作者：張衛(wèi)國(guó)

隨著物流產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，托盤(pán)四向穿梭式立體庫(kù)因其在流通倉(cāng)儲(chǔ)體系中所具有的高效密集存儲(chǔ)功能優(yōu)勢(shì)、運(yùn)作成本優(yōu)勢(shì)與系統(tǒng)化智能化管理優(yōu)勢(shì)，已發(fā)展為倉(cāng)儲(chǔ)物流的主流形式之一。

托盤(pán)四向穿梭式立體庫(kù)

托盤(pán)四向穿梭式立體庫(kù)即：在合適結(jié)構(gòu)的倉(cāng)庫(kù)建筑內(nèi)采用多層托盤(pán)四向穿梭式高位貨架、出入庫(kù)托盤(pán)自動(dòng)輸送機(jī)系統(tǒng)（含各種輸送機(jī)、AGV對(duì)接配套等）、托盤(pán)貨物外形尺寸檢測(cè)、條碼閱讀系統(tǒng)、自動(dòng)揀選與分揀系統(tǒng)或其他自動(dòng)化控制系統(tǒng)、自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控與控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)（WMS）以及其他如電線(xiàn)電纜橋架與配電柜、托盤(pán)四向穿梭車(chē)與托盤(pán)單元系統(tǒng)、上料架與調(diào)節(jié)平臺(tái)、鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)、叉車(chē)等物流設(shè)備與輔助設(shè)備組合組成的復(fù)雜系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)單元托盤(pán)貨物的高效密集的倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)，分半自動(dòng)化和全自動(dòng)化作業(yè)兩種主要形式，其中依靠叉車(chē)等人工操作的搬運(yùn)存儲(chǔ)設(shè)備對(duì)存儲(chǔ)貨物單元進(jìn)行鋼貨架存儲(chǔ)區(qū)外的倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)，并將出入庫(kù)貨物單元暫存于貨架庫(kù)位操作端的交換貨位上（如上料架、貨架可人工操作的或叉車(chē)作業(yè)的第一托貨位等），然后通過(guò)托盤(pán)四向穿梭車(chē)進(jìn)行出入庫(kù)貨位貨物交換、庫(kù)層平面內(nèi)的存儲(chǔ)搬運(yùn)或結(jié)合貨物提升機(jī)實(shí)現(xiàn)庫(kù)層平面之間的換層作業(yè)，其中庫(kù)層可以是分塊獨(dú)立存在或通過(guò)軌道連廊貫通的，其整個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)形式為半自動(dòng)化模式，不能通過(guò)倉(cāng)庫(kù)周邊設(shè)備，如輸送線(xiàn)等構(gòu)建完整的自動(dòng)化、智能化的連續(xù)出入庫(kù)作業(yè)；

全自動(dòng)化模式則有：存儲(chǔ)貨物單元根據(jù)電子計(jì)算機(jī)的指令或上位管理信息系統(tǒng)可自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)庫(kù)內(nèi)存儲(chǔ)搬運(yùn)與庫(kù)外作業(yè)的自動(dòng)化有機(jī)結(jié)合，在庫(kù)內(nèi)靠托盤(pán)四向穿梭車(chē)系統(tǒng)、貨物提升機(jī)、輸送分揀系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化作業(yè)，而在庫(kù)外通過(guò)輸送線(xiàn)、AGV等多種物流設(shè)備的組合，構(gòu)建庫(kù)內(nèi)庫(kù)外作業(yè)的自動(dòng)化、智能化對(duì)接作業(yè)，真實(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)物流管理，該模式下存儲(chǔ)單元的物流依靠搬運(yùn)周轉(zhuǎn)設(shè)備（以托盤(pán)四向穿梭車(chē)+貨物提升機(jī)）實(shí)現(xiàn)水平平層和垂直換層移動(dòng)，可對(duì)指定貨格中的存儲(chǔ)單元進(jìn)行存儲(chǔ)調(diào)度作業(yè)，或用托盤(pán)自動(dòng)輸送機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行貨物單元的進(jìn)出庫(kù)的自動(dòng)化作業(yè)，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)物品的高效自動(dòng)化、智能化存儲(chǔ)管理的目的，以實(shí)現(xiàn)緩沖、調(diào)節(jié)、集散和平衡的倉(cāng)儲(chǔ)管理作用。

