（１）行走电机编码器与单 个定位检测孔（每个货位一个 定位孔）
缺点是：此种方式要经过行走 电机编码器数据处理，精确计算， 如果多段穿梭车导轨出现连接处错 位等，极有可能导致行走轮打滑， 同时也有可能因电机启动加速度太 大导致行走轮与导轨面摩擦力变化 打滑，穿梭车将无法准确到达指定 位置，只有通过找货位的定位检测 孔来进行检测，有可能穿梭车会过 冲或者还未到达目标位置行走电机 就停止了，只能通过程序判断穿梭
ｖｅｈｉｃｌｅ），具有
速度快、可靠性高、成本低等特 点，它是立体仓库的重要设备，并 与其他物流设备实现自动连接，如 出入库站台、缓冲站、输送机、升
降机和机器人等，按照计划进行物
料的输送。穿梭车的行驶速度一定 程度上决定了整个货架仓库的物流 效率；穿梭车的供电方式、持续行 进能力等决定了货架仓库安装施工
物流技术与应用一２０１６．０９
第一个货物单元被取走后，其后
面的各个货物单元在重力作用下 依次向出库端补位。从结构上讲， 为了保证这种仓库系统的灵活性， 要求每个存货通道设置减少摩擦 的装置，如在货架上加滚子，或 者储存托盘带滚轮。 穿梭车式货架仓库，货架也接 通道排列，每个通道也都是存货 通道，但没有设置坡度，每个通道 都设有供穿梭车运行的轨道，穿梭
吆￡
高速穿梭车定位技术的研究
．０国网上海市电力公司电力科学研究院／张晓颖庄葛巍张洪红
深圳市科陆电子科技股份有限公司／姚民
摘
要：目前穿梭车式货架仓库需求Ｊ陕速增加，但是与国外相比，我国物流装备企业在
穿梭车技术方面存在较大差距，因此急需研究高速智能穿梭车，以弥补国内空 白，促进国内智能仓储产业发展。在经过市场调查和技术探讨后，本文主要对 高速穿梭车的各项指标及其行走定位方式进行了研究。
万方数据
西
的难度；穿梭车的智能程度决定了 货架仓库的智能化程度以及设计难 度。因此，对于穿梭车式货架仓库 系统来讲，穿梭车本身十分值得研 究和改进。 目前，立体仓库正逐渐向高动 时间内更多次数的取放货物，直接 关系到整个仓储系统的物流效率。 目前大部分的货架穿梭车平均速度 约在２ｍ，ｓ，通过市场调研和技术评 估，我们预计将穿梭车的速度提升 到４ｌＴｌ／ｓ。 更快的速度意味着更大的电 机功率和能耗，而功率越大的电机 重量越重，整个车体的重量也就 越重，而更重的车体则需要更大 的驱动功率，导致恶性循环。因此， 速度的提升对穿梭车来说是个重 大挑战。 ２．更精准的定位方式 目前，国内外穿梭车的行走定 位模式如下： 方式 穿梭车行走定位采用ＲＦＩＤ信 息识别与双定位检测点方式，可有 效降低系统控制难度，即时读取仓 位信息减少系统交互时间；该方式 简单的加工及安装工艺，降低了定 位成本，即使货架因地面沉降和安 装使导轨在一定程度上发生偏移， 装位置必须一致，激光反光板安装 于每个巷道货架端面，因此对于穿 梭车和货架的制作和装配要求特别 高。相比国外而言，国内在货架的 制作和安装精度方面还存在较大差 距，且货架的安装精度与施工场地 地面也存在必然联系。当货架同一 巷道不同层之间的激光反光板出现 相对位置安装误差，同一辆穿梭车 进行测距定位也会出现偏差，不同 穿梭车在同一层巷道测距定位也会 出现偏差，致使穿梭车无法正常进 行取放货动作。
Ｐｌａｎｎｉｎｇ
