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四向穿越车的手艺与利用

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编者案：本文是2020年6月尹军琪董事长应《起重运输机械》杂志邀请，为《回眸物流工程40年》一书而撰写的专题文章，《起重运输机械》2020年11期全文登载。本次转载，略做修改。

1 概述

狭义的定义：四向穿越车是指能在平面内四个标的目的（前、后、左、右）穿越运行的存储机器人，次要是区别于传统的两向穿越车（前进和撤退退却）而言的。与AGV比拟较，穿越车机器人需要在轨道上运行，那是它的优势，也是其优势。即在固定轨道上运行时，小车的速度将更快，定位将愈加准确，掌握又相对简单，那都是AGV系统做不到的。

四向穿越车根据其处置的单位型式差别，次要分为料箱式穿越车和托盘式穿越车两种型式。那两种型式各自具有差别的特征。

托盘式四向穿越车：次要用于托盘的存取功课，它与AS/RS比拟较，其优势是存储愈加乖巧，柔性更高，能够适应任何复杂的仓库构造，能够根据进出库的需求增加或削减小车的数量，能够实现高密集存储等，但缺点是增加了货架的成本，因而在现实利用中构成优势互现的现象。即在大大都情形下，AS/RS表示出更大的成本优势，但在有些极端的情状下，四向穿越车更为适宜。如仓库不高，仓库外形不规则，出进库频次不大如许的情形，或出进库频次要求太高的情形，四向穿越车更能发扬其优势。

料箱式四向穿越车：那是一种用于料箱存取的机器人。其对应的手艺包罗Miniload与多层穿越车等。Miniload是一种公用于料箱存取的AS/RS系统，与托盘式AS/RS比拟较，Miniload愈加笨重、灵敏，但高度一般不会很高，载荷一般在50kg以内；多层穿越车是一种运行于货架内的往复式存取设备，与Miniload比拟，它愈加灵敏乖巧，因而，在需要更高存取速度的情形下，多层穿越车具有Miniload不成相比的优势，被普遍利用于货到人挑撰系统之中。料箱式四向穿越车则是一种愈加柔性的产物，与托盘式四向车类似的是，它具有普遍的适应性，既能够适用于各类仓库型式，也能够乖巧的通过增减小车数量以婚配现实的需求。出格在货到人挑撰系统中，因为小车能够通过提拔机换层，事实上它能够在3维空间中乖巧运行，因而，国外更形象的称其为3D Satellite Shuttle car，那是Miniload和多层穿越车所不克不及相比的。

四向穿越车手艺是物流仓储系统中的革命性手艺，出格是箱式四向穿越车，其次要用处是为“货到（机器）人”挑撰供给快速的存取办事，固然其利用汗青还不长，但已经引起了行业的普遍重视，被认为是将来智能物流系统的重要构成部门[1][2][3][4]。本文将对四向穿越车的手艺特征和利用范畴做详尽阐述。

2 手艺要点

2.1

工做原理

四向穿越车一般具有两套轮系，其一套负责X标的目的行走，另一套负责Y标的目的行走。小车在轨道上运行，碰着转弯处，是通过改换轮系来完成的。因而，货物单位的标的目的在整个功课时间内是稳定的。

小车假设要改变层时，大大都是通过巷道外的提拔机来完成的。小车主动驶进提拔机后，提拔机提拔到所需要的楼层，就完成了换层。在现实利用中，提拔机有两种功课形式：其一是带车功课，其二是不带车功课。不带车功课时，提拔机仅仅提拔货物单位，带车功课时，每次功课，小车与货物同时进进提拔机，那时其实不需要换层提拔机。显然，不带车提拔时，每层需要有货物移载工做站，那是一笔不小的成本，而带车功课时系统会简单良多，每层的端部也简单良多，但效率也会低良多，那是要重视的。

四向穿越车的更大特征是每台车都能够抵达仓库每一个货位，因而，从理论上讲，假设没有出进库才能要求的话，一个仓库安插1台小车即能够完成整个仓库的出进库功课。那关于出进库频次较低的系统，具有很大优势。

做为一个系统来说，四向穿越车需要与货架（轨道）、提拔机、输送系统、通信系统、充电系统构成一个完全的系统才气工做，当然，有关治理、监控、调度和掌握的软件系统也是必不成少的。