托盤(pán)四向穿梭式立體庫(kù)兼具穿梭車(chē)貨架庫(kù)（托盤(pán)二向貨架庫(kù)、子母穿梭式貨架庫(kù)等）和巷道式自動(dòng)化立體庫(kù)的優(yōu)勢(shì)，存儲(chǔ)空間利用率高、貨物存取靈活、自動(dòng)化程度高、所需作業(yè)人員少，物流設(shè)備的柔性化組合性高，能夠滿(mǎn)足多種庫(kù)房條件的建設(shè)需求。

托盤(pán)四向穿梭式自動(dòng)化密集倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)

上海速銳于2012年展開(kāi)系列托盤(pán)四向穿梭車(chē)及其系統(tǒng)的研發(fā)工作，并于2014年推出第一代試驗(yàn)車(chē)和試驗(yàn)庫(kù)，2015年實(shí)施并完成第一個(gè)海爾智慧家電工廠的托盤(pán)四向穿梭車(chē)產(chǎn)線(xiàn)配套案例庫(kù)，此后兩到三年推出一代更新迭代托盤(pán)四向穿梭車(chē)，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)第四代托盤(pán)式穿梭車(chē)的量產(chǎn)（主要特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了全行業(yè)的液壓驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的最薄款，整機(jī)高度僅126mm，甚至比兩向穿梭車(chē)的整機(jī)都薄，可有效壓縮穿梭車(chē)層的設(shè)備占用空間，為客戶(hù)高效利用倉(cāng)儲(chǔ)的立體空間提供了更優(yōu)解決方案），并在多行業(yè)成功實(shí)施案例庫(kù)。托盤(pán)四向穿梭式自動(dòng)化密集倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的核心設(shè)備包括托盤(pán)四向穿梭車(chē)、專(zhuān)用垂直提升機(jī)和配套貨架，托盤(pán)四向穿梭車(chē)結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行速度快，采用無(wú)線(xiàn)通信，多臺(tái)托盤(pán)四向穿梭車(chē)以編組形式工作，可協(xié)同配合，以滿(mǎn)足不同場(chǎng)所的應(yīng)用需求。托盤(pán)四向穿梭車(chē)不僅能夠在配套的貨架軌道上四向行駛，還能利用垂直提升機(jī)在貨架內(nèi)實(shí)現(xiàn)換層作業(yè)，提高了貨架布局和庫(kù)內(nèi)作業(yè)的靈活性。

