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一、方案概述 中移杭研聚焦5G+边缘计算领域，采用边缘计算实时获取定位和感知信息，并将相机和激光传感器采集到的多维实时数据通过5G网络传送至云端，从而更加高效、实时地与生产MES系统和调度系统通信，实现高效环境学习、自主绕障、货物识别及末端操作，将百台级规模的无人叉车调度系统通讯时延控制在毫秒级以内，大幅提升其在复杂工况下的峰值工作效率，让大规模、大尺度、大场景的集群化协作更易实现，加快赋能企业数字化转型。 二、应用背景 近年来，全球化进程不断加快，中国经济发展迅速，物联网、大数据、人工智能等技术的不断突破，给物流行业注入了新鲜活力，智能化趋势日益明显。为推进物流行业的智能化发展，中国大力支持发展叉式移动机器人，并出台了一系列利好政策。受新冠疫情影响，中国物流行业变革升级加速，积极拥抱人工智能和大数据的新时代，用机器代替人力，其中叉式移动机器人也在快速向智能化方向发展。 三、解决问题 智能化程度不够：导致在多场景运行下反应能力不足； 功能不全：障碍物识别存在盲区，产品设计还需优化； 稳定性差：易出现无法举升货架，行驶轨迹偏移等问题。 行业标准不完善：导致企业间自建壁垒，难以实现全产业链协同发展，造成资源浪费和产品同质化问题； 信息化认知不足：部分企业对物流信息化的认知不足，主要是中国物流信息化建设起步晚、推进慢造成。 无法实现工业市场全覆盖：每个行业的运作环境都有其特点，对仓储物流机器人企业在产品设计以及解决能力方面提出了较大要求； 需贴合实际物流需求：不同的行业间存在较大差距，应用的标准也有所不同，特定行业物流解决方案很难复制应用到其它行业。 四、方案架构 本方案结合5G与边缘计算，将现有系统与信创云平台打通，车辆的实时数据以及调度策略及时在本地边缘侧进行处理，通过管理中心连接各个边缘节点上的信创云平台，管理中心部署仓库管理系统，对分散在各个边缘节点的叉车设备进行集中统一管控及出入库管理，三维仿真系统将各个节点的车辆运转数据汇总积累，利用工业AI算法确定最优库位规划，并对设备运转数据进行三维可视化展示。利用5G技术连接至高速专网，实现无人叉车和管理系统的无缝集成，从而实时获取无人叉车上的图像数据。通过对无人车辆异常情况的远程图像反馈与控制，实现部分基于视觉的障碍物识别与测量；根据障碍物的属性和位置，采取不同的避障措施，从而提升系统整体的安全性。通过超轻量信创云平台的虚拟化，完成硬件与应用软件的解耦，并为车辆调度系统在各种场景处理下提供加速能力；通过5G技术的引入，让基于环境语义为基础的自然环境导航技术得以更好地实现。 本方案主要包括智能车辆调度系统、仓库管理系统、三维仿真系统和超轻量信创云平台四个部分。部署在边缘节点信创云平台的智能车辆调度系统负责无人叉车的实时状态监控，包括速度，电量和异常等指标，通过实时分析视频数据，根据算法进行最优路线规划，避免交通堵塞；信创云平台为调度系统提供虚拟化云底座、海量数据存储计算能力以及多方数据汇聚共享能力。车辆调度系统同时调度多台叉车，实现人端、车端、云端协同一体化。 本项目充分利用5G边缘计算能力，将自动化物流与工业制造完美结合，为构建通信模式统一、高效互联的工业4.0工厂，提供了高效的原料、成品和半成品无人转运方案。通过智能物流搬运的方式，降低了人力成本，提高了作业效率、缩短了物流周期，实现5G技术全面商用、远程驾驶、无人物流搬运装卸的最佳解决方案。 五、业务流程 生产前：开始生产前，操作检查无人叉车设备状态（指示灯需绿色），打开设备与无人叉车建立通讯连接，配置品种或包装机的产品品名，配置库位存储的分类；抽查系统中存储出库库位信息与实际信息是否一致，如果一致，可以开始生产（启动无人模式）； 入库：输送线机工位，检测到货物时，即触发一条呼叫指令（当异常货物或者半托的时候，则手动设置）；库管系统根据产线配置情况，生成目标库位；生成一条入库任务，任务拆解成车辆的执行路线，进入车辆的调度系统，车辆执行动作；没有任务的时候，无人车自动进入充电状态。 