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实现高效搬运聚焦无人叉车技术发展新趋势

作者:小编   发布时间:2024-10-11 09:11:07   点击量:

  实现高效搬运聚焦无人叉车技术发展新趋势面对叉车事故频发、劳动力资源日益紧张、劳动力成本不断攀升,以及全球范围内人口老龄化加剧等多重挑战,无人叉车以其高效、安全、低人力依赖等优势,迎来前所未有的发展契机。

  “无人叉车”也可以称作“无人驾驶叉车”或叉车AGV(Automated Guided Vehicle),融合叉车技术和AGV技术,具备高效自主决策和运动能力,能够根据预设的导航路径和规则进行自动或半自动化的行驶,完成物料搬运任务。相较于传统叉车,无人叉车具备卓越的稳定性、高灵活度及对高危环境的适应性,能够显著降低人工成本。

  面对叉车事故频发、劳动力资源日益紧张、劳动力成本不断攀升,以及全球范围内人口老龄化加剧等多重挑战,无人叉车以其高效、安全、低人力依赖等优势,正迎来前所未有的发展契机,并推动物流行业迈向更加智能、可持续发展的新阶段。

  无人叉车凭借其出色的搬运能力而备受青睐,结合智能调度与协同作业功能,能够有效优化物流流程,大幅提升整体搬运效率。无人叉车结构复杂且高度集成,主要包括以下几个关键部件:

  1.车体:作为无人叉车的主体部分,车体通常采用高强度材料制成,以确保良好的承载能力和稳定性。目前行业内很大一部分无人叉车还是以改装为主。

  2.控制系统:控制系统是无人叉车的核心部分,集计算机、与多种高精度传感器于一体,通过编程实现无人叉车作业的全自动化流程。控制系统扮演着中枢角色,负责接收并执行搬运任务指令,灵活调度叉车的行驶、升降及转向等状态,且具备强大的实时监控能力,能够持续追踪并记录叉车的运行状态及精确位置信息。此外,无人叉车的中控调度系统具备高度的兼容性与扩展性,能够轻松与MES(制造执行系统)、WMS(仓库管理系统)、ERP(企业资源计划)等核心管理系统以及各类自动化设备实现无缝对接。针对大规模工业环境中的复杂车辆调度需求,可实现多车调度、路径规划、碰撞规避、任务管理、数据分析等功能。

  3.导航系统:导航系统负责引导叉车完成自主移动和搬运任务,通常采用激光雷达、机器视觉等先进技术,通过识别货物的位置和障碍物等信息,为无人叉车规划出最优的行驶路径,并引导其准确到达目的地。目前,无人叉车所采用的导航技术主要包括电磁导航、磁条导航、惯性导航、激光导航、二维码导航、视觉导航等等。

  4.传感器:传感器作为无人叉车的感知器官,负责捕捉周围环境信息,对自主导航与避障功能至关重要。其主要采用激光雷达与视觉传感器,用于导航定位、避障检测及货物末端识别,精准获取障碍物、货物位置等数据,并即时传输至控制系统。当前,避障激光雷达已实现较高程度的国产化,而导航激光雷达市场的国产份额态势呈现增长,但仍以外资品牌为主导。

  5.电池:电池是无人叉车的能源供应装置,通常采用高能量密度的锂电池。电池为无人叉车提供动力支持,以满足无人叉车长时间运行的需求。其中,充电设施也是无人叉车系统解决方案中的重要组成部分,保障无人叉车自主对接和充电过程的安全性。

  6.驱动系统:驱动系统由车轮、减速器、制动器、驱动电机及速度等部分组成,是控制无人叉车正常运行的系统。该系统确保叉车能沿预设路径稳定行驶,并随时响应制动指令,实现安全可靠的移动控制。

  综上所述,无人叉车由车体、控制系统、导航系统、传感器、电池、驱动系统等关键部件构成。各部件紧密配合,使无人叉车能够完成高效、智能的物流搬运任务。无人叉车发展趋势主要围绕技术创新、性能提升、成本优化以及行业应用需求的满足等方面展开。未来,无人叉车技术将会朝着更加智能化与自主化、高精度定位与导航、协同作业与系统集成、模块化与定制化以及更加柔性化的方向发展。

  近年来,叉车在移动机器人行业中成为备受瞩目的“明星单品”。根据市场调研机构Interact Analysis数据,预计到2032年,全球叉车市场的出货量的年均增长近5%,将从2022年的约200万台增长到2032年的约300万台。2023年全球约有75000辆无人叉车出货,产生超过50亿美元的收入。显而易见,叉车市场正蓬勃发展,然而无人叉车在整个叉车市场的占有率还不到2%,发展潜力和市场空间巨大。