直流伺服电机的碳刷寿命有 限，需定期进行维护和保养，而穿 梭车一直工作在货架上，维护保养 多有不便，所以我们放弃了直流伺 服电机，而选用交流伺服电机。 ４．主电源 目前，大部分穿梭车使用的是 滑触线供电的方式，利用在货架巷 道中布置滑触线满足穿梭车运行的 供电需要，采用４８ｖ的供电方式更 加安全。 ５．逆变器 由于主电源为直流，而伺服电 机为交流，因此需要提供逆变器将 直流转化为交流为伺服电机供电，
电话：０１０一８２３８７５１８
物流撞术与应用 ２０１６ ０９
Ｅ—ｍａｉｌ：ｂｊｂ＠ｅｄｉｔ５６．ｃｏｍ．ｃｎ
联系人：立群林振强
万方数据
甚至瘫痪，因此伺服控制器必须通 过对伺服电机的精确位置控制，来 实现穿梭车的精确位置定位。 本设计将基于ＴＩ公司Ｃ２０００ 的ＤｓＰ作为控制平台，控制结构 将采用电流环、速度环、位置环的 三环闭环控制，结合矢量控制算法 实现伺服电机的精确定位。硬件将 采用高精度绝对式编码器来采集电 机位置信号，实现位置环和速度环 的反馈信号，功率电路采用英飞凌 ＩＧＢＴ作为开关管，将主板经过矢 量计算后输出的ＰｗＭ信号转换成 控制电机的三相交流电压。 ２．ＰＰＳ及外部接口 ＰＰＳ是Ｐａｔｈ
关键词：自动化立体仓库、高速穿梭车、定位技术
一、研究背景和意义
自动化立体仓库系统，又 称自动存储／检索系统，即ＡＳ／ ＲＳ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ
Ｓｔｏｒａｇｅ，Ｒｅｔｒｉｅｖａｌ
接通道排列，每个通道都是存货 通道，并带有一定的坡度，从入 库口端装入的货物单元能够在自 重的作用下，自动向出库端移动， 直到到达通道出库端或者碰到已 存储的货物单元停住为止，通道出 库端设有止动装置。当出库端的
也不影响穿梭车正常运行，可提高
系统的可维护性和冗错性。采用
ＲＦＩＤ信息识别与双定位检测点方
案，可提前判断位置给予系统响应 时间，防止穿梭车过冲，提高定位 精度。
三、技术方案
穿梭车拟采用的设计方案， 如图１。 １．控制机构 控制机构用于控制整个穿梭车 的运动、停止以及存取托盘货物等 各种动作，控制机构控制伺服电机、 货叉，并接收路径规划系统的指令， 完成指定路径的运动和执行动作。
由主站发出的系统路径规划指令， 完成指定路径的运动和动作，并且 返回给主站穿梭车的运动和动作状 态等信息。
（２）伺服控制器
本项目中需要实现穿梭车的精 确定位，如果托盘货物的摆放误差 较大，将无法实现精确的存取货操
图１穿梭车技术方案
作，可能导致整个仓储系统的混乱
善烈蒸糕黝锄征稿启事
《物流技术与应用》杂志广泛分析报道物流行业的热点与难点问题、先进适用的物流技术和解决方案、 国内外经典物流案例以及业界最新资讯，已成为中国物流行业的精品名刊 “权威”栏目是《物流技术与应用》的特色栏目之一，定位于刊登权威专家、企业、科研院所的综合型、 应用型、实用型文章，现已成为物流界人士推广新技术、交流新观点、介绍先进管理与运作经验的平台： 为了使杂志的内容更加丰富、更具可读性，特向专家学者、企业界人士诚征稿件＝ “权威”栏目来稿要求如下： １．可以就某一专门领域或具体技术问题进行系统、详尽的阐述，应突ｍ先进性、实用性，避免空洞的 理论论述：要求观点鲜明、资料翔实、数据完整：每篇文章不超过６０００字，正文前要有中文摘要、关键词， 最好附英文标题 ２．希望能够提供相关配图资料，图片、图表清晰可用＝ ３．欢迎深入分析介绍国外物流与供应链管理领域以及物流技术应用状况、发展趋势的文章， ４．作者须提供详尽的联系方式．包括单位名称、联系地址、邮编、电话（手机）、电子信箱等。文后 请附作者个人简介，以便于我刊编辑部与作者建立长期定向联系： 如需进一步了解投稿的相关事宜，可与本刊编辑部联系，
