文｜吴志杰 山西英才物流装备科技有限公司

摘要： 智能空中机械手作为一种新型的物流仓储搬运设备，在覆盖范围、空间利用率、精准调度等方面具有优势。 结合山西英才物流装备技术有限公司设计实施的智能空中机械手系统智能仓储，主要介绍在某铝厂挤压车间的实际应用，如何实现自动搬运和仓储调度，以及技术分析创新点、竞争优势等。

关键词：智能空中机械手、铝材生产车间、自动化物流、智能化

智能空中机械手是一种新型的物流仓储搬运设备，通常布置在生产线或仓库的上部区域。 通过自身的水平驱动系统、纵向驱动系统以及升降抓取装置，可以实现X、Y、Z轴的全覆盖。 空间处理调度。 在生产车间应用方面，通过具体的规划和布局，可以在不影响地面互通的情况下完成不同生产线之间的无人调度。 在仓库应用方面，结合专业的仓库管理和调度系统，无需配置货架，即可实现类似常规立体仓库的无人存储和进出库的自动调度。

图1：智能空中机械手系统在铝材生产车间的应用

因此，在新型自动化物流仓储系统中，智能空中机械手系统以其强大的覆盖范围、巧妙的空间利用和高精度的智能调度，可以实现高效、经济、灵活的无人生产和仓储。

1、智能空中机械手的总体结构及特点

智能空中机械手从硬件系统上来说是一种驱动结构，所以在一些项目中也被称为智能驱动。 根据实际覆盖需求和运行要求，此类设备主要可分为三维结构模型和二维结构模型。 三维结构模型需要实现车间内前后、左右、上下的三维运动。 其结构与传统双梁起重机相似。 必须配备双梁车体及其可前后移动的操作机构。 在该车体上又设置有小车车体及其运行机构，实现左右移动。 车体上设有起升机构，负责起升或抓取货物。 二维结构模型只需要在一定的作业环境下实现前后（或左右）、上下二维运动，其结构会更加紧凑，不需要庞大的车身和其运行机制。 车体直接在相应轨道上运行，其余结构保持不变。

图2：某板式家具厂应用智能空中机械手实现板材的自动调度和组合

从结构上看，智能空中机械手与常规驱动最明显的区别在于，升降机构下端附有专用吊具或抓具，可根据实际抓取的货物进行匹配和设计，并配合相应的检测系统，实现无人参与时自动平稳地取放货物。 同时，与人工起升作业不同，该设备对起升过程的稳定性、准确性以及货物转运过程的安全性有着极高的要求，必须配备相应的限位和锁定装置，以保证起升过程的稳定性和准确性。确保整个运行稳定运行。 例如，起升机构需要采用刚性嵌套伸缩结构或柔性驱动加剪刀臂限位结构，以实现吊具平稳垂直的起升动作，并保证抓取动作准确无偏差。

此外，在软硬件系统中，根据具体项目的实际情况，将在三个动作维度上配备激光测距或条码扫描装置，实现精准定位。 关键机构减速电机采用变频控制系统，实现无级调速，启停平稳。 自动抓取吊具配有货物检测开关、装载开关、抓取成功检测开关、货物条码扫描装置等辅助检测装置。 一系列的防护和检测硬件及配套软件系统保证了设备的无人化。 自动操作。

图3：铝厂应用智能空中机械手实现产品自动进出

2、某铝厂挤压车间智能空中机械手系统自动搬运及仓储调度的实现

图4是某铝厂挤压车间从框架到时效前后的平面布置图。 主要由挤压骨架区、时效作业区、地面暂存区、后续工艺对接区组成。 智能空中机械手主要用于实现挤压框装载区的空框供应和满框收集。 整框送入时效炉，堆成4框1垛放入炉内（见图5）。 老化后，拆成单架运走或送往地面指定地点暂存及数据管理，暂存区满或整架送往后续工序对接码头等物流搬运所有链接。 整个系统稳定、可靠、灵活，满足当前的要求。 除了技术和产能的需求外，还有极好的升级和扩张空间。

图4：挤压车间后段自动化物流及暂存库平面布局

截至2022年8月，车间区域在智能空中机械手系统的帮助下，初步实现了生产调度的自动化运行、信息的自动采集记录、区域内各工序间的无人搬运等，成为智能车间。可以系统地连接前、后工序。

图5：挤压车间后端自动化物流及暂存示意图

在车间范围内，各工序具体调度方法及流程如下：

1、空箱供应

生产过程中，当挤出机分框区域反馈到上级系统缓冲站需要补充空料框时，智能空中机械手管理调度系统就会向智能空中机械手发出运行命令从待命位置到区域内的临时区域。 储存的空料架或后端空料架终端上部会自动将空料架提升到指定的空架缓冲终端。

