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AutomatedGuidedVehicle 自主引導小車 1 什么是AGV AGV AutomatedGuidedVehicle 自主移動小車 美國物流協(xié)會 指裝備有電磁或光學引導裝置 能夠按照規(guī)定的導引路線行駛 具有小車運行和停車裝置 安全保護裝置以及具有各種移載功能的運輸小車 中國國家標準 指裝有自動引導設置 能夠沿規(guī)定的路勁行駛 在車體上具有編程和停車選擇裝置 安全保護裝置以及各種物料移載功能的搬運車輛 關于AGV 在工業(yè)應用中不需要駕駛員的搬運車 以可充電之蓄電池為其動力來源 一般可透過電腦來控制其行進路線以及行為 或利用電磁軌道來設立其行進路線 電磁軌道黏貼于地板上 無人搬運車則依循電磁軌道做帶來的訊息進行移動與動作 一般以電池為動力 目前也有用非接觸能量傳輸裝置 CPS ContactlessPowerSystem 為動力的 它以輪式移動為特征 較之步行 爬行或其他非輪式的移動機器人具有行動快捷 工作效率高 結構簡單 可控性強 安全性好等優(yōu)勢 與物料輸送中常用的其他設備相比 AGV的活動區(qū)域無需鋪設軌道 支架等固定裝置 不受場地 道路和空間的限制 因此 在自動化物流系統(tǒng)中 是最能充分地體現(xiàn)其自動性和柔性 實現(xiàn)高效 經(jīng)濟 靈活的無人化生產(chǎn) 發(fā)展歷史 第一臺AGV 誕生于1953年 是由一輛牽引式拖拉機改造而成的 帶有車兜 在一間雜貨倉庫中沿著布置在空中的導線運輸貨物 到上世紀五十年代末到六十年代初期時 已有多種類型的牽引式AGV用于工廠和倉庫 20世紀70年代 基本的引導技術是靠感應埋在地下的導線產(chǎn)生的電磁頻率 通過一個叫做 地面控制器 的設備打開或關閉導線中的頻率 從而指引AGV沿著預定的路徑行駛 20世紀80年代末期 無線式引導技術引入AGV系統(tǒng)中 例如利用激光和慣性進行導引 這樣提高了AGV系統(tǒng)的靈活性和準確性 而且 當需要修改路徑時 也不必改動地面中或中斷生產(chǎn) 這些導引方式的導入 使得導引方式更加多樣化了 AGV應用范圍 從20世紀80年代以來 自動導引運輸車 AGV 系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中最大的專業(yè)分支之一 并出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的趨勢 成為現(xiàn)代化企業(yè)自動化裝備不可缺少的重要組成部分 在歐 美等發(fā)達國家 發(fā)展最為迅速 應用最為廣泛 在亞洲的日本和韓國 也得到迅猛的發(fā)展和應用 尤其是在日本 產(chǎn)品規(guī)格 品種 技術水平 裝備數(shù)量及自動化程度等方面較為豐富 已經(jīng)達到標準化 系列化 流水線生產(chǎn)的程度 在我國 隨著物流系統(tǒng)的迅速發(fā)展 AGV的應用范圍也在不斷擴展 如何能夠開發(fā)出能夠滿足用戶各方面需求 功能 價格 質(zhì)量 的AGV系統(tǒng)技術是未來我們必須面對的現(xiàn)實問題 發(fā)展模式 兩種 第一種以歐美國家為代表的全自動AGV技術 這類技術追求AGV的自動化 幾乎完全不需要人工的干預 路徑規(guī)劃和生產(chǎn)流程復雜多變 能夠運用在幾乎所有的搬運場合 這些AGV功能完善 技術先進 同時為了能夠采用模塊化設計 降低設計成本 提高批量生產(chǎn)的標準 歐美的AGV放棄了對外觀造型的追求 采用大部件組裝的形式進行生產(chǎn) 系列產(chǎn)品的覆蓋面廣 各種驅(qū)動模式 各種導引方式 各種移載機構應有盡有 系列產(chǎn)品的載重量可從50kg到60000kg 60噸 盡管如此 由于技術和功能的限制 此類AGV的銷售價格仍然居高不下 此類產(chǎn)品在國內(nèi)有為數(shù)不多的企業(yè)可以生產(chǎn) 技術水平與國際水平相當 發(fā)展模式 第二種以日本為代表的簡易型AGV技術 