  随着自动化需求的日益增长,无人化作业的趋势也日益明显。在这一背景下,无人叉车所遭遇的技术与应用挑战愈发凸显。

  无人叉车虽然已经面世数年,但市场渗透率仍然较低。叉车技术成熟度尚待提升,初期高昂的成本令不少企业望而却步;行业应用场景的多样性,使推广难度增加;加之市场对其技术的认知与接受程度有限,制约了无人叉车市场的发展。

  传统无人叉车导航方式大多采用二维码导航、反光板导航、2D SLAM导航等方案,均面临显著局限:部署繁琐、成本高昂,且对作业环境适应性差。以上导航方案通常需要精密规划标记物的位置并维护导航标识,以应对复杂地形与广阔室外空间,导致大规模部署(超十台无人叉车)耗时冗长半岛·体育中国官方网站平台登陆,可达半年至一年。此外,标记物易损、维护成本高昂,且受光照、天气等自然因素制约,仅适用于简单室内场景。而对2D SLAM来说,其二维环境感知能力限制了其在多变环境中的广泛应用,作业场景受限明显。

  由于企业产品及应用场景的多样性,会在实际工作中引入多家不同品牌的无人叉车。各品牌AGV无法通过统一的调度系统进行操控,以及有些产品的接口也是不标准的。企业遵守相关标准不到位,在开放的端口过程中涉及安全性问题;需要在厂商之间进行中控系统的对接;无人叉车对场地的要求较高。针对多机多品牌联动,无人叉车如何实现协同作业,是否有更好的解决方案也是公司在导入AGV相关产品时所关心的。

  由于企业产品种类与应用场景的多元化,常常需要集成多家品牌的无人叉车。然而,各品牌AGV往往缺乏统一的调度平台兼容性,加之部分产品接口标准不一,加剧了管理难度。企业遵守相关行业标准不到位,开放端口过程中亦面临安全隐忧。同时,不仅要考虑厂商间中控系统如何实现无缝对接,还需考虑无人叉车对作业环境的严苛要求。针对多品牌、多机协同作业的挑战,企业尤为关注更优化的解决方案能有效促进生产流程的高效协同。

  导航技术始终是无人叉车领域突破的关键。3D传感器的应用,赋予机器人构建详尽环境模型的能力,简化了系统部署流程,即便在环境特征稀缺的场景下,也能捕获丰富环境信息,确保导航稳定性。此外,还放宽了对地面平整度的要求,提升搬运作业的效率与安全性。未来,无人叉车导航能力的飞跃将依托于全生命周期SLAM、多传感器深度融合,以及高精度语义分割与识别等前沿技术的广泛应用。特别是随着无人叉车向室外领域的拓展,3D导航技术的应用前景将更加广阔。

  当前,采用机器视觉导航技术的无人叉车正逐渐成为主流趋势,众多行业先锋如海康机器人、嘉腾机器人、极智嘉、未来机器人、灵动科技、中力等,均在其导航解决方案中融入视觉技术。为追求更高的导航精度与适应性,另外,大多数企业则倾向于采用混合导航策略,巧妙融合视觉传感器与激光SLAM技术,通过两者的优势互补,追求更高的导航精度与灵活度。

  面对复杂多变的非标作业环境,无人叉车灵活性与适应性尚不及人工,目前无法完全取代制造业场景下的人力作业。为弥补这一短板,企业需要深化人机协作模式。一方面,简化无人叉车的操作界面与流程,使非专业人士也能快速上手,降低操作门槛,提高作业效率。另一方面,加大对无人叉车操作与维护相关专业技术人才的培养力度,能够根据实际需求灵活调整和优化叉车作业策略,增强柔性度。人机协同作业能够显著提升生产效能与灵活性,激发技术创新与产业升级的活力,为无人叉车全面应用奠定坚实的实践基础。

  在多辆无人叉车共同作业于同一场景时,如何有序进行任务分配与路径规划是关键。系统需要在最短时间内,为每辆无人叉车精确计算出最优行驶路径,既要保障各车辆运行的流畅无阻,又要预防路径交叉引发的等待延迟,影响整体作业效率。为解决这一难题,多机协同作业可以综合考虑现场环境,合理设计库位布局和优化无人叉车路径,规划大规模集群机器人调配。值得一提的是,无人叉车系统集成的中央调度控制中心,具备跨楼层、多车型兼容的综合调度与任务管理能力,能够实现任务的智能分配与实时监控,并与其他相关设备和系统深度集成,构建起一套全面的自动化解决方案,有效提升生产制造流程中的物流周转效率与灵活性。

