AGV技術(shù)分類及其在柔性制造系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、AGV概況 　　AGV(AutomatedGuidedVehicles)，由于其具有自動化程度高、安全、靈活等特點，因而廣泛應(yīng)用于汽車制造、機械加工等自動化生產(chǎn)和倉儲系統(tǒng)。它是柔性制造生產(chǎn)線和自動化立體倉庫等現(xiàn)代化物流倉儲系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一。目前，中國具有包括沈陽新松機器人自動化股份有限公司、北京機械工業(yè)自動化研究所機器人中心、上海機電一體工程有限公司等多家機器人產(chǎn)業(yè)化基地，為發(fā)展我國自動導(dǎo)引車(AGV)產(chǎn)業(yè)奠定了基礎(chǔ)。經(jīng)過多年的不懈努力，我國目前已經(jīng)能夠生產(chǎn)具有國際先進水平的AGV自動導(dǎo)引車系列產(chǎn)品，其中一些品種實現(xiàn)了小批量生產(chǎn)。 2、AGV分類 2.1按照導(dǎo)引技術(shù)分類 1)電磁導(dǎo)引AGV。主要是在工作區(qū)域的地板下嵌入導(dǎo)線，然后施加特定交流電磁信號，通過AGV上傳感器檢測此信號執(zhí)行走行控制。 2)光條紋導(dǎo)引AGV。在工作區(qū)間地板上繪制或鋪設(shè)特定顏色和形狀的路線，AGV通過光電探頭檢測圖案條紋的存在和偏移位置自主走行。 3)磁帶導(dǎo)引AGV。在工作區(qū)間地板上鋪設(shè)磁帶，AGV通過磁場傳感器檢測磁帶信號控制走行。 4)超聲波定位AGV。在工作范圍的固定已知位置安裝3臺以上超聲波發(fā)射機，AGV接收其發(fā)射出來的超聲信號，計算出AGV與各發(fā)射機的距離，獲得自身二維坐標，據(jù)此控制車輛運動。 5)激光定位AGV。在工作區(qū)域的已知位置固定安裝反射板，AGV頂端設(shè)計安放一個可旋轉(zhuǎn)的激光發(fā)射接收器。檢測AGV與各反射板的夾角或者距離，然后根據(jù)反射板坐標計算出AGV二維坐標與方向。 6)視覺導(dǎo)引AGV。視覺導(dǎo)引方法很多，主要是通過CCD攝像頭獲取周邊或者地表圖像，然后進行仿生圖像識辨確定自身坐標位置，進而導(dǎo)引AGV。 2.2按用途分類 1)搬運型AGV。廣泛應(yīng)用于機械、電子、印刷、家電、紡織、卷煙等行業(yè)倉儲物流系統(tǒng)。 2)裝配型AGV。裝配型AGV應(yīng)用于汽車裝配柔性生產(chǎn)線等領(lǐng)域。如新松公司裝配型AGV，主要用于汽車生產(chǎn)線，實現(xiàn)了發(fā)動機、后橋、油箱等部件的動態(tài)自動化裝配，也用于大屏幕彩色電視機和其他產(chǎn)品的自動化裝配線，極大提高了生產(chǎn)效率。 3、AGV技術(shù)簡介 3.1AGV系統(tǒng)構(gòu)成 　　自動導(dǎo)引車(ACV)一般包括：車體、控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置、光電導(dǎo)引系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)、蓄電充電裝置及安全裝置等模塊。 　　自動導(dǎo)引車(AGV)車體部分由車身和機械手組成機械手可進行伸縮、上下及旋轉(zhuǎn)等操作。控制系統(tǒng)是系統(tǒng)的中樞，它將電機驅(qū)動、傳感器信號、定位算法、機械手動作及無線通訊等功能整合在一起。完成上位機對自動導(dǎo)引車(AGV)發(fā)出的運動方向、裝卸、?？考氨苷系瓤刂浦噶?。