或只能稱其為AGC AutomatedGuidedCart 該技術追求的是簡單實用 極力讓用戶在最短的時間內(nèi)收回投資成本 這類AGV在日本和臺灣企業(yè)應用十分廣泛 從數(shù)量上看 日本生產(chǎn)的大多數(shù)AGV屬于此類產(chǎn)品 AGC 該類產(chǎn)品完全結合簡單的生產(chǎn)應用場合 單一的路徑 固定的流程 AGC只是用來進行搬運 并不刻意強調(diào)AGC的自動裝卸功能 在導引方面 多數(shù)只采用簡易的磁帶導引方式 由于日本的基礎工業(yè)發(fā)達 AGC生產(chǎn)企業(yè)能夠為其配置上幾乎簡單得不能再簡單的功能器件 使AGC的成本幾乎降到了極限 這種AGC在日本80年代就得到了廣泛應用 2002到2003年達到應用的頂峰 由于該產(chǎn)品技術門檻較低 目前國內(nèi)已有多家企業(yè)可生產(chǎn)此類產(chǎn)品 更多理解 AGV系統(tǒng)的控制是通過物流上位調(diào)度系統(tǒng) AGV地面控制系統(tǒng)及AGV車載控制系統(tǒng)三者之間的相互協(xié)作完成的 對該系統(tǒng)的理解 有一個非常恰當而通俗易懂的例子 假設某市有一家出租車公司 該公司管理先進 每輛出租車都裝全球定位系統(tǒng) GPS 這樣在公司的監(jiān)控中心就可以清楚地知道每輛車的位置及行駛路線 司機可通過無線通信隨時向公司匯報此時車輛的載客情況 當有客戶需要乘坐出租車時 客戶可以打電話到出租車公司的客戶中心 說明他當前所在的位置 以及要到達的目的地 這里 我們可將客戶的電話理解為來自物流調(diào)度系統(tǒng)的需求 出租車公司的客戶中心理解為AGV的地面控制系統(tǒng) 即AGV系統(tǒng)的上位 客戶中心收到客戶的電話后 可以通過無線電話與出租車司機聯(lián)系 選擇離客戶最近 又正好空閑的車輛A前往接客 就像AGV的地面控制系統(tǒng)進行的車輛和任務分配 在車輛A前往接客的途中 客戶中心可能又接到報告 有空閑車輛B離客戶更近 那么客戶中心將及時通知車輛B去接客戶 取消車輛A的任務 這就是AGV地面控制系統(tǒng)的動態(tài)車輛調(diào)度 客戶中心對出租車將要行駛道路的交通狀況也了如指掌 能夠及時通知各個司機選擇最便捷的道路行駛 該道路所需時間最短 但不一定是路程最短 因為 最近路程的道路上可能發(fā)生了交通阻塞 這就是AGV地面系統(tǒng)中所完成的路徑搜索和路徑分配的工作 AGV系統(tǒng)的控制過程就類似這樣一家管理先進的出租車公司 物流上位調(diào)度系統(tǒng) AGV地面控制系統(tǒng)和AGV車載控制系統(tǒng)分別相當于客戶 客戶中心和出租車司機 AGV地面控制系統(tǒng)和各臺AGV之間通過無線通信來交換信息 調(diào)度AGV的作業(yè) 并為其選擇路徑 線 確保交通通暢 AGV是以電池為動力的 當電量不足時 會向地面控制系統(tǒng)發(fā)出充電請求 在得到允許后 前往充電站自動充電 在充電期間 AGV地面控制系統(tǒng)不會向此AGV分配任何任務 就與出租車進了加油站不再載客一樣 AGV充電方式 1 自動充電當AGV需要補充電力時 會自動報告并請求充電 由地面控制中心指揮 駛向指定充電區(qū)或臺位 車載充電連接器與地面充電系統(tǒng)自動連接并實施充電 充電完成后AGV自動脫離充電系統(tǒng) 駛向工作區(qū)或待命區(qū)投入正常運行 其特點是整個充電過程全部實現(xiàn)自動化 智能化 無需專人看管 自動充電AGV適用于工作周期長 車多人少 自動化程度高的場合 且多使用堿性快速充電電池 如卷煙 冶金 化工 汽車 航空等行業(yè) 2 手動充電當AGV電力不足時 由地面控制中心指揮 駛向指定充電區(qū)或臺位 由專職人員手動完成AGV與充電器之間的電器連接 然后實施充電 完成后也是人工去脫離連接電路 恢復工作狀態(tài) 手動充電AGV的特點是安全可靠 簡單易行 但需要專人看管 浪費人力 而且自動化程度降低 常用于自動化程度要求不是很高 車少人多 標準工作制的場合 