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項(xiàng)目簡介

物流倉儲業(yè)向來被視為是需要大量依賴人力來處理商品與貨物的產(chǎn)業(yè)。隨著科技的進(jìn)步，已有越來越多的業(yè)者開始導(dǎo)入可降低人力需求又可提升倉儲效率的搬運(yùn)機(jī)器人來完成貨物入出庫作業(yè)。像是可充分利用垂直空間以便高密度儲存貨物的立體倉庫或是環(huán)境惡劣易對人體造成健康傷害的超低溫倉庫，都能通過搬運(yùn)機(jī)器人讓貨物移動(dòng)更迅速也更便捷。

而在偌大倉庫內(nèi)的眾多機(jī)器人要能有條不紊地在貨架間來回穿梭運(yùn)送貨物，或者在零下的極低溫環(huán)境下正常運(yùn)行，其所采用的嵌入式計(jì)算機(jī)扮演著關(guān)鍵角色。以近幾年來備受關(guān)注的四向穿梭機(jī)器人來說，由于可以橫向和縱向軌道任意行駛，使其路徑規(guī)劃與調(diào)度系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本就相當(dāng)復(fù)雜，若采用了穩(wěn)定性不佳的計(jì)算機(jī)，不僅會影響穿梭機(jī)器人運(yùn)行的順暢度，一旦計(jì)算機(jī)發(fā)生宕機(jī)問題則會讓穿梭機(jī)器人卡在軌道上動(dòng)彈不得，而產(chǎn)品頻頻故障更會增加售后服務(wù)的維修成本，亦會損及機(jī)器人制造商的公司商譽(yù)。

圖1 物流倉儲專用四向穿梭機(jī)器人

保障四向穿梭機(jī)器人可靠運(yùn)行

研華的UNO-2372G是一款尺寸緊湊且穩(wěn)定可靠的嵌入式計(jì)算機(jī)。精巧機(jī)身設(shè)計(jì)讓這款工業(yè)級箱型計(jì)算機(jī)非常適合安裝在空間有限的搬運(yùn)機(jī)器人內(nèi)；而強(qiáng)固特性與寬溫特色則使其擁有絕佳的可靠度與耐用度。因此，不論是在嚴(yán)苛環(huán)境或低溫狀態(tài)下，UNO-2372G都能穩(wěn)妥地執(zhí)行系統(tǒng)程序，從而為四向穿梭機(jī)器人可靠運(yùn)行提供有力的保障。

（1）系統(tǒng)需求

國內(nèi)一家提供全自動(dòng)智能密集倉儲解決方案的高科技公司，自主研發(fā)了四向穿梭機(jī)器人、冷凍庫專用機(jī)器人、堆垛式搬運(yùn)機(jī)器人、轉(zhuǎn)軌搬運(yùn)機(jī)器人、重型搬運(yùn)機(jī)器人等多款可以高效輸送貨物的軌道式搬運(yùn)車（Rail Guide Vehicle；RGV）。該公司之前是以內(nèi)嵌自行組裝計(jì)算機(jī)來控制RGV，但始終無法達(dá)到其預(yù)期的執(zhí)行效果，有時(shí)還會出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象而需要重啟計(jì)算機(jī)。為了提升效能并解決卡頓問題，該公司打算為正在開發(fā)的第三代穿梭機(jī)器人選購新的嵌入式計(jì)算機(jī)。

該公司的第三代穿梭機(jī)器人是為低溫物流中心所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品。由于這款穿梭車的外型扁平猶如托盤，使其內(nèi)部空間相當(dāng)局促，但它仍需配置多種硬件裝置（包括計(jì)算機(jī)、電池、微控制器、無線客戶端等等）才能按上位系統(tǒng)下達(dá)的命令運(yùn)送貨物。 因此，該公司對新的嵌入式計(jì)算機(jī)提出了以下需求：