2.1系統(tǒng)組成

穿梭式貨架系統(tǒng)加托盤(pán)四向穿梭式系統(tǒng)、專(zhuān)用垂直提升搬運(yùn)存儲(chǔ)系統(tǒng)，稱(chēng)托盤(pán)四向穿梭式自動(dòng)化密集倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，包含WMS、WCS、無(wú)線(xiàn)基站AP、服務(wù)器及終端、多層貨架及其周邊設(shè)備等組成，托盤(pán)四向穿梭式自動(dòng)化密集倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)則由穿梭車(chē)本體依據(jù)作業(yè)指令實(shí)現(xiàn)同一平層作業(yè)巷道的四向物流作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)同層任意儲(chǔ)位的存儲(chǔ)調(diào)度與管理，再結(jié)合提升機(jī)實(shí)現(xiàn)智能穿梭單車(chē)或存儲(chǔ)物品的換平層作業(yè)，以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)單元在整個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)的三維動(dòng)態(tài)化存儲(chǔ)管理，是穿梭式立庫(kù)建設(shè)與改造的升級(jí)換代，也是智能化穿梭密集存儲(chǔ)的理想物流形態(tài)之一；托盤(pán)四向穿梭式自動(dòng)化密集倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的管理控制信息系統(tǒng)負(fù)責(zé)整個(gè)貨架系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控和調(diào)度。貨架系統(tǒng)內(nèi)托盤(pán)四向穿梭車(chē)和垂直提升機(jī)的數(shù)量配比、部署位置等由作業(yè)需求（作業(yè)效率、出入庫(kù)方式）決定，可動(dòng)態(tài)調(diào)整。貨架貨位通過(guò)存儲(chǔ)巷道軌道連接，單一貨架層內(nèi)的存儲(chǔ)巷道通過(guò)主軌道連接，各個(gè)貨架層之間的主軌道通過(guò)垂直提升機(jī)連接，所有相連的軌道形成一個(gè)軌道交通網(wǎng)。在這個(gè)交通網(wǎng)內(nèi)，包括存儲(chǔ)貨位、存儲(chǔ)軌道、主軌道、垂直提升機(jī)和貨架端口等設(shè)施設(shè)備，其中存儲(chǔ)貨位位于存儲(chǔ)軌道上，存儲(chǔ)貨位和存緒軌道都位于存儲(chǔ)巷道內(nèi)。在一個(gè)存儲(chǔ)巷道內(nèi)，存儲(chǔ)巷道軌道將多個(gè)貨位連接形成一個(gè)貨格。若存儲(chǔ)巷道兩端均可進(jìn)出貨物，則還可從存儲(chǔ)巷道中部某處將其切分為兩個(gè)相鄰貨格。

經(jīng)過(guò)多年來(lái)的技術(shù)更新與實(shí)踐，托盤(pán)四向穿梭車(chē)在速度、效率和可靠性方面都有了很大提升，與自動(dòng)化巷道堆垛機(jī)、提升機(jī)等都具有良好的兼容匹配性，確保了整體選配系統(tǒng)的高可靠性、系統(tǒng)的運(yùn)行效率和質(zhì)量；選用或建造何種主體物流工藝的立體庫(kù)，需要根據(jù)客戶(hù)的具體需求、區(qū)域、地理環(huán)境與操作運(yùn)行環(huán)境、投資運(yùn)營(yíng)成本、運(yùn)行效率、供應(yīng)商的資質(zhì)與完成實(shí)際案例的質(zhì)量、選用系統(tǒng)的可靠度等因素而決定。

圖1  托盤(pán)四向穿梭式自動(dòng)化密集倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)

2.2托盤(pán)四向穿梭車(chē)

托盤(pán)四向穿梭車(chē)是實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)度整車(chē)沿定制導(dǎo)軌路徑上進(jìn)行前、后、左、右四個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)行駛與托盤(pán)貨位智能化存儲(chǔ)的軌道式自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)貨架內(nèi)物流存儲(chǔ)設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)在鋼貨架內(nèi)縱橫配置的專(zhuān)用軌道上前后雙向行駛、軌道節(jié)點(diǎn)處原地更換行駛軌道并相對(duì)的轉(zhuǎn)換左右雙向行駛的運(yùn)動(dòng)模式，任意貨位原地舉升或放置托盤(pán)貨物單元，并實(shí)現(xiàn)隨車(chē)運(yùn)行或存儲(chǔ)的自動(dòng)搬運(yùn)存儲(chǔ)過(guò)程，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理整車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)與數(shù)據(jù)信息交換、整車(chē)倉(cāng)庫(kù)貨架內(nèi)交通與存儲(chǔ)位置等信息，并通過(guò)垂直提升機(jī)的協(xié)助完成托盤(pán)貨物在垂直方向的運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)托盤(pán)類(lèi)貨物單元在貨架內(nèi)換層與搬運(yùn)；具有三個(gè)維度的實(shí)時(shí)調(diào)度與運(yùn)維能力，以負(fù)載大、可靠性高、對(duì)環(huán)境要求低的優(yōu)勢(shì)常用在托盤(pán)類(lèi)存儲(chǔ)單元的線(xiàn)性布置與規(guī)劃、重型轉(zhuǎn)運(yùn)及復(fù)雜環(huán)境的倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中，是托盤(pán)類(lèi)貨物單元的自動(dòng)化、智能化存儲(chǔ)搬運(yùn)的主流解決途徑之一，是保證系統(tǒng)內(nèi)托盤(pán)存儲(chǔ)貨物的轉(zhuǎn)運(yùn)效率、質(zhì)量及系統(tǒng)穩(wěn)定的從靜態(tài)物流向動(dòng)態(tài)物流發(fā)展的關(guān)鍵物流存儲(chǔ)設(shè)備，是托盤(pán)四向穿梭式自動(dòng)化密集倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中的主要設(shè)備之一。