如白天上班8小時使用AGV 下班休息時讓AGV充電 適用于酸性常規(guī)電池 主要技術參數(shù)表 AGV導航特點 1 直接坐標用定位塊將AGV的行駛區(qū)域分成若干坐標小區(qū)域 通過對小區(qū)域的計數(shù)實現(xiàn)導引 一般有光電式 將坐標小區(qū)域以兩種顏色劃分 通過光電器件計數(shù) 和電磁式 將坐標小區(qū)域以金屬塊或磁塊劃分 通過電磁感應器件計數(shù) 兩種形式 其優(yōu)點是可以實現(xiàn)路徑的修改 導引的可靠性好 對環(huán)境無特別要求 缺點是地面測量安裝復雜 工作量大 導引精度和定位精度較低 且無法滿足復雜路徑的要求 2 電磁導引電磁導引是較為傳統(tǒng)的導引方式之一 目前仍被許多系統(tǒng)采用 它是在AGV的行駛路徑上埋設金屬線 并在金屬線加載導引頻率 通過對導引頻率的識別來實現(xiàn)AGV的導引 其主要優(yōu)點是引線隱蔽 不易污染和破損 導引原理簡單而可靠 便于控制和通訊 對聲光無干擾 制造成本較低 缺點是路徑難以更改擴展 對復雜路徑的局限性大 3 磁帶導引與電磁導引相近 用在路面上貼磁帶替代在地面下埋設金屬線 通過磁感應信號實現(xiàn)導引 其靈活性比較好 改變或擴充路徑較容易 磁帶鋪設簡單易行 但此導引方式易受環(huán)路周圍金屬物質(zhì)的干擾 磁帶易受機械損傷 因此導引的可靠性受外界影響較大 4 光學導引在AGV的行駛路徑上涂漆或粘貼色帶 通過對攝像機采入的色帶圖象信號進行簡單處理而實現(xiàn)導引 其靈活性比較好 地面路線設置簡單易行 但對色帶的污染和機械磨損十分敏感 對環(huán)境要求過高 導引可靠性較差 精度較低 5 激光導引激光導引是在AGV行駛路徑的周圍安裝位置精確的激光反射板 AGV通過激光掃描器發(fā)射激光束 同時采集由反射板反射的激光束 來確定其當前的位置和航向 并通過連續(xù)的三角幾何運算來實現(xiàn)AGV的導引 此項技術最大的優(yōu)點是 AGV定位精確 地面無需其他定位設施 行駛路徑可靈活多變 能夠適合多種現(xiàn)場環(huán)境 它是目前國外許多AGV生產(chǎn)廠家優(yōu)先采用的先進導引方式 缺點是制造成本高 對環(huán)境要求較相對苛刻 外界光線 地面要求 能見度要求等 不適合室外 尤其是易受雨 雪 霧的影響 6 慣性導航慣性導航是在AGV上安裝陀螺儀 在行駛區(qū)域的地面上安裝定位塊 AGV可通過對陀螺儀偏差信號 角速率 的計算及地面定位塊信號的采集來確定自身的位置和航向 從而實現(xiàn)導引 此項技術在軍方較早運用 其主要優(yōu)點是技術先進 較之有線導引 地面處理工作量小 路徑靈活性強 其缺點是制造成本較高 導引的精度和可靠性與陀螺儀的制造精度及其后續(xù)信號處理密切相關 7 視覺導航對AGV行駛區(qū)域的環(huán)境進行圖象識別 實現(xiàn)智能行駛 這是一種具有巨大潛力的導引技術 此項技術已被少數(shù)國家的軍方采用 將其應用到AGV上還只停留在研究中 目前還未出現(xiàn)采用此類技術的實用型AGV 可以想象 圖象識別技術與激光導引技術相結合將會AGV更加完美 如導引的精確性和可靠性 行駛的安全性 智能化的記憶識別等都將更加完美 AGV優(yōu)點 1 自動化程度高 由計算機 電控設備 磁氣感應SENSOR 激光反射板等控制 當車間某一環(huán)節(jié)需要輔料時 由工作人員向計算機終端輸入相關信息 計算機終端再將信息發(fā)送到中央控制室 由專業(yè)的技術人員向計算機發(fā)出指令 在電控設備的合作下 這一指令最終被AGV接受并執(zhí)行 將輔料送至相應地點 2 充電自動化當AGV小車的電量即將耗盡時 它會向系統(tǒng)發(fā)出請求指令 請求充電 一般技術人員會事先設置好一個值 在系統(tǒng)允許后自動到充電的地方 排隊 充電 另外 AGV小車的電池壽命很長 2年以上 并且每充電15分鐘可工作4h左右 Advantage 3 美觀 提高觀賞度 從而提高企業(yè)的形象 4 便利 減少占地面積 生產(chǎn)車間的AGV小車可以在各個車間穿梭往復