轉(zhuǎn)向驅(qū)動裝置由車輪、驅(qū)動電機、光電傳感器及控制電路組成；光電導(dǎo)引系統(tǒng)利用左右驅(qū)動輪差動調(diào)速保證自動導(dǎo)引車(ACV)沿正確軌道運行。無線通訊系統(tǒng)實現(xiàn)自動導(dǎo)引車(AGV)與主控計算機(上位機)的通信，主控計算機與自動導(dǎo)引車(AGV)上的嵌入式工控機均配置無線數(shù)據(jù)通信卡，蓄電池采用48V的直流蓄電，保證連續(xù)工作12h。安全裝置利用一些紅外線傳感器進行避撞、避障檢測，對人及設(shè)備進行安全保護。 3.2AGV主要技術(shù) 1)AGV導(dǎo)航技術(shù) AGV的導(dǎo)航技術(shù)決定了其運動方向及路徑方式。常用的方式為車外預(yù)定路徑方式及非預(yù)定路徑方式。車外預(yù)定路徑方式指在行駛的路徑上設(shè)置導(dǎo)航用的信息媒介物，AGV通過識別信息媒介物獲得導(dǎo)航信息，如磁帶導(dǎo)引、電磁導(dǎo)引、光學(xué)導(dǎo)引等。非預(yù)定路徑方式指AGV在運動過程中識別調(diào)度信息，確定行駛路徑，如激光導(dǎo)引、GPS導(dǎo)引、視覺導(dǎo)航等。 2)AGV安全技術(shù) AGV安全防撞是其正常運行的良好保證。AGV防撞安全裝置分為接觸式和非接觸式兩種。接觸式安全裝置主要是指安裝在AGV車周圍邊緣的安全裝置。如緩沖器、壓力傳感器等。非接觸裝置指通過非接觸的方式感受到AGV周邊的不安全因素，從而控制AGV的運動方向和速度，避免發(fā)生碰撞。非接觸裝置有激光式、超聲波式、紅外線式等多種類型。 3)AGV電池技術(shù) 近年來，AGV也隨著電池技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，由采用酸性電池、高能酸性電池到高能堿性電池，提高環(huán)保性能，大幅提高了充、放電比，由充電時間/放電時間為1:1提高到1:12，大幅縮短了待機充電的時間。 4、AGV在柔性制造系統(tǒng)中的應(yīng)用 　　目前，柔性制造系統(tǒng)在汽車、制造、摩托車、煙草等行業(yè)發(fā)展迅速，其中，柔性制造系統(tǒng)中的立體倉庫模塊，需要對毛坯、半成品和成品進行搬運、入庫及出庫等操作。自動導(dǎo)引車(AGV)能方便地實現(xiàn)自動出入裝卸站、工作臺和貨架等，充分適應(yīng)柔性高、物流量大、搬運線路復(fù)雜等要求。自動導(dǎo)引車(AGV)在柔性立體倉庫主要作業(yè)流程如下： (1)入庫：整個柔性制造系統(tǒng)上的某個工位向系統(tǒng)提出入庫的明確要求，這些要求主要有零部件名稱和數(shù)量等，系統(tǒng)響應(yīng)后，上位機通過無線網(wǎng)絡(luò)給AGV上工控機發(fā)出指令明確地通知自動導(dǎo)引車(AGV)搬運零件至對應(yīng)倉位。AGV從裝卸站抓取零件，并根據(jù)當前的狀態(tài)、位置、任務(wù)等規(guī)劃運動路徑，運行到相應(yīng)的倉位，準停然后，根據(jù)目標位置自動將零件放置到對應(yīng)的倉位。 (2)出庫：系統(tǒng)以指令形式通知自動導(dǎo)引車(AGV)從庫內(nèi)特定倉位取出零件至裝卸站。從倉庫特定庫架抓取零件，并根據(jù)當前的位置規(guī)劃運動路徑，運行至裝卸站，準停。然后，根據(jù)目標位置自動將零件放置到裝卸站緩沖區(qū)。接著，通過無線網(wǎng)絡(luò)向上位機發(fā)送當前位置和狀態(tài)。上位機根據(jù)當前狀態(tài)更新數(shù)據(jù)庫。 　　此外，自動導(dǎo)引車(AGV)中的裝配型AGV實現(xiàn)了生產(chǎn)過程中的自動化裝配。如：在汽車生產(chǎn)線，AGV實現(xiàn)了汽車發(fā)動機、后橋、油箱等部件的動態(tài)自動化裝配。