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發布日期：2022-04-18 點擊率：125
長期以來，它們的運轉完全依賴于一支支每人每天步行上萬米的人力大軍。這是一個非常低效、昂貴、容易出錯的過程。在機器人AGV系統出現之前，這方面最先進的解決方案是讓員工在工廠里騎自行車。
如今，倉儲物流已經成為機器人應用最大的市場之一。在諸多物流機器人解決方案中，最成功的莫過于被亞馬遜以超過7億美金收購的Kiva。成千上萬的Kiva機器人早已投入使用，以遠遠高于人工的效率、更低的成本和錯誤率，晝夜不停地處理客戶的海量包裹。
而實現Kiva巨大成功的核心--Kiva機器人，出于商業保密考慮，一直鮮有曝光，支撐其強大性能的軟硬件、結構設計細節我們無從知曉。然而，風投公司Bolt的創始人Ben Einstein搞到了一臺老版本的Kiva機器人，并且把它拆解了并po在公司的博客上。從其中的細節里，我們能看到Kiva工程師大量工程思維和經驗的結晶。
Kiva部署的倉庫地面上每隔大約1米就有一個二維碼，Kiva就根據這些標記進行定位。它的每一個動作都來自于云端的指令。在它到達目標貨架底部后，其使用一個精巧的滾珠絲杠升降梯結構，通過原地旋轉來升高自己，將貨架頂起約10厘米。
Kiva機器人做的事情聽上去很簡單。但你要意識到，一個貨架往往裝著重達半噸的貨物，一個倉儲中心通常有上萬個貨架，成千上百臺機器人，以及幾十個進貨出貨口。在這么復雜而密集的系統里，需要保證機器人不發生碰撞。任何一臺機器人如果發生碰撞，把貨架摔倒，造成的損失都將是巨大的。
Kiva機器人如何做到如此可靠？下面就讓我們跟著Ben Einstein一邊拆，一邊看。
1系統架構和機械結構
從外面看，Kiva機器人外殼的每一側都有紅外傳感陣列，以及氣動保險杠，用于檢測和緩沖碰撞。外殼上還有充電接口和一系列狀態指示燈。
每一臺Kiva機器人有三個獨立的自由度：兩個驅動輪，加上一個用于起重的旋轉電機。起重電機轉動時，兩個驅動輪反方向旋轉，結果是托盤相對于地面沒有旋轉，只在滾珠絲杠的作用下升高。相比于傳統的大負載直線驅動方案比如液壓、剪式升降臺，Kiva的這種利用輪子的結構顯然更加簡單可靠。
圖Kiva的X形托盤
起重結構托盤的頂部是一些厚實的X形鋁鑄件，這些鑄件全部使用319號通用鋁。每個鋁鑄件上還有二次精密加工出來的參考面和螺紋孔。這種工藝在包括汽車發動機和液壓泵等設備中大量使用。
左：打開外殼后看到的Kiva內側結構。圖中可以看到外殼上的紅外陣列，無線模塊，重結構和起重電機。
右：Kiva俯視圖。可以看到起重結構和電池。
每一個紅外傳感器都配有獨立的濾波芯片，通過串口總線通訊。在圖中你可以看到升降模塊使用的電機和巨大齒輪。在機器人靠近底部的位置，安裝有四塊鉛蓄電池。
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