出库：当有出库任务时，两种模式选择出库：指定、选择库区出库；选择出库品名或者批次出库；当选择品名出库，则按照先入先出原则，按照批次先后顺序出库；当选择批次出库，则按照指定批次，按照先近后远的顺序，逐列出库。 具体的信息流和物流示意图如下图所示： 六、技术特点 - 业内领先的信创云平台，实现底层硬件资源的异构兼容、统一纳管
面向边缘侧应用的低时延、等需求，研发轻量化、易部署的信创云平台，全面兼容国产化服务器架构，通过镜像管理、集群管理、监控管理、运维管理等功能，提供全方位的边缘集群供给、运维和运营管理能力，具备一体化管控、自动化运维、智能化分析及个性化扩展等优势，可以为应用提供灵活部署环境。核心组件体积小，在百兆以内，内存占用空间少，约为150M，平均启动时间：3S，最大支持节点多：10000+。 - 融合先进的AI算法，三维可视化数字孪生展现生动形象
以数字为基础，在网络空间构建与物理世界相匹配的孪生园区，形成园区人员、物理世界、数字空间“三元结构”的泛在式信息物理系统，与实体空间精准映射、智能交互、虚实融合实现数字孪生，实现虚拟与现实的融合交互。 - 创新地使用基于环境语义的自然导航技术，高度灵活、自动避障
基于领先的以环境语义为基础的自然环境导航技术，通过多传感器数据的融合，实现高精度的3D场景地图构建、匹配定位、路径规划与实时导航避障等功能。实现了室内软路径导航，无需任何磁条、二维码、反光板等轨道或反光标志，具有高度的灵活性和更高的可靠性。 - 智能调度系统与移动机器人联动，实现无线控制、协同调度
基于时隙控制的动态调度技术，同时融合5G与射频识别、多元融合室内定位、北斗导航技术，实现AGV小车、移动机器人的智能派遣，可有效防止路口争夺与死锁，可以与WMS、WCS、MES系统无缝对接，多车可达最优效率，实现多类型无人驾驶车辆的智能控制、协同调度。 发挥可编程控制器（PLC）运行稳定、可靠，及工业控制计算机（IPC）计算量大、扩展性好的各自优点，采用MPC动力学控制技术，保障运动控制毫秒级响应，实现柔性生产制造、远程设备操控、设备协同作业、精准动态作业，提升生产运行柔性、敏捷、协同能力。控制精度高，反应速度快，可有效地适配舵轮、差速轮与麦氏轮；定位与停靠精度可达1cm，配合重定位精度可达毫米级别；室内速度最快可达1.5m/s，室外速度最快可达3m/s；三重人车防护，可适应人车混杂环境。 - 通过应用融合化部署和端到端园区物流整体解决方案，充分利用边缘算力，云化无人工业车辆
通过5G网络的低时延接收边缘云端调度系统的实时控制，利用边缘节点的计算能力对设备数据进行本地化处理，大幅度降低时延以及系统成本。通过边缘计算节点实现多台无人叉车的智能调度、协同工作，形成高度智能、自主决策、一体化装卸的智能仓储方案。 七、核心优势 通过5G网络的低时延接收边缘云端调度系统的实时控制；利用边缘节点的计算能力对设备数据进行本地化处理，大幅度降低时延以及系统成本；通过边缘计算节点实现多台无人叉车的智能调度、协同工作；形成高度智能、自主决策、一体化装卸的智能仓储方案。 基于领先的以环境语义为基础的自然环境导航技术，实现了室内软路径导航；无需任何磁条、二维码、反光板等轨道或反光标志，具有高度的灵活性和更高的可靠性。 基于MPC动力学控制技术，控制精度高，反应速度快，可有效地适配舵轮、差速轮与麦氏轮；定位与停靠精度可达1cm，配合重定位精度可达毫米级别；室内速度最快可达1.5m/s，室外速度最快可达3m/s；三重人车防护，可适应人车混杂环境。
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