機(jī)械結(jié)構(gòu)是托盤(pán)四向穿梭車(chē)各功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)和根本保證，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的是否合理性將會(huì)對(duì)整車(chē)運(yùn)行平穩(wěn)性及靈活性、運(yùn)行定位的準(zhǔn)確性、人機(jī)交互的友好性等產(chǎn)生影響。托盤(pán)四向穿梭車(chē)主要由框架總成、行走機(jī)構(gòu)、頂升機(jī)構(gòu)、縱橫向運(yùn)動(dòng)輪組的升降換向機(jī)構(gòu)及液壓系統(tǒng)等組成，所述框架總成由長(zhǎng)方形底板與多塊側(cè)立板構(gòu)成，所述立側(cè)板分別垂直焊接于底板四邊及車(chē)體內(nèi)部，側(cè)立板設(shè)有通孔或緊固孔用于安裝行走機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)等機(jī)構(gòu)，行走機(jī)構(gòu)底部與輪組升降機(jī)構(gòu)通過(guò)柔性連接并固定安裝在底板與側(cè)立板上，頂升機(jī)構(gòu)底部與底板、側(cè)立板固定連接，讓整機(jī)及其部件都滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性。整機(jī)由以下幾個(gè)功能模塊構(gòu)成全自動(dòng)、智能化的倉(cāng)儲(chǔ)貨架內(nèi)的搬運(yùn)存儲(chǔ)設(shè)備，其功能模塊有：行走定位模塊、換向模塊、電源模塊、傳感器模塊、車(chē)載通訊模塊、控制模塊等；

（1）行走定位模塊：行走定位系統(tǒng)對(duì)整車(chē)運(yùn)行及換向轉(zhuǎn)軌起著至關(guān)重要的作用。目前，國(guó)內(nèi)外穿梭車(chē)常用的定位方式有：條碼定位檢測(cè)、激光測(cè)距、RFID定位檢測(cè)、 旋轉(zhuǎn)編碼器定位等；行走模塊主要為行駛電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)模塊，為托盤(pán)四向穿梭車(chē)的前進(jìn)、后退提供驅(qū)動(dòng)力，完成托盤(pán)四向穿梭車(chē)在貨架縱橫軌道間的直線(xiàn)行走，鋼貨架系統(tǒng)內(nèi)托盤(pán)單元貨物的輸送過(guò)程由托盤(pán)四向穿梭車(chē)完成貨物在水平面的縱橫雙向運(yùn)輸，可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)層面的任意貨位的到達(dá)和存儲(chǔ)搬運(yùn)；包括電機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制器、減速機(jī)構(gòu)、鏈及軸傳動(dòng)系、縱向傳動(dòng)總成和橫向傳動(dòng)總成，所述部件及總成安裝固定在框架體上；我們采用直流伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)模塊配合旋轉(zhuǎn)編碼器作為行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要構(gòu)成硬件和控制體系，并綜合利用條碼定位檢測(cè)、激光測(cè)距、RFID定位檢測(cè)等多種定位技術(shù)復(fù)合，以獲取滿(mǎn)足實(shí)際工況要求的定位精度和要求；需要根據(jù)托盤(pán)四向穿梭車(chē)的負(fù)載特性和動(dòng)作順序合理設(shè)計(jì)傳動(dòng)體系和空間結(jié)構(gòu)，以滿(mǎn)足整車(chē)的結(jié)構(gòu)、功能要求。