  机械结构与控制系统的模块化构建,使得无人叉车灵活性与可配置性更强,便于用户根据实际需求轻松实现系统的升级与功能拓展。同时,伴随着高度定制化解决方案的兴起,无人叉车能够精准捕捉并满足跨行业、多应用场景下的独特需求,量身定制为用户提供更加个性化的服务体验。

  总的来说,无人叉车技术的迅猛发展,得益于导航技术、传感器技术、锂电池效能以及智能调度系统等关键领域的持续创新与突破,使无人叉车的综合性能大幅提升,并极大拓宽了其应用场景的边界。

  在无人叉车行业中,杭叉集团、合力及中力等传统叉车巨头企业以深厚底蕴占据一席之地,而兰剑智能、井松智能等物流系统集成商和未来机器人、海康机器人等物流机器人企业,在新兴机器人制造领域也展现出强劲实力。这些专注于无人叉车细分市场的专业企业群体异军突起,将研发重心与生产能力高度聚焦于无人叉车领域,致力于技术创新与智能化升级。

  目前,未来机器人所推出的无人叉车在客户项目现场广泛采用先进的3D SLAM定位导航,摒弃传统的二维码、反光板等人工标记物,从而大幅缩减项目初期粘贴二维码所耗费的时间成本,以及后续可能的维护更换费用。未来机器人3D SLAM技术其快速建图,定位更加精准,适应环境的高动态变化。以未来机器人最新迭代升级的VNE20平衡重无人叉车为例,集成了多雷达3D激光定位,实现单车重复定位精度高达±10mm /±0.5°,同时支持伺服感知功能,能够在不中断作业的情况下进行实时检测,确保了作业的连续性。

  此外,未来机器人的视觉+激光多种混合传感器方案,能够精准解析扫描的信息数据,智能识别并判断各类载具的具体类别。以未来机器人的VNE20无人叉车为例,通过集成视觉与激光传感器的深度融合解决方案,并配备先进的“明眸”监测系统。当载具因为货物变形,或者地面不平等因素,造成与期望位姿有差异时,无人叉车可通过左右偏移、前后偏移及角度调整等方式调整末端叉距,提升末端操作精度与准确性,精准叉取货物。

  2023年,工信部发布《工业互联网与工程机械行业融合应用参考指南》,提出在叉车产品中应用5G技术,对叉车运行进行数字化管理,提升叉车运行安全性和运行效率。基于“5G+AI”先进技术,井松智能通过孪生建模优化设计方案,发布通用GS2022100,具有高性能、高集成度、高可靠性等特点:采用安全模块替代安全PLC的设计,实现电源开关+5G通信+安全模块+软件系统+人机交互的高度集成;3D视觉传感器的加入,支持安全避障、安全防护、识别检测、报警提示等功能;适用于多种智能车体的高效控制与快速部署,支持密集存储、地堆摆放、高架立库、货车装卸、多层堆叠等智能搬运全场景应用。

  劢微机器人自研RCS调度系统,深度优化核心统筹算法,可协调数百台不同车型的车辆同场调度;智能交管系统可实现多车动态避让,有效避免拥堵和锁车现象的发生,达到1+12的群体智能效应;其自研的WCS设备控制系统,实现人与电梯、自动门、输送机、辊筒、机械手等设备操作系统统一管理,连接系统功能操作台及数据中心,构建信息交流平台,进行全场设备及信息流管理,广泛应用于托盘式、堆高式、平衡重式、前移式及窄巷道式等多种无人叉车产品。

  联核科技自主研发的零代码移动机器人操作系统,让非专业人员也可根据需求便捷修改叉车软硬件逻辑,可极大节省时间和人力成本。值得一提的是,联核科技的无人叉车无需依赖电脑等外部设备即可完成环境地图扫描和路径规划,不用改造现场便可以快速投入使用,真正做到开箱即用,减少部署时间,大幅提升使用效率。

  无人化物料搬运时代已悄然而至,无人叉车技术正疾速向智能化、模块化等方向迈进。伴随着协同作业效率与安全性的双重提升,我国叉车企业也在积极拓展全球化市场。技术创新成为企业脱颖而出的核心驱动力,各企业不断加大研发投入,致力于提升无人叉车的自主导航、精准定位、智能避障等关键技术,以科技赋能,引领产业升级。同时,服务质量的优化也是赢得市场的关键,快速响应客户需求、提供定制化解决方案成为企业竞争的新焦点。

  同时,在《“十四五”机器人产业发展规划》等一系列政策引导与推动下,促使无人叉车技术向更加创新、环保的方向迈进,同时鼓励企业加大技术创新投入,加速产品升级迭代。并且,我国企业凭借技术创新、成本优化及高性价比等优势,也将逐步打破国际品牌的市场垄断,加速构建国际化的营销与服务网络,在全球舞台上展现出强大的竞争力和品牌影响力。

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