缺点是：此种方式要求在货架 行走导轨一侧贴一整条条码，并且 条码不能撕裂和断开较大距离，对 条码有较高的安装要求；同时对于 层数多、巷道长的多层穿梭式货架，
使用条码定位会导致较高的成本。 （３）激光测距方式
缺点是：此种方式要求所有使 用的穿梭车和每层的激光反光板安
控制机构主要由运动控制器和伺服
控制器组成。
态应用的方向发展——对仓库存
储量的要求越来越高，拣选、输送 以及出入库频率等要求也越来越 高，因此货架穿梭车是近年来国内 外研究的热点。在国外，货架穿梭 车的研究起步较早，在２００５年前 后，ＹＬＯＧ、ＤＥＭＡＴＩＣ、ＴＧＷ等 物流巨头就推出了自己的货架穿
（４）穿梭车行走定位的新
梭车，并在这几年进行持续优化，
已相继推出升级版本的货架穿梭 车，在运行速度、灵活性、智能 程度上都有显著提升。国外的穿 梭车运行速度普遍在４ｍ／ｓ以上， 并且一般具备路径规划系统，可 进行复杂路径的规划。而在国内， 货架穿梭车的研究尚在起步阶段， 穿梭车系统应用较少，且穿梭车 供应商厂家也很少。国产穿梭车 的性能相对国外巨头的产品来说 还有较大差距。国产穿梭车运行 速度普遍在２ｌＴＩ／ｓ以下，智能程度 较低。大多的路径规划要依靠立 库系统软件辅助完成。
Ｓｙｓｔｅｍ的
逆变电源除了需要较高的转化效率 外，还需要尽量的轻便以及小巧。 ６．运动机构 运动机构包括减速机和车轮， 减速机用于匹配车轮的转速和伺服 电机的转速，在减少转速的同时， 提高了扭矩，减少了负载惯量。 车轮直径根据车体速度和车轮 转速确定，计算过程不再赘述。 ７．防撞阻挡模块 穿梭车一旦遇到障碍物（如系 统异常，不同穿梭车进入了同一层
缩写，意指路径规划系统，穿梭车 可根据ｗＭｓ（仓储管理系统）发 来的位置信息，依据路径规划算法， 自行规划最优路径，并向控制机构 发出运动指令，使控制机构沿规划 路径运行至指定位置并存取货物， 这样ｗＭＳ只需告知穿梭车存取货 的目标位置，其他控制均由穿梭车 自行完成，提高了通信效率的同时， 也减少了ｗＭＳ的开发难度。 ＰＰＳ需要一系列外部接口协 议的支撑，包括与ｗＭＳ的协议约 定以及穿梭车提升机之间的协议 约定，因此该模块还包含与ｗＭｓ 的外部接口以及和提升机的外部 接口。 ３．伺服电机 伺服电机的功率、转速和扭矩 需根据车体重量、地面摩擦系数、 车体行驶速度、减速机选型、车轮
地面积，提高了空间使用率。目前
使用最广、适应性较强的是单元货 格式立体仓库，但是在这种仓库中 巷道占去了三分之一左右的面积。 在充分利用存储空间的原则上，为 了提高仓库面积的利用率，达到能 够存储更多货物的目的，近年来各 种高密度自动化仓储系统逐渐发展 成熟，例如：重力式货架仓库和穿 梭车式货架仓库。 在重力式货架仓库中，货架
车在巷道里往复运行，自动存取和 搬取货物，提升了物流效率，而且 穿梭车可以和堆垛机、自动叉车或 ＡＧＶ配合，自动进行不同列、不同 层及不同通道之间的交换，调度更 加灵活，自动化程度更高。 穿梭车式货架仓库的核心设备 是穿梭车。穿梭车又称为轨道式自 动导引车货物， 充分利用仓库空间，因此节省了占