（2） 托盤(pán)舉升模塊：托盤(pán)的舉升動(dòng)作常用的頂升機(jī)構(gòu)有：剪叉式升降機(jī)構(gòu)、楔形滑塊機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、絲杠螺母機(jī)構(gòu)、電驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)，本公司采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)頂升動(dòng)作，具有承載能力大、動(dòng)作平穩(wěn)、過(guò)載保護(hù)、高低位安全限位功能，滿(mǎn)足荷載作用下結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性；包括頂升液壓控制系統(tǒng)、多個(gè)頂升液壓缸，電機(jī)輸出端與液壓動(dòng)力單元連接且固定安裝于框架總成上，液壓動(dòng)力單元與多個(gè)頂升液壓缸通過(guò)液壓管道進(jìn)行連接，多個(gè)頂升液壓缸分別固定設(shè)置于車(chē)體結(jié)構(gòu)、頂升托架上，液壓系統(tǒng)的動(dòng)作邏輯形成托架的舉升動(dòng)作；需要根據(jù)托盤(pán)四向穿梭車(chē)的負(fù)載特性和動(dòng)作順序合理設(shè)計(jì)整體結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)托盤(pán)荷載的承載及其托盤(pán)四向穿梭車(chē)的運(yùn)動(dòng)附加荷載；

（3） 換向模塊：可采用機(jī)械機(jī)構(gòu)或液壓系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)換向機(jī)構(gòu)的上升與下降動(dòng)作互鎖，并實(shí)現(xiàn)托盤(pán)四向穿梭車(chē)的原地?fù)Q軌動(dòng)作，即托盤(pán)四向穿梭車(chē)上設(shè)計(jì)有雙向垂直行走機(jī)構(gòu)，通過(guò)內(nèi)部換向模塊實(shí)現(xiàn)行走驅(qū)動(dòng)輪的升降與變換，從而實(shí)現(xiàn)變軌變向行駛；本公司采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)90°原地?fù)Q軌動(dòng)作，并利用一套行走驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)變軌變向行駛，具有承載能力大、升降動(dòng)作平穩(wěn)同步、過(guò)載保護(hù)、高低位安全限位功能；包括升降液壓缸座、升降液壓缸、活塞桿及其附屬換向機(jī)構(gòu)、液壓控制系統(tǒng)等，所述機(jī)構(gòu)與模組通過(guò)安裝板與換向結(jié)構(gòu)、整車(chē)連接，所述液壓動(dòng)力單元、液壓缸通過(guò)管道連接并固定連接在框架總成上。需要根據(jù)托盤(pán)四向穿梭車(chē)的負(fù)載特性和動(dòng)作順序合理設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)。

（4） 電源模塊：電源模塊為托盤(pán)四向穿梭車(chē)的運(yùn)行提供恒定的電源，內(nèi)嵌高性能鋰電池為托盤(pán)四向穿梭車(chē)提供電源。必須測(cè)試和選定合適的產(chǎn)品品質(zhì)和電源管理系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控電池健康狀態(tài)，確保托盤(pán)四向穿梭車(chē)的可靠運(yùn)行和電源的實(shí)時(shí)自動(dòng)充電；在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需為電源模塊預(yù)留安裝空間。

（5） 傳感器模塊：傳感器模塊主要為各類(lèi)傳感器的組合應(yīng)用，如掃描及校準(zhǔn)傳感器等，傳感器模塊通過(guò)收集托盤(pán)四向穿梭車(chē)在行駛過(guò)程中的實(shí)時(shí)變量與狀態(tài)參數(shù)、搬運(yùn)裝載托盤(pán)單元的可控感知信息、位置定位信息與雷達(dá)避障感知等，傳遞給控制模塊并及時(shí)做出相應(yīng)動(dòng)作，也是實(shí)現(xiàn)托盤(pán)四向穿梭車(chē)狀態(tài)監(jiān)控的關(guān)鍵模塊。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為傳感器模塊預(yù)留安裝空間。

