Детальное проектирование и реализация роботизированного склада, основанного на использовании мобильных роботов, требует наличия надежной системы управления складом (WCS) и системы управления роботами (RCS). Эти две системы должны работать слаженно, обеспечивая эффективность, гибкость и надежность работы.
Реализация cистемы управления складом
Система управления складом (WCS) служит связующим звеном между системой управления складом (WMS) и автоматизированными системами на складе. WCS обеспечивает обратную связь в реальном времени о состоянии склада и отдает команды различным системам, таким как конвейерные и сортировочные системы, а также роботизированное оборудование.
WCS должна иметь многоуровневую структуру для управления сложностью современного автоматизированного склада, состоящего из взаимосвязанных подсистем. Сюда входят уровни маршрутизации для управления путем прохождения товаров через склад, уровень принятия решений для управления динамическим выбором, уровень управления для работы с протоколами, специфичными для конкретных устройств, и уровень исполнения для реализации контуров управления с обратной связью в реальном времени.
При реализации WCS на уровне контроллеров обычно используются ПЛК (программируемые логические контроллеры), обеспечивающие высокую скорость, надежность и точность управления. Они подходят для управления ленточными конвейерами, ASRS (Automatic Storage/Retrieval Systems) и AGV (Automated Guided Vehicles). Также очень важно использовать распределенное управление, при котором каждая система (например, конвейерные зоны) управляется индивидуально, а затем синхронизируется с другими системами.
Реализация системы управления роботами
Система управления роботами (RCS) отвечает за управление действиями отдельных роботов в соответствии с общими целями склада. RCS должна в реальном времени передавать роботам инструкции, включая планирование траектории движения, механику комплектации и размещения, а также координацию с другими системами, такими как конвейерные ленты и датчики.
RCS работают на уровне контроллеров, часто используя собственные аппаратные контроллеры, встроенные в робот, но могут также использовать готовые коммерческие контроллеры. Реальная реализация может существенно отличаться в зависимости от конкретного типа используемого робота (AGV, AMR, роботизированная рука и т.д.). Как правило, для навигации RCS использует метод наведения (зрение, LiDAR или проводное наведение).
Учитывая сложность и неоднородность складских операций, могут использоваться различные языки программирования и инструменты. Языки высокого уровня, такие как C++, Java или Python, могут использоваться для сложных логических операций и принятия решений, а язык реального времени (например, C или даже ассемблер) — для низкоуровневых и высокоскоростных операций управления.
Одним из важнейших факторов при реализации является соблюдение требований безопасности, таких как предотвращение столкновений и механизмы аварийной остановки. Для этого применяются такие методы, как SLAM (одновременная локализация и картирование) и интеграция датчиков (LiDAR, камеры, ультразвуковые датчики).
Центральным моментом в реализации RCS и WCS является необходимость создания надежной коммуникационной сети, скорее всего, Industrial Ethernet (например, EtherCAT или Profinet), для обеспечения высокоскоростного и детерминированного обмена данными между многочисленными датчиками, контроллерами и исполнительными устройствами.
И наконец, создание тщательно протестированной имитационной модели складской среды с использованием таких программ, как MATLAB/Simulink или ROS (Robot Operating System), может помочь в проверке систем управления перед их внедрением. Это позволяет разработчикам проверить динамику системы и уточнить параметры управления без физического опробования на складе.
В заключение отметим, что успешное внедрение интегрированных WCS и RCS на уровне контроллера предполагает стратегическое сочетание высокоуровневых систем управления и систем управления в реальном времени для создания эффективной и результативной работы склада. Конечным результатом должна стать оптимизированная, экономически эффективная и высокоавтоматизированная логистическая среда.
