隨著內部物流行業的快速發展，越來越多的移動機器人被投入到倉儲配送應用中，成為企業制勝的關鍵。大部分解決方案都是將料箱從 A 點轉移到 B 點。當它們將貨物從輸送帶或半拖車搬運貨物，以及對貨運包裝箱上的料箱進行碼垛和卸垛時，可能會遇到各種限制。為了更好地滿足倉儲配送中心的需求，波士頓動力公司開發出了一款名為 StretchTM 的新型智能倉儲物流機器人，它是一種用于卸貨應用的自主移動式貨箱搬運解決方案，完美結合了機器人技術領導者三十年來不斷積累的研發成果與倍福的自動化和集成式安全技術。
波士頓動力公司與倍福
共同打造出一款商用機器人解決方案
Stretch 機器人為了應對物流行業日益增長的需求，配備了一個體積超小、操控性極強底座，允許向任何方向移動，并能夠繞過障礙物并上下坡道。一個裝滿計算機視覺驅動的攝像頭和傳感器的感知桅桿可以快速、精確地識別貨箱。Stretch 的與眾不同之處在于，它配備了一個具有七個自由度的巨型機械臂和一個真空夾具，可與感應系統配合使用，處理各種貨箱。Stretch 配備大容量電池，一次充電可運行超過一個完整班，支持連續、靈活的卸貨。
Stretch™ 的安全系統配備的是 EtherCAT I/O 端子模塊和黃色 TwinSAFE 安全模塊，機器人和遠程控制柜中都安裝了這些模塊
Stretch 在設計上與波士頓動力公司的其它機器人一樣，都是旨在協助人類完成制造業和倉儲業中枯燥、骯臟甚至危險的工作，Stretch 硬件工程技術總監 Matthew Meduna 解釋道：“Spot® （機器狗）用戶發現機器人可以帶來巨大價值，它能自動高效地完成工業設備檢驗、危險氣體檢測或可疑包裹檢查等任務，保護人類免受傷害。而 Stretch 同樣可以實現倉庫和第三方物流設施（如拖車等）的自動裝卸任務，解決人員調度問題，為客戶帶來巨大價值。”
Stretch 開發團隊
始終把人的生命安全放在首位
波士頓動力公司在設計 Stretch 時，確定了以下幾個目標。首先，機器人需要具有自主性，能夠智能響應環境和處理需求的變化，這是區別于市場上其它同類產品的關鍵。它需要擴展波士頓動力公司其它平臺的世界一流的操控能力，為內部物流行業客戶創造獨特的價值。其次，它需要具有移動性，結合其自主性和很強的操控性，每天能夠在各個工位之間靈活穿梭。Stretch 不僅需要在確保系統高可用性的同時實現這些功能，還需要具有很強的安全性，防止人身傷害或物品損壞。
“我們必須找到一個既支持機器人所需的所有不同類型的傳感器和安全功能，又可通過以太網為黑色通道安全通信協議提供可靠支持的解決方案。”Meduna 說道。“倍福 TwinSAFE 集成式安全解決方案與設備控制器配合完美，正是我們要找的。”
波士頓動力公司的工程團隊在 2019 年開始設計 Stretch 時就與包括區域銷售工程師 Brian Buck 在內的當地倍福技術專家合作。“倍福技術的靈活性和廣泛選擇是波士頓動力公司決定為其機器人內部和外部配備我們的控制和整體安全解決方案的關鍵因素。”Buck 補充道。
Stretch™ 結合了波士頓動力公司三十年的研發成果以及倍福的自動化及集成式安全技術
標準化、精簡，安全更是重中之重
每臺 Stretch 機器人內都安裝了一臺 CX5130 嵌入式控制器，負責監控系統并與 PC 通信，進行車隊管理。“CX5130 確定機器人所處的環境是否足夠安全，然后才會允許運動，當控制軟件提出要求時，它就會接通各個配電區并釋放制動器。”Meduna 說道。除了多款 EtherCAT 端子模塊之外，還使用了包括 EL1918、EL2912 和 EL2904 在內的 TwinSAFE 和 TwinSAFE SC 端子模塊來實現安全功能。它們對于監測機械臂關節以及車輪的速度和角度來說非常關鍵。兩個單通道編碼器接口端子模塊用于驗證定位數據的準確性：EL5001-0090 用于 SSI 編碼器，EL5101-0090 用于帶差分信號（RS422）或 TTL 單端輸入的增量式編碼器。
