内外智慧装卸搬运的主要应用及发展状况。当前，智慧装卸搬运在智能工厂、无人仓库、智慧港口等物流作业中应用广泛，是物流场所升级改造、物流作业效率提升、物流管理水平优化的重要内容和有效途径，需要不断推进技术创新和应用。63作 业1如何理解智慧装卸搬运的概念和功能特点？2简述智慧装卸作业系统的构成和工作原理。3简述智慧搬运作业系统的构成和工作原理。4简述智慧拣选作业系统的构成和工作原理。5简述国内外智慧装卸搬运的应用现状。