2.2

共性手艺特征

无论是托盘式或料箱式，其手艺都有一些共性的特征。那些特征如货架、轨道、定位、通信、供电、维修等。

货架与轨道：穿越车系统相关于传统的立体存储系统来说，货架是其更大的改变。小车颠末的所有途径均需要展设轨道，转折路口还要有特造的转接板，以及每辆小车均需要有充电点，那是四向穿越车的特征，也是使得成本增加的次要原因。相对来说，穿越车系统关于货架的加工精度及安拆精度都比传统货架要高，如许又会增加加工和安拆的成本，目前国内可以消费穿越车货架的企业不是良多。出格关于料箱式穿越车货架，要求愈加严厉。

定位：穿越车的定位一般摘用条形码和端点开关定位。定位精度要求到达3mm以内。比AGV简单的是，因为在固定轨道上运行，穿越车不需要导航系统。

通信：若何在密集的货架中实现通信，其实是需要体味和身手的。选用什么样的天线和通信手艺，对项目标不变性十分重要。

供电：一般摘用电容+锂电池体例，电容要包管一次充电可以完成一次最远的功课，那关于车的设置装备摆设来说，会有比力大的差别。途径越长，需要的电容器越大。电池只能做为辅助供电，制止小车在半途停电或电压过低而无法工做。

掌握：欧洲的穿越小车掌握均摘用PLC居多，但如许成本会较高。在日本，摘用公用的集成电路板停止掌握，能够大大降低产物的成本。国内的设备也有两种抉择。

维修：相对来说，因为托盘式穿越车尺寸较大，巷道较宽，层高也较高，因而，理论上人员能够进进货架内部停止操做。而料箱式穿越车则否则，因而，一方面，要尽量制止进进货架中，另一方面，则在设想中要考虑进进货架内部的可能，那是其重要区别。

2.3

非共性手艺特征

托盘式四向穿越车

移载：关于托盘式穿越车来说，运输的货物单位是托盘，重量一般会到达500~1000kg，因而，小车的移载安装既不克不及摘用货叉，也不克不及摘用链条等体例，而是间接通过驶进货架，将托盘放置在货架轨道上，那是托盘穿越车的特征。那一做法能够很随便实现密集存储，但带来的问题是功课效率会下降，并且货架的成本会增加。

提拔机：提拔机负责货物托盘的进出库功课。是四向穿越车系统的关键辅助设备。托盘式的提拔机，既能够提拔托盘，也能够提拔穿越车，而且两者能够共用。

速度和加速度：空载穿越车速度能够到达4m/s以上，有载一般为3m/s，加速度一般为0.5m/s 2 。但差别的要求，也能够有所改变。

料箱式四向穿越车

提拔机：有两种典型的构造，带车提拔机和不带车提拔机。带车提拔机次要用于穿越车的换层，有时，为了简化系统，也能够摘用每次都带车功课，但功课效率会大打折扣。不带车提拔时机有较大的提拔才能，有时还能够摘用双工位的提拔机，每小时的提拔才能到达250~500次。

速度和加速度：为了进步功课效率，小车的速度会高达5m/s，因为摘用夹抱安装，小车的加速度则可到达2m/s 2 ，如许大大提拔了小车的功课效率。对提拔机来说，提拔速度一般也会到达4~6m/s，以婚配整个系统的效率。（以上数据参考北京伍强科技的红蟹I号四向穿越车）

3 利用范畴摸索

3.1

托盘式

托盘式四向穿越车的利用，次要是在密集存储方面，出格是冷链物流系统。在冷链系统，出格是-18°C及以下的冷链系统，摘用四向穿越车停止贮存，能够大幅度提拔空间操纵率，并能够大大改进功课区的情况，使功课人员工做愈加温馨。

密集存储的手艺有良多种，对AS/RS系统来说，摘用双深货位是一种十分有效且适用的做法，关于穿越板和子母车来说，密集存储的效率也很高，其与四向穿越车的类似，但四向穿越车愈加乖巧、柔性，适应性强，那是其次要特征。

在其它利用范畴，四向穿越车还有良多，如摘用四向穿越车系统做为发货暂存就是一种很好的利用，能够大大节约空间，并可实现主动化功课。此外，摘用四向穿越车取代输送系统完生长间隔输送应是一种抉择，但那方面的利用目前其实不多。