（6） 車(chē)載通訊模塊：托盤(pán)四向穿梭車(chē)是移動(dòng)設(shè)備，各模塊及各設(shè)備之間需要進(jìn)行大量的信息交換，車(chē)載通訊系統(tǒng)負(fù)責(zé)與總控系統(tǒng)之間相關(guān)信號(hào)的接收與發(fā)送。以 Wi-Fi 技術(shù)為系統(tǒng)架構(gòu)，采用無(wú)線(xiàn)通訊方式，可通過(guò)上位管理控制信息系統(tǒng)無(wú)線(xiàn)操控，在各類(lèi)元器件的協(xié)作下完成各項(xiàng)功能的控制與實(shí)現(xiàn)。此外，ADS(Automation Device Specification)協(xié)議處于網(wǎng)絡(luò)通訊的應(yīng)用層，為設(shè)備之間的通訊提供路由，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、信息的交換，通過(guò) TwinCAT ADS 協(xié)議實(shí)現(xiàn)有托盤(pán)四向穿梭車(chē)與區(qū)域控制系統(tǒng)之間的無(wú)線(xiàn)通訊。

（7） 控制系統(tǒng)模塊：控制系統(tǒng)模塊以嵌入式控制系統(tǒng)或PLC為控制核心，負(fù)責(zé)處理運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、邏輯控制、安全保護(hù)以及與上位機(jī)管理系統(tǒng)的通訊，具有完善的作業(yè)邏輯控制功能；控制系統(tǒng)匹配得當(dāng)，能最大程度發(fā)揮整車(chē)的智能化搬運(yùn)性能。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，為控制系統(tǒng)模塊預(yù)留安裝空間。

托盤(pán)四向穿梭車(chē)可大大降低穿梭式貨架對(duì)堆垛機(jī)、高架叉車(chē)等的配套依賴(lài)程度，并且能夠明顯的提高普通穿梭式倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的存取效率，提高倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)的操作安全性，還能優(yōu)化穿梭式倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，將所有貨物的存儲(chǔ)通道與貨物的搬運(yùn)通道有效結(jié)合，既可以讓鋼貨架結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，又可以讓每個(gè)貨物存儲(chǔ)位都可能成為動(dòng)態(tài)物流管理位，降低穿梭式倉(cāng)儲(chǔ)建造成本，提高倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的空間利用率，深化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的密集型、智能化、自動(dòng)化發(fā)展理念。

托盤(pán)四向穿梭車(chē)在搬運(yùn)貨物的過(guò)程中，具有靈活的任務(wù)優(yōu)先級(jí)切換能力，可以系統(tǒng)指派（或人工干預(yù)）進(jìn)行靈活的任務(wù)排序。其中通過(guò)上位機(jī)管理系統(tǒng)發(fā)送的指令確定貨物的位置信息，按照控制系統(tǒng)設(shè)定的行駛路線(xiàn)與托盤(pán)四向穿梭車(chē)內(nèi)置導(dǎo)航地圖自動(dòng)匹配運(yùn)行，并準(zhǔn)確地停在需要運(yùn)輸貨物所對(duì)應(yīng)的區(qū)域坐標(biāo)（通過(guò)有效算法獲取最優(yōu)的縱橫向運(yùn)動(dòng)路徑與避讓準(zhǔn)則），然后取出貨物并運(yùn)送到指定位置。上位系統(tǒng)可以通過(guò)無(wú)線(xiàn)終端與托盤(pán)四向穿梭車(chē)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，托盤(pán)四向穿梭車(chē)在運(yùn)送貨物過(guò)程中的相關(guān)信息也可以實(shí)時(shí)發(fā)送給上位機(jī)管理系統(tǒng)。貨物從地面到貨架的豎直軌道路徑由自動(dòng)垂直升降機(jī)完成；穿梭車(chē)始終在貨架的直線(xiàn)軌道上運(yùn)行，其工作狀況為平穩(wěn)、重載。其具有以下特點(diǎn)：

