袋装物料的新型高效率高柔性组合式立体仓储系统
摘要：袋装物料是我国物流业务中常见的包装模式，其作业方式往往效率低、成本高。
本文研究了袋装物料的物流作业工艺，引入一种新的仓储搬运载体――框篮，提出一种高柔性组合式的龙门式直角坐标机器人方案，解决袋装物料装卸、搬运、仓储、运输等难题，实现高效率的物流作业。
毕业论文网 /2/view—12228619.htm 关键词：袋装物料、龙门式直角坐标机器人、框篮、高柔性组合式立体仓储系统 一、引言 在我国流通领域中，粮食、茶叶、化肥、白糖等多种物料习惯性采用单袋物料的作业方式。
袋装物料的物流中心一般都采用人工作业，效率低下，作业人员的劳动强度大，遇到需要紧急、快速装卸某种特殊物料的情况时，解决的方法往往是大量增加作业人员。
自动化程度稍高的物流中心，使用了输送机系统来搬运袋装物料，输送机设备无论从空中走，还是从地下走，都会占用空间，且不容易移动：在距离输送机较远的存储空间，存在二次搬运作业；而且，输送机系统输送距离远、速度较慢、造价高。
此外，袋装物料的仓储往往是一层一层、一袋一袋的随意码放，受人工作业的限制，码放过高并不容易实现，空间利用率低。
而且。
一些袋装物料，如茶叶、烟叶等，码放过高容易造成物料的破碎，影响商品的质量。
毫无疑问，自动化立体仓储系统能够解决袋装物料的搬运、仓储效率低下问题。
自动化立体仓储系统包括货架、自动化存取货装备（如堆垛起重机等）、出入库输送系统、电控系统、计算机软硬件系统等。
该系统可实现单位面积内仓储容量的最大化，能够充分利用存储空间，满足出入库流量。
但是该配置下的仓储装置仍然存在以下问题： 1.需要货架来摆放货物。
货架造价高，会使仓储设施建设成本大幅上升；货架位置固定，在很大程度上限制了堆垛机的运动；货架不能拉伸折叠，导致货物尺寸受到了严格的限制。
2.因为需要从货架侧向取物，因此货架之间必须预留取货工位，造成了仓储空间浪费，间接增加了库存成本。
包装袋材质多样化，导致托盘载体的适应性降低、自动化作业难度加大。
因此，在集装箱运输模式还不普及的现实状况下，结合我国袋装物料流通的实际，亟需研究开发新型高效的自动化物流系统，解决我国袋装物料的装卸搬运、仓储运输问题，以促进生产力的发展，该方案具有较高的使用推广价值和经济价值。
二、解决方案 本研究的切入点是引入一种新的仓储搬运载体――框篮，使框篮信息化、数字化，框篮上设置了定位装置，既可以灵活叠加，也可以折叠。
框篮作为一种仓储搬运载体，可以采用常用的自动化搬运、存取装备，进行常规的仓储、搬运作业，也可以采用新型的自动化搬运、仓储设备，如龙门式直角坐标机器人、重型AGV等，灵活组合成各种新型的自动化立体仓储系统，即“高柔性组合式自动化立体仓储系统”。
1.总体思路 将货物放在统一规格的框篮中，采用自动控制系统操控专门的设备――龙门式直角坐标机器人，自动抓取框篮，运送框篮进、出码垛“虚拟仓位”，自动、灵活组合成不同形状的立体仓储系统。
系统设施包括：龙门式直角坐标机器人、导轨系统、滑轴线自动供电系统、激光测距定位系统、信息化框篮、自动控制系统、网络通信系统、计算机信息管理系统等。
计算机信息管理系统根据需要生成不同的任务指令，下达给自动控制系统，自动控制龙门式直角坐标机器人，由纵向导轨（Y向）支撑运行。
另外，直角机器人顶部有X向（横向导轨支撑）运动小车，运动小车下有自动伸缩（Z向）的抓取机械手，纵向导轨、横向导轨和自动伸缩（Z向）的抓取机械手形成仓储空间。
框篮使用RFID技术实现信息化，由龙门式直角坐标机器人的抓取机械手自动控制直角坐标机器人搬运、输送框篮进出仓储空间。
2.实施原理 该虚拟仓位自动化立体仓储方法，以统一尺寸的框篮存储货物，框篮立体堆码即可代替货架；自动控制系统将仓储空间按框篮划分为虚拟仓位，并以坐标位置进行管理；以龙门式直角坐标机器人作为运输工具，利用其可以三维方向运动的特性，将货物准确送入、取出预定的坐标工位。
具体包括： （1）设施建设：将仓储区域的场地处置平整，设置支撑立柱，在支撑立柱顶部设置门式直角坐标机器人的运行轨道，支撑立柱和运行轨道形成仓储空间；门式直角坐标机器人在运行轨道上纵横移动实现Z向、X向运动，抓取装置上下伸缩实现Y向运动。
（2）程序设置：自动控制系统根据框篮尺寸在仓储空间内划分虚拟仓位，并设置坐标位置；设定门式直角坐标机器人的出发、返回工位，根据虚拟仓位布置情况设定门式直角坐标机器人的运动程序。
（3）输运货物：自动控制系统根据需要设定拟入库框篮的仓位，由门式直角坐标机器人送入预定仓位；根据记录查询拟出库框篮的仓位，由门式直角坐标机器人进入预定仓位将框篮取出。
图2为框篮的结构图。
整个仓储系统由自动控制系统操控，包括仓储管理系统、龙门式直角坐标机器人的控制系统。
仓储管理系统记录出入库信息、货物信息等，控制系统根据入库、出库要求控制龙门式直角坐标机器人。
仓储操作是从下至上堆码，适用于分类入库，即同类货物放置于同一仓储空间内，入库、出库按顺序进出即可。
如果是混合入库的货物，比如指定货物上方还有货物，出库时就需要为龙门式直角坐标机器人设置自动倒库程序。
自动倒库程序可以根据实际情况设定，比如，在适当的位置预留倒库空仓位，龙门式直角坐标机器人将目标货物上方的货物转送至倒库空仓位，然后将目标货物取出送至站台。
被移出的货物可以送回，也可以不送回，其但其仓位坐标都会发生变化，应重新记录。