遠程車隊管理面板使用的是 CX8190 嵌入式控制器以及EtherCAT 和 TwinSAFE 模塊，確保整個機器人工作范圍的安全。模塊讀取急停按鈕、安全 I/O、小車或輸送帶檢測以及充電線纜檢測等信號。“這種控制裝置用于實現 Stretch 工作范圍內的所有安全通信。”Buck 解釋道，“除了能夠控制三色燈警示燈之外，車隊管理人員還可以使用這些技術，通過本地 Wi-Fi 網絡無線控制 Stretch 機器人的安全狀態。例如，如果按下急停按鈕或有人進入工作區域，Stretch 就會進入安全模式。”
倍福的 TwinCAT 3 自動化軟件為安全應用提供了一個端到端開發和運行時平臺。波士頓動力團隊基于 TwinCAT 平臺編寫 PLC 和安全邏輯程序，并使用實時以太網通信系統與解決方案中的其它計算機進行 UDP 通信。TwinCAT 讓工程師們能夠選擇他們最熟悉的或最適合自己項目的編程語言，包括面向對象的 IEC61131-3 標準語言和高級語言、功能塊和 Microsoft Visual Studio® 中的計算機科學標準語言。“有了對這些標準的支持，我們就可以考慮用自動化組件建立一個龐大的生態系統。”Meduna 說道，“這一點對我們繼續開發集成式解決方案極為重要。”
移動機器人可帶來極高的投資回報
Stretch 于 2022 年初投入商用，明顯區別于市場上其它常見的移動機器人。Stretch 可以自主卸載卡車和運輸集裝箱，并保持驚人的靈活性。該機器人配備強大的真空夾具和先進的機器視覺系統，能夠搬運重約 50 磅（23 公斤）的各種類型和大小的箱子，不需要對 SKU 編號或包裝箱尺寸信息進行任何預編程，甚至能夠自主回收在卸載過程中移動或掉落的任何包裹。
自動化技術和機器人專家們在波士頓動力公司的測試中心：(左起）倍福內部物流行業應用專家 Gilbert Petersen；倍福區域銷售經理 Brian Buck；波士頓動力公司 Stretch 硬件技術總監 Matthew Meduna；波士頓動力公司供應鏈總監 Eric Landry；以及倍福全球物料搬運和內部物流行業經理 Doug Schuchart
倍福強大的產品實力以及銷售和應用工程師的可靠支持確保了 Stretch 成功推向市場。倍福提供的大量設備和功能選擇讓波士頓動力公司能夠在很短的時間內迅速加強 Stretch 機器人功能安全的覆蓋范圍。“這讓我們能夠靈活適應新的設計變化，并支持使用很多不同類型的傳感器和組件。”Meduna 說道。
展望未來，波士頓動力公司計劃使用更多倍福技術為一些個性化的客戶應用提供最佳支持，確保機器人技術未來的安全性和可靠性。“我們一直開發和發布新的軟件和硬件，并不斷完善我們的系統，讓我們的機器人在現實生活應用中可以更好地協助人類。”他補充道，“創新是我們公司的命脈。波士頓動力公司近 30 年來一直致力于研究和開發先進的移動機器人，而 Stretch 移動機器人就是我們的量產化實踐成果。”
關于德國倍福
倍福（Beckhoff）是一家專注于自動化新技術的德資企業，創立于 1980 年，總部位于德國威爾市。作為全球自動化技術的驅動者，倍福定義了自動化領域的許多標準，是國際標準的制定者和推動者。公司所生產的工業 PC、現場總線模塊、驅動產品和 TwinCAT 自動化軟件構成了一套完整的、相互兼容的控制系統，可為各個工控領域提供開放式自動化系統和完整的解決方案。經過 40 年的發展和努力，倍福已在世界各地設立 30 多家分支機構，加上全球的合作伙伴，業務遍及 70 多個國家和地區。
倍福于 1997 年進入中國市場，中國區總部落戶于上海市北高新產業園區，現有員工 300 人，辦事處遍及國內 30 座大中城市。創新產品和解決方案廣泛應用于風力發電、半導體、光伏太陽能、電子制造、金屬加工、包裝機械、印刷機械、塑料加工、輪胎加工、木材加工、玻璃機械、物流輸送以及樓宇自動化等眾多領域。
公司傾力推廣的 EtherCAT 實時工業以太網于 2014 年成為中國國家推薦性標準，并已入編工信部的《國家智能制造標準體系建設指南》。作為一家技術驅動型公司，倍福一直注重在技術上尋求突破創新，在業內享有“創新引擎”的美譽。倍福基于 PC 的控制技術具有良好的開放性，它支持所有主流的工業通信協議，將 IT 技術、互聯網和自動化技術完美融合在一起，為實現工業 4.0 和智能制造奠定了堅實的技術基礎。
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