無線群控機器人自動新聞紙輸送系統詮釋報業集團高新技術運用的新理念

無線群控機器人自動新聞紙輸送系統詮釋報業集團高新技術運用的新理念

深圳報業集團于2010年11月發布了無線群控機器人自動輸送新聞紙系統的企業標準，并通過了深圳市市場監督管理局標準備案。該系統不僅符合深圳市“十一五”規劃重點文化工程建設項目的總體形象需求和發展需要，充分反映了現代化、自動化、高科技含量工廠的面貌，而且在技術上充分反映了計算機技術、網絡技術、控制技術、運載機器人技術和新聞紙自動化物流技術的新發展，具有一定的超前性，實現了國內的技術跨越。

基于廠房的布局、印報機的需求和方便生產的組織，無線群控機器人自動輸送新聞紙系統在物理結構上分為兩大相對獨立的子系統：柔性紙卷預處理系統和無線群控機器人自動輸紙系統。整個系統規模較大，但核心是無線群控機器人自動輸紙系統，柔性紙卷預處理系統只是為了事先對新聞紙卷進行一些必要的處理，做輸送前的準備。系統平面布置示意圖如圖。

系統的根本任務是為印報機輸送所需規格和開卷方向的新聞紙。由于印報機具有自動上下紙的功能，這就需要在事先對新聞紙紙卷進行齊紙、去包裝、定開卷方向、做紙等預處理方面的工作。柔性預處理系統主要包括進紙上紙臺、環形軌道輸紙板鏈、板鏈小車、轉盤、做紙工位、擱板輸送帶、推紙機械手、擋紙機械手等，完成紙卷從紙庫出來之后到將做好的紙卷整齊劃一地裝載到運載機器人上之間的全部工作。

無線群控機器人自動輸紙系統相對較為復雜，首先是低托盤運載機器人的集成度高、技術含量高，包含了無線通訊技術、ARM嵌入式計算機技術、系統控制技術、驅動控制技術、磁導航技術、安全控制技術、電池電源技術等；其次是通過組態軟件實現對整個輸紙系統的運行監控，根據印報機各個紙架的要紙信號，通過無線局域網，調度各運載機器人完成紙卷自動裝載、自動尋跡運行、自動稱重、自動上下紙、自動回收紙芯、自動充電等工作，并監控系統各種設備的運行狀態、自診斷和指示故障；再次就是系統能夠通過稱重系統設備，完成紙卷信息的收集和處理，實現紙卷使用資料的記錄和統計，并能夠連接到公司ERP系統。另外系統具有自動和手動兩種運行模式，滿足生產組織的需要，具有一定的靈活性。無線群控機器人自動輸紙系統要實現的具體功能包括停車場管理，接收要紙信號，定向裝載紙卷，定位輸送紙卷，自動上下紙功能，自動收回紙芯，AGV自動充電，系統控制功能，系統監控功能，集成供紙信息管理。

傳統的新聞紙的輸送辦法主要由人工完成，存在效率低、勞動強度大、紙張損耗無法控制、占地面積大、環境質量差，無法提高生產現場的管理水平等不足，最重要的是無法與大型印刷機相配套。無線群控機器人自動輸送新聞紙系統的開發，充分利用了各種成熟的新技術、新工藝，具有自動化程度高、集成度高、運行穩定、維護保養簡單、經濟適用等特點。系統設計機構合理、選件優良，運行穩定、可靠，節省了人力和人力費用，減少了紙卷的浪費和消耗，提升了環境質量和管理水平，節省了運行開支，提高了企業的效益，體現了技術創新，達到了“國內領先、國際先進”的設計目標。

無線群控機器人自動新聞紙輸送系統的創新點主要體現在提出了面向大規模高速新聞紙自動輸送的系統設計方案、紙卷預處理系統柔性控制技術、無線群控運載機器人的設計技術，研制了無線群控機器人自動輸送新聞紙系統，制定了無線群控機器人自動輸送新聞紙系統的標準。擁有自主知識產權，行業帶動性強。具體體現在以下方面：

圖1 系統平面布置示意圖

1）提出了一種面向大規模高速新聞紙自動輸送的系統設計方案。①在國內同行業首創性地設計了柔性紙卷預處理系統，使其作為系統的前置系統，能夠提高系統的靈活性和輸送能力。②設計了低托盤運載機器人，充分配合印報機自動上下紙對運載機器人身高的需要，也是國內同行業首創。可以實現全過程的自動化。③多層次多網絡融合的系統集成優化和創新設計，將復雜的系統模塊化，使系統組織更加優化、靈活、有序。