• 內(nèi)建Intel Atom四核芯處理器以提供足夠的運(yùn)算性能；

• 小巧體積以切合有限的安裝空間；

• 支持寬溫使穿梭機(jī)器人可在冷凍倉庫內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)作；

• 以較佳的硬件設(shè)計(jì)、以及抗振與抗沖擊能力強(qiáng)化穩(wěn)定性與安全性；

• 提供多種I/O接口來連接各種硬件裝置，如：觸控屏幕、微控制器、鼠標(biāo)、鍵盤、二維條形碼掃瞄器、無線客戶端等。

（2）系統(tǒng)概述

研華高效能嵌入式計(jì)算機(jī)UNO-2372G可滿足這家機(jī)器人制造廠商對硬件平臺的高穩(wěn)定度要求。以螺絲鎖固方式將UNO-2372G安裝于冷凍庫專用的四向穿梭機(jī)器人內(nèi)，該計(jì)算機(jī)即可對上接收調(diào)度軟件的指令、對下控制機(jī)器人內(nèi)的微控制器等硬件裝置來執(zhí)行搬運(yùn)作業(yè)。而在執(zhí)行搬運(yùn)貨物的過程中以及完成搬運(yùn)作業(yè)時(shí)，UNO-2372G都會傳送穿梭機(jī)器人的目前所在位置與相關(guān)信息給上位系統(tǒng)，讓管理者可以實(shí)時(shí)掌握機(jī)器人狀態(tài)與運(yùn)送進(jìn)度。

搭載Intel Atom E3845處理器的UNO-2372G是款低功耗、高性能的運(yùn)算平臺。除了能游刃有余地處理四向穿梭機(jī)器人的搬運(yùn)作業(yè)之外，這款箱型計(jì)算機(jī)的尺寸亦相當(dāng)纖薄緊湊（僅150×105×35mm），因?yàn)檎加每臻g不大，所以非常適合嵌入此項(xiàng)目的托盤式穿梭機(jī)器人內(nèi)。其較寬的作業(yè)溫度范圍（-20°C~60°C）則可確保系統(tǒng)在零下20度的低溫物流中心仍能維持正常運(yùn)作。無風(fēng)扇與無內(nèi)部纜線設(shè)計(jì)、符合IEC之防振和抗沖擊性國際規(guī)范、以及采用耐用性高的鋁合金機(jī)殼等特色亦讓UNO-2372G擁有絕佳的強(qiáng)固性與穩(wěn)定性。

此外，UNO-2372G提供包括RS232/422/485、USB、RJ45、HDMI等多種I/O接口，讓設(shè)計(jì)者可以靈活的配置與整合所需的裝置。此項(xiàng)目就以串行埠來連接機(jī)器人內(nèi)的微控制器、以網(wǎng)絡(luò)端口接無線客戶端、HDMI端口接小型觸控屏幕，而USB端口既可連接掃瞄器來讀取入出庫單據(jù)上的二維條形碼，亦可方便工程師外接鼠標(biāo)與鍵盤來為機(jī)器人進(jìn)行調(diào)試。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)圖

總結(jié)

在倉儲物流應(yīng)用領(lǐng)域，單調(diào)枯燥、繁瑣易出錯(cuò)的工作，以及作業(yè)環(huán)境惡劣、對人體健康危害較大的場域，未來都將可能由機(jī)器人代勞。而嵌入式計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定性則決定了機(jī)器人能否迅速便捷地完成使命。

研華UNO系列的多款無風(fēng)扇嵌入式計(jì)算機(jī)能為機(jī)器人提供可靠運(yùn)行的運(yùn)算平臺，而且不論是在高密度的立體倉庫或低溫的冷凍倉庫等的應(yīng)用場所。像是此項(xiàng)目所采用的具強(qiáng)固與穩(wěn)定特色的小尺寸UNO-2372G就讓冷凍倉庫專用的四向穿梭機(jī)器人可穩(wěn)定地執(zhí)行搬運(yùn)工作，同時(shí)研華的技術(shù)團(tuán)隊(duì)還以客制化服務(wù)協(xié)助系統(tǒng)設(shè)計(jì)者解決了兼容性問題。導(dǎo)入至今，該機(jī)器人的運(yùn)作一直都很順暢，因此讓這家機(jī)器人制造商擺脫了令其困擾的系統(tǒng)卡頓與計(jì)算機(jī)重開機(jī)等問題，進(jìn)而減少了需要經(jīng)常提供維修服務(wù)的麻煩，亦促使該公司決定在其它機(jī)器人的升級改版計(jì)劃中也采用研華UNO系列的計(jì)算機(jī)，以提升其產(chǎn)品的穩(wěn)定性與市場競爭力。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年11月刊