（1）托盤(pán)四向穿梭車(chē)整機(jī)車(chē)體需具有一定強(qiáng)度和抗壓性，不易變形。

（2）車(chē)輪材料選用聚氨酯。因?yàn)榫郯滨ゾ哂懈吣颓懈钚?、高耐磨性、?yōu)良的耐化學(xué)品以及耐油性等優(yōu)點(diǎn)，而通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用可知橡膠車(chē)輪在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)壽命短、耐磨性差、抗撕裂強(qiáng)度較差的缺點(diǎn)。

（3）托盤(pán)四向穿梭車(chē)運(yùn)行測(cè)試極限惡劣環(huán)境與工作環(huán)境：

(a)極限測(cè)試溫度：-25℃～60℃；正常工作溫度：0℃～40℃；溫度變化率≤±0.5℃/min；溫度變化率≤±10℃/h；

(b)測(cè)試相對(duì)濕度：≤95%；工作相對(duì)濕度：30%～85%；（無(wú)凝露）；相對(duì)濕度變化率：≤±10%/h；

(c)最大負(fù)載下工況試驗(yàn)庫(kù)連續(xù)運(yùn)行兩周進(jìn)行測(cè)試評(píng)判合格后出廠；

(d)電力網(wǎng)絡(luò)為T(mén)N-S網(wǎng)絡(luò)（三相五線(xiàn)制，3-ph,N,PE）；

托盤(pán)四向穿梭車(chē)需在高溫倉(cāng)儲(chǔ)和低溫倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境下都可以正常運(yùn)行，并在環(huán)境測(cè)試和疲勞測(cè)試中避免出現(xiàn)車(chē)體局部過(guò)熱的情況。

（4）托盤(pán)四向穿梭車(chē)必須具備完善的安全保護(hù)措施：在運(yùn)行過(guò)程中必須確保整車(chē)“自身”、 現(xiàn)場(chǎng)人員以及各類(lèi)設(shè)備的安全。一般情況下都采取多級(jí)硬件及軟件結(jié)合的監(jiān)控措施，并設(shè)定安全運(yùn)行距離與判斷原則，特定的運(yùn)行限位阻擋器或防傾覆機(jī)構(gòu)，確保整車(chē)的安保措施是完善合理的。

(a) 電氣聯(lián)鎖保護(hù)裝置。托盤(pán)四向穿梭車(chē)在存儲(chǔ)巷道、坡道間水平行走時(shí)，需確保存儲(chǔ)巷道、坡道裝置與托盤(pán)存取動(dòng)作是鎖定的，該裝置應(yīng)確保托盤(pán)四向穿梭車(chē)縱橫向行走與托盤(pán)存取相互之間的動(dòng)作協(xié)調(diào)好，避免造成事故。

(b) 托盤(pán)四向穿梭車(chē)需設(shè)有貨物超長(zhǎng)、超寬、超高的檢測(cè)裝置，如：激光測(cè)距、超聲波反射、紅外識(shí)別等。當(dāng)檢測(cè)到所要存取的貨物超過(guò)系統(tǒng)設(shè)定的最大長(zhǎng)度、寬度及高度時(shí)，托盤(pán)四向穿梭車(chē)停止運(yùn)行，并將情況反饋給上位機(jī)管理系統(tǒng)，并將貨物退回上架位進(jìn)行人工整理或調(diào)整。

(c) 托盤(pán)四向穿梭車(chē)在巷道、坡道間換軌操作過(guò)程中的位置檢測(cè)裝置。如果位置檢測(cè)與動(dòng)作設(shè)置不符，托盤(pán)四向穿梭車(chē)就不能進(jìn)行下一步運(yùn)行或動(dòng)作，以免發(fā)生事故。

(d) 斷電保護(hù)。如果發(fā)生意外斷電的情況，電機(jī)應(yīng)自動(dòng)鎖住電機(jī)軸，托盤(pán)四向穿梭車(chē)停止工作，將情況反饋給上位機(jī)管理系統(tǒng)，并保持?jǐn)嚯姇r(shí)的工作狀態(tài)，并可快速實(shí)施軟硬件的故障恢復(fù)和作業(yè)任務(wù)順延。