2）提出了一種紙卷預處理系統的柔性控制技術。柔性控制技術建立在網絡化的硬件結構和模塊化的軟件編程的基礎上，特別是在軟件設計上，采用基于需求的有限元動態化路徑規劃和靜態化防沖突控制算法，使多規格、多路徑、多工位、多維度等多元任務的紙卷預處理流程具有高度的靈活性，處理能力大大提高。

3）提出了一種低托盤運載機器人設計技術。身高只有250mm，總荷重達2噸的運載機器人是目前國內最矮小的新聞紙運載機器人。機器人通過MOXA無線網卡接受上位機的指令，車載ARM嵌入式計算機通過加權平均偏移量算法和左右電機最優差速偏移量糾正數學模型，實現機器人的自動、安全運行；通過雙地址探測方法和有限時段脈沖積分數學模型，來保證地址檢測的可靠性。

4）研制了無線群控機器人自動輸送新聞紙系統。基于系統的集成和多種技術的開發、應用，首先是將以太網技術和現場總線技術分區和分層使用，實現了多層次網絡技術的集成、優化和創新；其次是借助組態王軟件，開發了上位機監控系統，實時圖形仿真現場環境，智能化管理在線設備。第三是通過上位機、無線以太網和車載MOXA無線網卡等組成的群控系統，完成了對運載機器人群控系統的開發，實現了機器人自動運行、定向裝紙、定點輸送、自動上下紙等的全過程智能控制。

5）制定了無線群控機器人自動輸送新聞紙系統的標準。這是國內報業行業第一個新聞紙自動輸送系統的技術標準，該標準并經深圳市市場監督管理局備案登記。該標準填補了國內空白，對規范國內報業新聞紙輸送系統的開發、設計和生產等提供了參照和依據，對促進行業技術進步具有重大意義。

印刷能力和印刷設備的現代化是報業參與市場競爭的重要物質條件，無線群控機器人自動輸送新聞紙系統充分利用了各種成熟的新技術、新工藝，使系統具有自動化程度高、集成度高、運行穩定、安裝、維養簡單、經濟適用等特點。適合全國報業印刷廠的應用，從而推動媒體行業的發展。系統的大范圍的推廣具有如下優勢：

1）適用范圍廣、造價合理。系統配置無線群控機器人數量為1至50臺，柔性紙卷預處理系統做紙工位也可靈活增減，運輸路線可根據廠房的結構進行設計，因此系統可在全國的任何一家報紙印刷廠的新老廠房安裝使用。系統的價格只是國外同類產品的價格的30%，為全國報業印刷廠提供了物美價廉的設備。

2）減少了人員的配置，降低了員工的勞動強度。新聞紙紙卷的重量最大達1.5噸，傳統紙卷輸送辦法常規每班需配置操作人員30多名，目前系統每班只需配置操作人員3名，減少了人員的配置。生產時操作人員只需在電腦操作界面進行簡單的設置，便可完成對各類新聞紙紙卷按規格進行分類儲備，當紙架向輸紙系統發出要紙信號時，系統可在15分鐘內把滿足紙架使用要求的紙卷自動送達，并自動安裝新紙卷和把舊紙卷的紙芯自動回收，全部過程無需人工操作，操作人員勞動強也明顯降低。

3）良好的經濟和社會效益。系統投入運行后減少了人員的配置、降低設備維修和保養成本和生產過程紙張的破損、優化物流，降低庫存，減少資金占有率、實現節能減排，每年可新增利潤上千萬元，新增稅收近百萬元。系統成功應用促進了印刷設備現代化，加快了企業設備的升級換代，使企業的信息化水平和管理水平得到提高；生產現場更加整潔、干凈，減少叉車尾氣排放，空氣質量得到提高，有效保護了環境和操作人員的健康，大大增加企業在同行業中的競爭水平。

2010年11月28日深圳市中衡信資產評估有限公司主持了“無線群控機器人自動輸送新聞紙系統”科技成果鑒定會，鑒定意見認為，該系統以ARM芯片嵌入式系統控制的低托盤磁導航運載機器人為載體，通過無線局域網集群控制，實現新聞紙紙卷定向、定規格裝載和定位輸送，自動尋跡運行、稱重、上下紙、回收紙芯、充電等功能；并通過上位機監控軟件，動態監控系統整體設備運行狀態，智能管理在線設備，實現了新聞紙輸送全過程的自動化控制與管理。該系統集計算機技術、通信技術、控制技術于一體，其中多層次網絡控制技術的應用，無線群控低托盤運載機器人組的設計，低托盤運載機器與印報機配合自動上下紙系統的設計等，具有顯著的集成創新性。該系統投入運行兩年多以來，運行可靠，自動化程度高，取得了顯著的經濟、社會效益，用戶反映良好，市場潛力較大。

綜上所述，該系統整體水平在報紙印刷行業內居國內領先，部分技術指標和性能達到國際先進水平。