隨著內(nèi)部物流行業(yè)的快速發(fā)展，越來越多的移動(dòng)機(jī)器人被投入到倉儲(chǔ)配送應(yīng)用中，成為企業(yè)制勝的關(guān)鍵。大部分解決方案都是將料箱從 A 點(diǎn)轉(zhuǎn)移到 B 點(diǎn)。當(dāng)它們將貨物從輸送帶或半拖車搬運(yùn)貨物，以及對(duì)貨運(yùn)包裝箱上的料箱進(jìn)行碼垛和卸垛時(shí)，可能會(huì)遇到各種限制。為了更好地滿足倉儲(chǔ)配送中心的需求，波士頓動(dòng)力公司開發(fā)出了一款名為 StretchTM 的新型智能倉儲(chǔ)物流機(jī)器人，它是一種用于卸貨應(yīng)用的自主移動(dòng)式貨箱搬運(yùn)解決方案，完美結(jié)合了機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者三十年來不斷積累的研發(fā)成果與倍福的自動(dòng)化和集成式安全技術(shù)。
波士頓動(dòng)力公司與倍福
共同打造出一款商用機(jī)器人解決方案
Stretch 機(jī)器人為了應(yīng)對(duì)物流行業(yè)日益增長(zhǎng)的需求，配備了一個(gè)體積超小、操控性極強(qiáng)底座，允許向任何方向移動(dòng)，并能夠繞過障礙物并上下坡道。一個(gè)裝滿計(jì)算機(jī)視覺驅(qū)動(dòng)的攝像頭和傳感器的感知桅桿可以快速、精確地識(shí)別貨箱。Stretch 的與眾不同之處在于，它配備了一個(gè)具有七個(gè)自由度的巨型機(jī)械臂和一個(gè)真空夾具，可與感應(yīng)系統(tǒng)配合使用，處理各種貨箱。Stretch 配備大容量電池，一次充電可運(yùn)行超過一個(gè)完整班，支持連續(xù)、靈活的卸貨。
Stretch™ 的安全系統(tǒng)配備的是 EtherCAT I/O 端子模塊和黃色 TwinSAFE 安全模塊，機(jī)器人和遠(yuǎn)程控制柜中都安裝了這些模塊
Stretch 在設(shè)計(jì)上與波士頓動(dòng)力公司的其它機(jī)器人一樣，都是旨在協(xié)助人類完成制造業(yè)和倉儲(chǔ)業(yè)中枯燥、骯臟甚至危險(xiǎn)的工作，Stretch 硬件工程技術(shù)總監(jiān) Matthew Meduna 解釋道：“Spot® （機(jī)器狗）用戶發(fā)現(xiàn)機(jī)器人可以帶來巨大價(jià)值，它能自動(dòng)高效地完成工業(yè)設(shè)備檢驗(yàn)、危險(xiǎn)氣體檢測(cè)或可疑包裹檢查等任務(wù)，保護(hù)人類免受傷害。而 Stretch 同樣可以實(shí)現(xiàn)倉庫和第三方物流設(shè)施（如拖車等）的自動(dòng)裝卸任務(wù)，解決人員調(diào)度問題，為客戶帶來巨大價(jià)值。”
Stretch 開發(fā)團(tuán)隊(duì)
始終把人的生命安全放在首位
波士頓動(dòng)力公司在設(shè)計(jì) Stretch 時(shí)，確定了以下幾個(gè)目標(biāo)。首先，機(jī)器人需要具有自主性，能夠智能響應(yīng)環(huán)境和處理需求的變化，這是區(qū)別于市場(chǎng)上其它同類產(chǎn)品的關(guān)鍵。它需要擴(kuò)展波士頓動(dòng)力公司其它平臺(tái)的世界一流的操控能力，為內(nèi)部物流行業(yè)客戶創(chuàng)造獨(dú)特的價(jià)值。其次，它需要具有移動(dòng)性，結(jié)合其自主性和很強(qiáng)的操控性，每天能夠在各個(gè)工位之間靈活穿梭。Stretch 不僅需要在確保系統(tǒng)高可用性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)這些功能，還需要具有很強(qiáng)的安全性，防止人身傷害或物品損壞。
“我們必須找到一個(gè)既支持機(jī)器人所需的所有不同類型的傳感器和安全功能，又可通過以太網(wǎng)為黑色通道安全通信協(xié)議提供可靠支持的解決方案。”Meduna 說道。“倍福 TwinSAFE 集成式安全解決方案與設(shè)備控制器配合完美，正是我們要找的。”
波士頓動(dòng)力公司的工程團(tuán)隊(duì)在 2019 年開始設(shè)計(jì) Stretch 時(shí)就與包括區(qū)域銷售工程師 Brian Buck 在內(nèi)的當(dāng)?shù)乇陡＜夹g(shù)專家合作。“倍福技術(shù)的靈活性和廣泛選擇是波士頓動(dòng)力公司決定為其機(jī)器人內(nèi)部和外部配備我們的控制和整體安全解決方案的關(guān)鍵因素。”Buck 補(bǔ)充道。