(e) 過(guò)載保護(hù)裝置。一般使用超載限制器，可以有機(jī)械式或電子式，集控制、顯示、報(bào)警功能于一體。當(dāng)存取的貨物超過(guò)限定的最大負(fù)載值時(shí)，托盤(pán)四向穿梭車(chē)的過(guò)載保護(hù)裝置啟動(dòng)，托盤(pán)四向穿梭車(chē)立刻停止工作，并將情況反饋給上位機(jī)管理系統(tǒng)。

(f) 物理保護(hù)裝置。當(dāng)電子保護(hù)元器件失靈或者操作失誤時(shí)，托盤(pán)四向穿梭車(chē)碰撞不可避免，這個(gè)時(shí)候物理保護(hù)裝置可以有效減少?zèng)_擊力，降低車(chē)體的損壞程度。一般可以在車(chē)體周?chē)惭b硬擋板或者在托盤(pán)四向穿梭車(chē)關(guān)鍵部位放置橡膠、聚氨酯緩沖裝置等可以減少?zèng)_擊力的軟性物質(zhì)。

(g) 異常對(duì)策裝置。當(dāng)異常狀況發(fā)生時(shí)，如托盤(pán)四向穿梭車(chē)煙霧傳感器、溫度傳感器等感知環(huán)境異常時(shí)，禁止托盤(pán)四向穿梭車(chē)運(yùn)行，并將情況反饋給上位機(jī)管理系統(tǒng)，且發(fā)出警報(bào)聲。

(h) 輪軌技術(shù)。為提高整車(chē)的運(yùn)行安全性，整車(chē)設(shè)置雙側(cè)車(chē)輪單輪緣內(nèi)嵌軌道結(jié)構(gòu)，通過(guò)車(chē)輪輪緣與軌道過(guò)渡圓弧面的有效接觸與運(yùn)動(dòng)滑移、運(yùn)動(dòng)輪緣的運(yùn)動(dòng)軌跡與軌跡線(xiàn)長(zhǎng)度的變化，有效保證整車(chē)在曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)整車(chē)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向與定位，提高了整車(chē)運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性。

(i) 換軌技術(shù)。換軌機(jī)構(gòu)是完成整車(chē)換向運(yùn)行的關(guān)鍵部分，綜合考慮整車(chē)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定可靠性及各結(jié)構(gòu)模塊的安全合理布局，采用“整車(chē)在軌抬升，雙側(cè)同步換向”的形式，當(dāng)換向運(yùn)行時(shí)，首先通過(guò)安裝在車(chē)架下部的換向體下移，與換向體固接的雙側(cè)行駛運(yùn)動(dòng)模塊逐步與90°換向軌道接觸，抬升機(jī)構(gòu)繼續(xù)將整車(chē)抬升一定高度，進(jìn)而帶動(dòng)與整車(chē)一體固接的雙側(cè)行駛運(yùn)動(dòng)模塊上移，脫離原運(yùn)動(dòng)軌道，完成整車(chē)換向運(yùn)行。頂升機(jī)構(gòu)固定安裝在車(chē)體內(nèi)的液壓缸活塞桿頂部，不僅負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中托盤(pán)單元貨物的托舉，而且也是托盤(pán)單元貨物的主要承載機(jī)構(gòu)。

(j)故障恢復(fù)。合理設(shè)置軟件故障的一鍵恢復(fù)解決方案，硬件恢復(fù)的備災(zāi)方案，如應(yīng)急備用電源、故障救援車(chē)、人工排除故障的行走隔離網(wǎng)等，以及為客戶(hù)儲(chǔ)備一定的備用車(chē)，既可以應(yīng)付客戶(hù)出入庫(kù)訂單的異常猛增，又可以及時(shí)更換故障車(chē)。

圖2  四向穿梭車(chē)結(jié)構(gòu)外形

表1   某型四向穿梭車(chē)的性能指標(biāo)