無人搬運車(Automated Guided Vehicle,簡稱AGV),指裝備有電磁或光學(xué)等自動導(dǎo)引裝置,能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛,具有安全保護以及各種移載功能的運輸車,工業(yè)應(yīng)用中不需駕駛員的搬運車,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(shè)立其行進路線,電磁軌道黏貼於地板上,無人搬運車則依循電磁軌道所帶來的訊息進行移動與動作。
無人搬運車系統(tǒng)是一個復(fù)雜的控制系統(tǒng),再加上不同的需求項目的系統(tǒng),它增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性,因此,系統(tǒng)的軟件配置設(shè)計一組支持AGV項目實施方案進行路徑規(guī)劃的整個過程,流程設(shè)計,系統(tǒng)仿真項目。上位系統(tǒng)提供了一個靈活地定義AGV系統(tǒng)過程的工具,它可以根據(jù)用戶的實際需要規(guī)劃或修改路徑或系統(tǒng)過程,而較低的系統(tǒng)也提供了一種編程語言,可以為用戶定義不同的AGV函數(shù)。
AGV以輪式移動為特征,較之步行、爬行或其它非輪式的移動機器人具有行動快捷、工作效率高、結(jié)構(gòu)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(shè)備相比,AGV的活動區(qū)域無需鋪設(shè)軌道、支座架等固定裝置,不受場地、道路和空間的限制。因此,在自動化物流系統(tǒng)中,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)。
下面介紹一下無人搬運車系統(tǒng)組成:
一、地面控制系統(tǒng)
AGV地面控制系統(tǒng)(Stationary System)即AGV上位控制系統(tǒng),是AGV系統(tǒng)的核心。其主要功能是對AGV系統(tǒng)(AGVS)中的多臺AGV單機進行任務(wù)分配,車輛管理,交通管理,通訊管理等。
任務(wù)管理:任務(wù)管理類似計算機操作系統(tǒng)的進程管理,它提供對AGV地面控制程序的解釋執(zhí)行環(huán)境;提供根據(jù)任務(wù)優(yōu)先級和啟動時間的調(diào)度運行;提供對任務(wù)的各種操作如啟動、停止、取消等。
車輛管理:車輛管理是AGV管理的核心模塊,它根據(jù)物料搬運任務(wù)的請求,分配調(diào)度AGV執(zhí)行任務(wù),根據(jù)AGV行走時間最短原則,計算AGV的最短行走路徑,并控制指揮AGV的行走過程,及時下達裝卸貨和充電命令。
交通管理:根據(jù)AGV的物理尺寸大小、運行狀態(tài)和路徑狀況,提供AGV互相自動避讓的措施,同時避免車輛互相等待的死鎖方法和出現(xiàn)死鎖的解除方法;AGV的交通管理主要有行走段分配和死鎖報告功能。
通訊管理:通信管理提供AGV地面控制系統(tǒng)與AGV單機、地面監(jiān)控系統(tǒng)、地面IO設(shè)備、車輛仿真系統(tǒng)及上位計算機的通信功能。和AGV間的通信使用無線電通信方式,需要建立一個無線網(wǎng)絡(luò),AGV只和地面系統(tǒng)進行雙向通信,AGV間不進行通信,地面控制系統(tǒng)采用輪詢方式和多臺AGV通信;與地面監(jiān)控系統(tǒng)、車輛仿真系統(tǒng)、上位計算機的通信使用TCP/IP通信。
車輛驅(qū)動:小車驅(qū)動負責(zé)AGV狀態(tài)的采集,并向交通管理發(fā)出行走段的允許請求,同時把確認段下發(fā)AGV。
二、車載控制系統(tǒng)
AGV車載控制系統(tǒng)(Onboard System),即AGV單機控制系統(tǒng),在收到上位系統(tǒng)的指令后,負責(zé)AGV單機的導(dǎo)航,導(dǎo)引,路徑選擇,車輛驅(qū)動,裝卸操作等功能。
導(dǎo)航(Navigation):AGV單機通過自身裝備的導(dǎo)航器件測量并計算出所在全局坐標中的位置和航向。
導(dǎo)引(Guidance):AGV單機根據(jù)目前的位置、航向及預(yù)先設(shè)定的理論軌跡來計算下個周期的速度值和轉(zhuǎn)向角度值即,AGV運動的命令值。
路徑選擇(Searching):AGV單機根據(jù)上位系統(tǒng)的指令,通過計算,預(yù)先選擇即將運行的路徑,并將結(jié)果報送上位控制系統(tǒng),能否運行由上位系統(tǒng)根據(jù)其它AGV所在的位置統(tǒng)一調(diào)配。AGV單機行走的路徑是根據(jù)實際工作條件設(shè)計的,它有若干“段”(Segment)組成。每一“段”都指明了該段的起始點、終止點,以及AGV在該段的行駛速度和轉(zhuǎn)向等信息。
車輛驅(qū)動(Driving):AGV單機根據(jù)導(dǎo)引(Guidance)的計算結(jié)果和路徑選擇信息,通過伺服器件控制車輛運行。
AGV的導(dǎo)引原理
AGV的導(dǎo)引方式是一門不斷發(fā)展的技術(shù)。目前,大部分是采用光學(xué)加電腦導(dǎo)引技術(shù)。下一步的方式將是自行導(dǎo)引,這也是AGV的最高級的導(dǎo)引方式。AGV的轉(zhuǎn)向方式有兩種,一種是采用差速轉(zhuǎn)向控制,目前軍用坦克就是采用這種方式。它是將一邊的輪子的速度比另一邊的速度快,這樣產(chǎn)生了轉(zhuǎn)向效果;車前方兩測裝有傳感器,探測轉(zhuǎn)向信號,車輛上的幅度探測器對根據(jù)兩邊的信號大小來決定轉(zhuǎn)向幅度。 另一種轉(zhuǎn)向方式是方向盤轉(zhuǎn)向方式,這種方式的車通常只有一個前輪,沿著鋪設(shè)的導(dǎo)向條的路徑前進。當探測到相位差時,車輛就產(chǎn)生轉(zhuǎn)向動作來補償這個差值。這種車通常用在裝配線車、牽引車、單載車、貨架車以及叉車和輕載車。而差速轉(zhuǎn)向裝置只能用在裝配線車、單載車、叉車和輕載車上,不同用于牽引車和可以手動的車輛,如貨架車。
AGV的優(yōu)點
(1)自動化程度高;
由計算機,電控設(shè)備,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(guān)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(shù)人員向計算機發(fā)出指令,在電控設(shè)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(yīng)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(shù)人員會事先設(shè)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(10年以上),并且每充電15分鐘可工作4h左右。
(3)美觀,提高觀賞度,從而提高企業(yè)的形象。
(4)方便,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(fù)。
預(yù)計在未來幾年,AGV小車將會出現(xiàn)在各個行業(yè)的車間里,AGV小車作為自動化無人搬運,設(shè)備能夠降低人工勞動強度提升工作效率。同時一些“不可能完成的任務(wù)”,它能嫻熟快速的完成。譬如:汽車、航天、化工等大型設(shè)備的裝配車間引進AGV小車,實現(xiàn)點對點自動存取搬運作業(yè),實現(xiàn)精細化、柔性化、信息化、縮短物流時間、降低商品損耗,減少建設(shè)投資的成本。AGV的應(yīng)用范圍在不斷擴展,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(shù)是未來我們必須面對的現(xiàn)實問題。