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混合拆垛解决方案基于AI+3D视觉的混合拆垛解决方案，知行机器人科技（苏州）有限公司成立于2018年8月，位于苏州太仓市。公司致力于研发先进的机器人和人工智能技术及其系统级解决方案，为智能制造提供灵活、可靠、安全、智能的机器人手和智能操作系统。

简介

公司自主研发的智能机器人手及智能抓取系统在国际上具有领先地位，现已研发负载1kg-120kg的全系列产品及基于AI+3D智能抓取系统，应用于教育培训、工业制造、仓储搬运、物流分拣、生命科学等领域。

公司现为国家高新技术企业，申请专利、软件著作60余项，注册商标10余项，取得ISO9001、ISO14001、ISO45001体系认证，欧盟CE、RoHS认证，已完成数千万人民币A+轮融资。荣获ASME和IEEE国际机器人设计竞赛大奖，2018年全国双创周获颠覆性创新榜榜单50强、2020中国电动夹爪年度成长国产品牌Top8、高工金球奖2020年度快速成长企业、OFweek中国机器人行业优秀产品奖，恰佩克2020年度技术创新产品奖、高工金球奖2021年度创新产品奖等。公司致力于提高国内智能装备产业技术水平，增强在国际领域的产品竞争力。

案例主要应用于仓库出库装车，可与智能立体仓库对接，实现仓库的无人化。仓库的货物种类特别复杂，SKU在上万种。每种货物垛体均不相同。通过使用3D视觉，将箱体的3D模型建模，通过对点云数据的处理运算和神经网络识别算法的处理，将箱体分割，将箱子在空间中的坐标还原出来。系统的规划软件对箱子的坐标点位进行处理，然后控制机器人运动规划抓取箱子。将箱子放在输送线线体传送到集装箱。该系统亦可以识别多种类的托盘，3D相机可以将托盘信息发给系统来处理，机器人可以将拆完的空托盘进行抓取叠放处理。该系统通过对控制和爪手末端的优化设计，可以单台机器人支持双线的装车效率。目前可以通过单台高位叉车来运行双线，实现为客户节省多台叉车和人力的效果。减少了备货环节，提高装车出库的工作效率。

主要用到的设备有

链板机、工业机器人、末端执行器、空压机、转弯输送线、滚筒线、PLC、伺服电机、3D相机、直线模组、工控机、显示器、各类传感器等。

该系统可以分为几个子模块系统，分别为送料系统，识别系统、抓取系统、出料系统和人机交互系统。

送料系统的组成为链板机、控制启动按钮和急停按钮和到位传感器。叉车工收到系统派单，通过高位叉车将整托货物放在链板机的上料位，通过按下控制按钮，链板机开始送料。到达位置后链板机停止运行，此时叉车可以继续备料。货物到达位置后，传感器感应到位，发出通知给系统开始工作。所以整个系统支持2个工作位置和2个待料位。高位叉车可以叉4托货物，然后依次补货和回收托盘。

识别系统组成是由3D相机、直线模组、伺服电机、3个光电传感器、PLC、工控机、显示器和相机架子。该系统支持2个拆垛位。垛体体积在L1.5m x W1.2m x H1.5m，体积较大所以该系统使用的是大视野的3D相机、对相机在远视场的精度要求较高。直线模组安装在相机架上，3D相机固定在模组工装上。可以通过上料系统的传感器信息来分辨需要在具体的某侧配合抓取系统开始工作。3D相机只会停留在3个位置，上电回零点找零和两工作位置，是配合两侧的上料系统传感器和本子系统的3个光电传感器来实现。该识别系统支持两侧的3D视觉标定信息。3D视觉系统支持对上万种SKU货物的识别和位置信息的处理。该系统亦对破箱和排列极紧密的箱体可以识别分割，对客户的木制托盘可以识别。识别系统的工程程序是部署在工控机上的，配合系统的逻辑控制是由PLC来处理完成。