Stretch™ 結(jié)合了波士頓動(dòng)力公司三十年的研發(fā)成果以及倍福的自動(dòng)化及集成式安全技術(shù)
標(biāo)準(zhǔn)化、精簡(jiǎn)，安全更是重中之重
每臺(tái) Stretch 機(jī)器人內(nèi)都安裝了一臺(tái) CX5130 嵌入式控制器，負(fù)責(zé)監(jiān)控系統(tǒng)并與 PC 通信，進(jìn)行車隊(duì)管理。“CX5130 確定機(jī)器人所處的環(huán)境是否足夠安全，然后才會(huì)允許運(yùn)動(dòng)，當(dāng)控制軟件提出要求時(shí)，它就會(huì)接通各個(gè)配電區(qū)并釋放制動(dòng)器。”Meduna 說道。除了多款 EtherCAT 端子模塊之外，還使用了包括 EL1918、EL2912 和 EL2904 在內(nèi)的 TwinSAFE 和 TwinSAFE SC 端子模塊來實(shí)現(xiàn)安全功能。它們對(duì)于監(jiān)測(cè)機(jī)械臂關(guān)節(jié)以及車輪的速度和角度來說非常關(guān)鍵。兩個(gè)單通道編碼器接口端子模塊用于驗(yàn)證定位數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性：EL5001-0090 用于 SSI 編碼器，EL5101-0090 用于帶差分信號(hào)（RS422）或 TTL 單端輸入的增量式編碼器。
遠(yuǎn)程車隊(duì)管理面板使用的是 CX8190 嵌入式控制器以及EtherCAT 和 TwinSAFE 模塊，確保整個(gè)機(jī)器人工作范圍的安全。模塊讀取急停按鈕、安全 I/O、小車或輸送帶檢測(cè)以及充電線纜檢測(cè)等信號(hào)。“這種控制裝置用于實(shí)現(xiàn) Stretch 工作范圍內(nèi)的所有安全通信。”Buck 解釋道，“除了能夠控制三色燈警示燈之外，車隊(duì)管理人員還可以使用這些技術(shù)，通過本地 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)無線控制 Stretch 機(jī)器人的安全狀態(tài)。例如，如果按下急停按鈕或有人進(jìn)入工作區(qū)域，Stretch 就會(huì)進(jìn)入安全模式。”
倍福的 TwinCAT 3 自動(dòng)化軟件為安全應(yīng)用提供了一個(gè)端到端開發(fā)和運(yùn)行時(shí)平臺(tái)。波士頓動(dòng)力團(tuán)隊(duì)基于 TwinCAT 平臺(tái)編寫 PLC 和安全邏輯程序，并使用實(shí)時(shí)以太網(wǎng)通信系統(tǒng)與解決方案中的其它計(jì)算機(jī)進(jìn)行 UDP 通信。TwinCAT 讓工程師們能夠選擇他們最熟悉的或最適合自己項(xiàng)目的編程語言，包括面向?qū)ο蟮?IEC61131-3 標(biāo)準(zhǔn)語言和高級(jí)語言、功能塊和 Microsoft Visual Studio® 中的計(jì)算機(jī)科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)語言。“有了對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)的支持，我們就可以考慮用自動(dòng)化組件建立一個(gè)龐大的生態(tài)系統(tǒng)。”Meduna 說道，“這一點(diǎn)對(duì)我們繼續(xù)開發(fā)集成式解決方案極為重要。”
移動(dòng)機(jī)器人可帶來極高的投資回報(bào)
Stretch 于 2022 年初投入商用，明顯區(qū)別于市場(chǎng)上其它常見的移動(dòng)機(jī)器人。Stretch 可以自主卸載卡車和運(yùn)輸集裝箱，并保持驚人的靈活性。該機(jī)器人配備強(qiáng)大的真空夾具和先進(jìn)的機(jī)器視覺系統(tǒng)，能夠搬運(yùn)重約 50 磅（23 公斤）的各種類型和大小的箱子，不需要對(duì) SKU 編號(hào)或包裝箱尺寸信息進(jìn)行任何預(yù)編程，甚至能夠自主回收在卸載過程中移動(dòng)或掉落的任何包裹。
自動(dòng)化技術(shù)和機(jī)器人專家們?cè)诓ㄊ款D動(dòng)力公司的測(cè)試中心：(左起）倍福內(nèi)部物流行業(yè)應(yīng)用專家 Gilbert Petersen；倍福區(qū)域銷售經(jīng)理 Brian Buck；波士頓動(dòng)力公司 Stretch 硬件技術(shù)總監(jiān) Matthew Meduna；波士頓動(dòng)力公司供應(yīng)鏈總監(jiān) Eric Landry；以及倍福全球物料搬運(yùn)和內(nèi)部物流行業(yè)經(jīng)理 Doug Schuchart