2. 全托盘搬运

在挤出机的装框区域装框完成后，输送到全画幅缓冲坞时，会向上级系统反馈处理信号的请求。 后续工序安排运输至时效炉等待区或地面暂存区指定位置。

3、时效炉的拆卸、堆放、搬运

对于生产管理系统指定的整框入炉物料，智能空中机械手将其精准举升送至入炉区域，并自动完成堆垛（4框1框）。堆）。 如此循环往复，直至所有首次入炉的物料均堆放在待烧区域（本工程一般由3堆共12箱组成），并整体投入炉内启动。老化操作。 老化期结束并出炉后，智能空中机械手根据管理系统反馈的每框材料的后续工艺方向自动拆垛每框，然后发送到后处理码头或地面临时存放位置。

4、地面临时仓库管理及搬运

对于挤压或老化后因工艺或生产排程暂时不进入后续工序的，需要暂时存放一段实际全框材料，可在无地面区域有序堆放该区域由智能空中机械手系统存款。 借助强大的管理和调度系统，结合成熟的立体仓库管理系统，可以在该区域形成可灵活调整和安排货位的自动化立体仓库。 其管理和调度与常规立体仓库相同，并且是全自动的。 同时，由于不受固定货架的限制，可以根据顾客的需求自由调度和划分，部分区域可以分配为物料搬运或整形等其他功能区域。 可比。 本项目中，如果将目前空闲区域全部用作临时存储，如堆放4层，可实现约120个空箱和满箱的存储。

三、智能空中机械手系统在项目应用中的技术创新及竞争优势

1、通过空间交织实现强兼容性

常规物流运输系统主要通过地面输送机和穿梭车的合理布置和组合，实现各工序的对接。 对于一些现场空间紧张、生产设备齐全的车间来说，通常很难有理想的运输设备布置空间。 或者在一些无法避免人力参与作业的环境下，运输设备布置完毕后，地面被分割成多个小区块，导致地勤人员和叉车无法到达很多地点，给日常工作带来很大的麻烦以及后续维护。

智能空中机械手主体结构运行于车间生产设备上部，可根据实际情况布置在车间预留的行车轨道上或独立架设的支撑架上。 在不占用地面空间或中断地面人车通行的情况下，通过举升机构和专用机械抓手，将货物自动转移到工作覆盖范围内的各个点。

2. 独特的取放模式带来的多功能性

传统的物流运输设备功能相对单一。 要完成全流程的生产过程，通常要经过多个环节，通过搭配多种不同功能的设备来完成。 以前述铝材厂的挤压车间为例，如果采用常规的自动化物流运输方式，则需要在时效炉前后配备双工位穿梭车。 专用框架拆解设备，在此过程中，专用设备与穿梭车要多次对接，上下穿梭车的反复动作必然造成作业能力的损失。

选择智能空中机械手系统后，只需部署一台智能空中机械手，即可在整个区域内自由调度和运输，不受生产设备布局的干扰。 常规方案中，由于时效炉前后无法互通，需要两辆穿梭车。 配合完成搬运任务。 更重要的是，由于取放是从上部自动抓取，当面对铝材时效需要先堆垛再拆卸的作业要求时，空中机械手本身就可以准确、安全地搬运货物，无需任何操作。使用其他设备。 完成炉前堆垛、炉后卸垛，大大节省设备成本和占地面积。

3、新思路拓展衍生新模式自动化仓库

在传统铝厂的挤压车间中，一些半成品材料由于生产安排或工艺要求，通常需要暂时存放一段时间，然后才能进入后续工序。 行业内面对这样的需求时，一般有以下两种模式：

第一种方式是使用行车或叉车将这部分材料堆放在车间的空闲区域。 这样虽然可以达到临时仓储的目的，但带来了三个问题：一是人工堆放、仓储无法有效管理物资。 寻找特定的材质框架需要耗费大量的人力和时间； 二是手动堆垛料架。 当需要拆除顶部或底部料架时，需要手动攀爬吊钩，过程中具有很大的安全性。 危险隐患； 三是要留有足够的通道供人工堆垛和储存，以方便叉车、托盘车等的周转和进入，以及物料进出的交互，这会浪费大量的厂房空间。

第二种模式是在厂房内规划巷道式半成品立体仓库，专门用于半成品物料的存储。 与第一种模式相比，该模式取得了很大进步，能够获得理想的储量。 同时，由于自动化系统的介入，不存在材料难找的问题。 还可以通过特定的输送设备与前后生产线进行扩展对接。 。 这种模式存在的问题是：一是场地要求较高。 很多客户在生产线附近找不到适合建设仓库的场地，需要选择另外一个专门的厂房进行规划建设。 如果施工地点较远，会带来较高的搬运费用； 其次，常规立体仓库是一个完整的系统工程，从地面荷载、厂房高度、支撑货架结构到相应的堆垛机、穿梭车、输送机等，需要较大的投资。 在比较了人工地面仓储和立体仓库的综合成本和投资回报后，很多客户很难下定决心选择这种模式。