抓取系统是由工业机器人，末端执行器和抓取规划软件来组成。该系统的业务逻辑是，规划软件负责与工业机器人和视觉工程软件的通信。负责下发对识别的数据结果进行处理，然后将处理完成的结果下发出运动指令。工业机器人负责触发拍照的指令控制相机拍照和接收运动指令和执行运动和抓取。末端执行器负责接收工业机器人的指令，闭合吸盘抓取纸箱或者展开吸盘抓取托盘。因为箱子的大小和种类是各种各样的，抓取规划软件会对识别的箱体来做规划处理。简单举例:对于面积较大的箱子，爪手抓中间位置。对于中型的箱子，可以抓2个或者3个。对于小型的箱子，可以抓4~6个。该自适应抓取系统除了可以适应箱子的种类和大小，箱子的负载上也做了处理对应。采用180kg负责的码垛机器人实现工作负载100kg。从整个系统的运行效率来分析，工业机器人的编程可以边抓物料边拍，调节机器人的运动速度，实现混合拆垛的节拍在6s-8s内。爪手的吸盘面积的大小与拆垛效率是正相关。可以覆盖垛体面积越大的吸盘，则可以一次抓取更多的箱子。但爪手面积的增大带来自重的增加，机器人系统的有效负载变小。同时对运动规划、机器人编程和输送线体都会提出一定的要求。所以该部分内容是要取一个最合适用户的解决方案。

送料系统是由光幕传感器、输送线组成。工业机器人放置物料的时候，在输送线的放置位置安装送料到位检测传感器。因为箱体的高度不一，所以该传感器的放置高度和检测宽度覆盖是有一定的要求。高度太高的话，如果箱子装了易碎品，会有摔碎的情况。也是影响拆垛效率的因素之一。所以机器人编程增加了一小段行程和限位，避免送料抛料的现象又避免了压料的情况。输送线的宽度1.2m，在转弯输送线和滚筒线之间安装了导流板，可以将箱体整形一箱一箱传送出去。该输送线是由变频器和异步电机组成，支持一键启停、急停、正反转和调速功能。方便控制，简单易用。

人机交互系统是由显示器、鼠标、键盘、按钮开关、三色灯蜂鸣报警器组成。在工控机上部署了视觉软件和运动规划软件，规划软件的状态栏有当前系统的健康检测。IO状态检测、气压检测、电压检测、爪手健康和机器人健康检测。有一键启动按钮、暂停、急停和复位按钮。正常运行绿色灯亮。针对不同等级的异常，一旦有异常，三色灯会闪红色或者黄色灯，并且蜂鸣报警，提醒运维人员处理。

该系统在实际应用中的情况说明，目前港口物流仓库的装车现状是高位叉车收到装车订单以后将货物放在等待位，叉车从等待位将货物插进车里配合装车工人进行装车。该系统可以配合高位叉车和装车工人使用，可以减少客户对叉车和叉车工人的需求，降低了对人员管理和运营的成本。从效率上来分析，在与实际装车效率一致的情况下，单台机器人配合1台高位叉车和2名工人装车，可以为客户节省2台叉车和叉车工人，运行1年就基本可以回收成本。该系统简单易用，方便维护，安全性高。仅需对机器人、爪手和气源等设备定期进行维护保养，就可以长时间无人化使用。当前系统是可以适应箱体大小的混板拆垛，而且效率节拍已经优化到极致。车厢体积是一定的，所以越大的箱子和多抓的次数可以较少抓取的次数和提高效率。如果配合好前期入库存库的箱体和垛体的规划，则可以大大的提高装车出库的效率。该系统的反向工程，入库流程亦可以使用该系统。所用设备基本一致，可以做到混合码垛。如果物流仓储与相关的客群在箱子的包装在主要尺寸上优化规划，配合立体仓库和托盘垛体的移载工具，可以实现仓库的无人化管理，减少安全管理问题。大大的提高出库、入库的效率。提高整个仓库的运转效率，更加方便管理运营。