倍福強(qiáng)大的產(chǎn)品實(shí)力以及銷售和應(yīng)用工程師的可靠支持確保了 Stretch 成功推向市場(chǎng)。倍福提供的大量設(shè)備和功能選擇讓波士頓動(dòng)力公司能夠在很短的時(shí)間內(nèi)迅速加強(qiáng) Stretch 機(jī)器人功能安全的覆蓋范圍。“這讓我們能夠靈活適應(yīng)新的設(shè)計(jì)變化，并支持使用很多不同類型的傳感器和組件。”Meduna 說道。
展望未來，波士頓動(dòng)力公司計(jì)劃使用更多倍福技術(shù)為一些個(gè)性化的客戶應(yīng)用提供最佳支持，確保機(jī)器人技術(shù)未來的安全性和可靠性。“我們一直開發(fā)和發(fā)布新的軟件和硬件，并不斷完善我們的系統(tǒng)，讓我們的機(jī)器人在現(xiàn)實(shí)生活應(yīng)用中可以更好地協(xié)助人類。”他補(bǔ)充道，“創(chuàng)新是我們公司的命脈。波士頓動(dòng)力公司近 30 年來一直致力于研究和開發(fā)先進(jìn)的移動(dòng)機(jī)器人，而 Stretch 移動(dòng)機(jī)器人就是我們的量產(chǎn)化實(shí)踐成果。”
關(guān)于德國(guó)倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注于自動(dòng)化新技術(shù)的德資企業(yè)，創(chuàng)立于 1980 年，總部位于德國(guó)威爾市。作為全球自動(dòng)化技術(shù)的驅(qū)動(dòng)者，倍福定義了自動(dòng)化領(lǐng)域的許多標(biāo)準(zhǔn)，是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定者和推動(dòng)者。公司所生產(chǎn)的工業(yè) PC、現(xiàn)場(chǎng)總線模塊、驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品和 TwinCAT 自動(dòng)化軟件構(gòu)成了一套完整的、相互兼容的控制系統(tǒng)，可為各個(gè)工控領(lǐng)域提供開放式自動(dòng)化系統(tǒng)和完整的解決方案。經(jīng)過 40 年的發(fā)展和努力，倍福已在世界各地設(shè)立 30 多家分支機(jī)構(gòu)，加上全球的合作伙伴，業(yè)務(wù)遍及 70 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。
倍福于 1997 年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，中國(guó)區(qū)總部落戶于上海市北高新產(chǎn)業(yè)園區(qū)，現(xiàn)有員工 300 人，辦事處遍及國(guó)內(nèi) 30 座大中城市。創(chuàng)新產(chǎn)品和解決方案廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電、半導(dǎo)體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機(jī)械、物流輸送以及樓宇自動(dòng)化等眾多領(lǐng)域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)于 2014 年成為中國(guó)國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)，并已入編工信部的《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》。作為一家技術(shù)驅(qū)動(dòng)型公司，倍福一直注重在技術(shù)上尋求突破創(chuàng)新，在業(yè)內(nèi)享有“創(chuàng)新引擎”的美譽(yù)。倍福基于 PC 的控制技術(shù)具有良好的開放性，它支持所有主流的工業(yè)通信協(xié)議，將 IT 技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)和自動(dòng)化技術(shù)完美融合在一起，為實(shí)現(xiàn)工業(yè) 4.0 和智能制造奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。
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