面对以上痛点，新开发的智能空中机械手系统将成为极具竞争力的新机型。 从控制的角度来看，智能空中机械手系统融合了RGV调度系统和立体仓库管理系统的精华。 空中机械手在生产设备的上部运行，就像一辆全覆盖的穿梭机，可以从整个区域的任意一点拾取和卸载料箱。

同时，在地面空闲区域，系统规划出虚拟货位，将物料架准确放置在指定点，并借助其自动堆垛和卸垛功能，将物料框架可以堆叠一定层数，实现存储扩展。 另外，由于它配备了脱胎于三维仓库管理系统的仓库管理系统，所以所有料箱的信息和位置都准确地存储在系统中。 当后续需要取某种箱体材料时，系统可以快速、准确地对材料进行校准。 架，空中机械手自动完成拆垛、卸料等动作，最后转运到指定地点。 从投资规模来看，该模式在整个运营过程中所需设备较少，不需要额外的土建和货架投资。 是一种性价比极佳的物流仓储模式。

表1是前述挤压车间项目采用上述三种模式建设临时仓库的主要指标对比。 可以看出，综合评价下，智能空中机械手系统仓库更适合本项目。

选择智能空中机械手系统后，特定区域需要配备的空中机械手数量、每台空中机械手的主要配置参数等，都与客户的真实需求密不可分，应根据专业的设备操作能力。

图6为前述智能空中机械手系统在挤压车间的效率计算。 该计算模型以FEM9.851中巷道立体仓库堆垛机效率计算模型为基础，结合智能空中机械手在常规搬运和自动化仓储作业中的搬运调度特点。 需要注意的是，在实际的装卸调度作业中，特别是作为空中机械手的自动化仓库时，不同的物品由于存储类别和批次的不同，需要不同的卸货时间，需要对相应的计算模型进行修正和补充因此。 我不会在这里重复它们。 （图6所示的计算模型中，每堆平均卸载次数预设为1次）

图6：智能空中机械手效率计算

4、先进控制管理系统支持的智能装备系统

智能空中机械手系统的核心亮点不在于硬件，而在于其智能化、自动化、信息化的先进水平。 WMS系统作为整个智能物流仓储系统的大脑和中枢，是决定项目成功与否的关键。 自动化物流仓储规划建设企业在此类装备系统的开发上具有绝对优势。

在上述铝材厂挤压车间物流项目中，我们采用的管控系统是WT-WMS-空中机械手仓库管理控制系统V2.0，该系统包括iWMS系统、射频采集系统、监控系统、作业调度系统、点阵屏控制系统、界面系统等，见图7。

图7：智能空中机械手仓储管理控制系统

该系统充分吸收了三维仓库管理调度系统的优点，使智能空中机械手具有巷道堆垛机同样的稳定性和可靠性以及各作业维度的准确性。 在仓储信息管理和交互方面，像成熟的立体仓库一样，可以根据需要与企业的ERP、MES系统无缝对接，从而实现仓库作业条码化、作业流程透明化、库存管理精准化，以及自动数据收集。 与仓库信息融合，为企业打造坚实可靠、全面可行的协同管理平台。

四。 概括

通过智能空中机械手在前述铝材厂挤压车间自动化物流仓储项目中的实际应用和探索。 可以发现，在一些特定的应用场景中，智能空中机械手可以作为传统自动化物流仓储系统的有效补充和替代，其灵活的自动化搬运能力和自动化仓储建设能力将成为其市场的认可和选择。 核心因素。 该设备及其配套系统有望成为继自动化立体仓库、地面自动化物流配送系统之后又一具有巨大市场需求和潜力的产品体系，未来将在自动化物流仓储行业得到广泛应用和推广。

智能立体停车库将缓解停车难

2005年8月4日 05:48 光明网 - 光明日报

本报记者 王晓润 通讯员 杜辉

本报北京8月3日报道（记者王晓润通讯员杜辉）

自驾车找不到停车位一直困扰着城市交通，随着2008年北京奥运会的临近，这一问题依然突出。 由北京交通广播电台、北京广播规划中心主办、北京广日智能车库有限公司协办的“北京静态交通与停车难高峰论坛”近日举行。 探讨北京停车问题，为北京静态交通建设提出建议。

据了解，目前我国汽车保有量超过2400万辆智能立体车库，2005年汽车保有量将达到3356万辆。 专家估计，正常情况下，机动车10%-20%的时间在路上行走，其余80%-90%的时间停下来。 目前，我国城市机动车保有量与停车位的比例仅为5：1，满意率不足15%。 许多交通专家和有识之士一致认为，只注重动态交通建设，忽视静态交通建设，是造成城市交通拥堵的重要原因。 目前，我国大中城市静态交通建设严重滞后。

论坛上，北京广日智能车库公司生产的智能立体停车库受到广泛关注。 智能立体停车库采用电梯塔式立体停车库，真正实现智能化，具有占地面积小、停车效率高、操作方便等优点。 车库安全模式智能系统设有多重检测、双电源、电气联锁、急停装置、智能报警装置。 即使发生事故或停电，附带的手动装置也能在短时间内安全接车。