β智慧机器人——变压器自动装卸车

王玉鹏

【摘 要】近年来，随着全球互联网技术的日益成熟，物流行业自动化、智能化技术快速发展。通过仓库布局改造建设、信息系统的建设及自动化设施设备的投入等，国家电网电力仓库自动化管理水平在整个物流行业遥遥领先。目前，国网的仓储自动化研究水平与应用主要集中在库内自动化搬运、存取方面，但针对自动装卸车的技术研究较少，尤其是针对重载非标物资的自动装卸车技术仍处于空白阶段。如何在全球AI技术的背景下弥补自动装卸车领域最后一块短板是本文的出发点和落脚点。本文“β智慧机器人系统”为基石，结合电力仓库实际情况，开发研究β智慧机器人，实现全仓库无人自动化管理。

【关键词】ALMS；人机交互；视觉扫描

一、引言

近年来，随着机器人技术和人工智能技术的迅猛发展，相关技术普及率越来越高，应用成本越来越低。“当到达某一临界点时，低效的生产力必然会被更新、更快、更好的技术所替代。”正是基于上述认知，无人超市、无人驾驶、无人机送货、无人化工厂、无人加油站等各种无人化应用、研发不断涌现，并成为一种趋势。以亚马逊、京东、阿里为代表的行业龙头企业也纷纷在物流自动化、无人化方面加大投入。

经过多年的积累与发展，电力行业的仓储自动化水平已取得显著提升，但配变类物资的装卸车环节仍大多采用叉車作业方式，作业期间需多人协同配合，且电力配变类物资“大、重、不规则”，手动控制叉车对孔进叉难度大、效率低，极易损坏物资。通过对机器人车体研发与样机生产、ALMS自动装卸车管理系统功能开发、人机交互操作终端软件开发，β智慧机器人可实现从车板到流水线的自动装卸和搬运，弥补了无人化仓库在非标重载物资自动装卸车领域的最后一块短板，有助于实现仓储出入库全流程的无人化作业、数字化管理，对于加速推进国网公司以智慧决策、数字管理、自动作业为特征的现代（智慧）供应链建设具有积极意义。

二、业务现状

国网南京供电公司通过调研电力仓库运营现状，主要问题有以下四个方面：一是配变类物资装卸车作业仍需人工叉车进行辅助配合，未实现真正意义上的全流程自动化作业；二是业务高峰期人工叉车装卸车作业劳动强度大，难以满足日益新增的业务量需求，且疲劳驾驶易导致安全隐患；三是传统手动控制叉车对孔的作业方式难度较大，容易损坏物资；四是传统人工叉车作业方式效率低，人工成本高。

三、功能介绍

β智慧机器人是针对国网公司配变类物资搬运需求的特点研发的，能够提高出入库作业效率及安全性，节约人力成本，促进仓储数字化、智能化建设，具有较高的独特性。β智慧机器人利用ALMS自动装卸车管理系统，配合人机交互操作终端、视觉扫描系统和机器人作业系统，实现配变类物资的自动装卸和搬运。各子系统可在无线网络全覆盖情景下相互配合，协调完成装卸、搬运作业任务。

ALMS自动装卸车管理系统是一个综合性调度系统，包括基础设置模块、智能视觉识别模块、作业任务管理模块和子系统接口模块四部分，可与人机交互操作终端配合，完成对视觉扫描系统和机器人作业系统的任务调度，智能识别物资装卸位置坐标，自动生成机器人装卸车任务，对自动装卸车全过程进行监控、管理。

人机交互操作终端是启动变压器自动装卸车作业的人员操作终端。通过扫描作业单据二维码，从系统后台自动调取相应物资信息后，自动呼叫视觉扫描系统完成智能视觉识别，并一键启动自动化装卸车作业。对机器人自动化作业全过程进行实时监控，并可在紧急状态下，暂停或中止自动化装卸车作业。

视觉扫描系统由视觉扫描设备和自动行走机构两部分构成，支持20m*3m范围内的自动运行与定位视觉扫描，可将扫描像素为0.73mm-2mm/像素的完整灰度图存储在工控机中。

机器人作业系统由机器人调度系统、配变自动装卸车机器人、机器人自动充电系统、激光反射板四部分组成，接收ALMS自动装卸车管理系统的任务指令，可实现作业任务自动排序、多车作业任务调度、智能路线规划、自动避障、智能视觉进叉定位识别、自动装卸车、自动搬运、自动充电。

目前，β智慧机器人在自动装卸领域中占国际领先地位，其功能具有新颖性、独特性、先进性。主要体现以下四方面：

1.装载位置坐标自动计算

β智慧机器人凭借系统内置的坐标位置算法与不同作业场景下的深度学习调整功能，能够在识别并辨认车辆装载区域图像中的信息后，实现装载位置坐标的自动、准确计算。

2.一键启动全程无人化作业

供应商根据配送专责下发的出入库计划，对物资补库或出库。车辆到达仓库后，驾驶员将车辆停靠在指定区域，扫码一键启动全作业流程。β智慧机器人根据车辆停靠的位置自动扫描识别物资，根据系统下发装卸搬运物资的任务指令，插取物资，整个作业流程实现全程无人作业。

3.装卸位置坐标智能识别

自动获取视觉扫描系统生成的图像，通过faster-rcnn智能视觉识别自学习算法完成车辆停靠位置超线识别预警、物资数量识别、车辆与物资摆放角度识别、物资装卸位置坐标识别。

4. 装卸叉孔位置精准识别

自动根据任务指令中的物资信息提前完成货叉高度、货叉间距的预调整。在机器人进叉前，通过智能视觉识别对货叉位置进行二次校准，并可自动根据不同货物尺寸调整进叉距离，确保安全、准确进叉。

β智慧机器人填补了非标、重载、无托盘类物资自动装卸车领域的技术空白，相关智能视觉识别、自动控制技术在国际上处于领先地位。β智慧机器人的研发改变了传统电力仓库变压器人工叉车装卸作业方式，提升了电力物资装卸作业的效率、安全性及无人化作业水平。

四、结语

通过研发“β智慧机器人”并投入使用，能够帮助国网电力仓库进一步提高运作效率及服务质量：一是提升仓库自动化水平，提高物资装卸搬运效率。β智慧机器人能够实现配变类物资装卸搬运的全自动化作业，效率较传统人工叉车作业方式有较大幅度的提升；二是节约人力成本，提高装卸作业安全性。β智慧机器人全无人化作业，能够节约3-4名现场作业人员，减少安全隐患，降低安全事故发生几率；三是提高作业精准，减少物资损坏。β智慧机器人采用的装卸叉孔位置精准识别技术，能够确保安全、准确叉车，提高作业精准度，减少物资损坏。β智慧机器人实现了从车板到流水线的自动装卸和搬运，填补了无人化仓库在非标重载物资自动装卸车领域的技术空白，推动了国网仓储全流程无人自动化作业，为国网公司智慧型供应链体系建设奠定坚实的基础。

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