总体来说，托盘式的四向穿越车利用还受限造，其次要原因在于性价比。做为存储来说，AS/RS更受人欢送，主动化比力低的场所，则摘用穿越板更为节约。但四向穿越车事实是一种高柔性的手艺，其利用在将来会有较大的开展空间。

3.2

料箱式

相关于托盘式四向穿越车利用受限，料箱式的四向穿越车的利用则十分普遍。一方面当然与其乖巧性和柔性有关，更为重要的是电商的开展，鞭策了拆零挑撰的快速开展。而四向穿越车的高效率，是其备受欢送的重要原因之一。其次要利用概述如下：

“货到人”存储系统：四向穿越车的最早利用便是其在货到人挑撰系统的利用，相关于多层穿越车而言，四向穿越车不只效率高，并且具有很高的柔性，如许使得它的利用场所愈加宽广。但跟着对出进库才能要求的不竭提拔，当小车的才能成为瓶颈时，多层穿越车的价格优势将比力明显。

集货与列队：与托盘四向车一样，料箱式四向穿越在发货过程中也经常用于集货与列队。它与托盘的差别之处在于，料箱能够间接对接伸缩皮带机，从而愈加间接的完成拆车工做。关于具有多个发货目标地的情形，穿越车还能够饰演列队的角色，处理以前关于拆车挨次问题。

其它：料箱式的四向穿越车，利用非常宽广。目前领会到的利用包罗各类大规模存储系统（出格是库容量大，出进库频次不高的情形），如藏书楼、档案馆等。此外，在物流的其它环节，如消费的线边库，分拣系统等，均有利用的前景。

4 开展趋向

四向穿越车无疑是一项具有里程碑意义的手艺。其利用还处于初级阶段，将来的开展还有很大的空间。从手艺上来讲，次要有以下几方面：

愈加柔性化：柔性是物流手艺开展的根本标的目的之一，AGV的利用即足够阐了然那一点。四向穿越车从目前的利用看，还有进一步柔性化的空间。如可自行起落的四向穿越车和可在空中行走的四向穿越车便是两个有意义的研究课题。即将AGV，提拔机，穿越车融为一体的手艺。那些手艺已经有一些研究功效。

愈加智能化：四向穿越车在用于拆零挑撰时，小车的调度对效率的影响十分大。越大的系统，智能化的效果越能表现。好比各类道路优化与列队，就对系统的效率会产生很大的影响。此外，小车的运行形态的实时监测，关于系统的一般运行也有大的影响。所有那些工做都是将来需要不竭提拔的。

更高性价比：四向穿越车的不变性是包管系统一般高效运行的关键。从目前的利用看，还有待进一步提拔。与AGV（kiva）和多层穿越车比拟，料箱式四向穿越车因为构造复杂，成本要超出跨越很多，若何不竭优化，降低成本，提拔性价比，关于市场的承受是有搀扶帮助的。

原则化与系列化：目前次要以原则尺寸的穿越车为主，将来会有一些改变。

托盘式四向穿越车：次要适应于1200*1000原则托盘，承载才能为1000kg，将来的系列化会从托盘尺寸和承载才能两方面考虑。如载荷会有500/750/1000/1250几个品级，以称心市场差别的需求。尺寸方面，系列组合的会更多一些。

料箱式四向穿越车：次要适应于600*400原则箱，承载才能为50kg，将来的系统次要从尺寸、货叉型式方面逃求系列化，以适应市场需求。

原则化和系列化是产物开展的必由之路，但因为每一台穿越车在出厂前均要颠末严厉的测试，而每个型号的新车都要颠末严厉的定型测试，那些工做会给系列化带来挑战。从伍强科技的体味看，因为要给每一项新产物搭建试验台，新产物的试验不只耗时耗力，并且也影响产能。

参考文献

[1] 尹军琪，配送中心拆零挑撰手艺与计划抉择[J]，物流手艺与利用，2012.6

[2] 尹军琪，物流仓储设备和系统的柔性化设想[J]，物流手艺与利用，2014.10

[3] 尹军琪，“货到人”挑撰手艺及其利用[J]，物流手艺与利用，2015.10

[4] 尹军琪，汉诺威CEMAT2016看展记[J]，物流手艺与利用，2016

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