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AGV——驱动未来的数字化小车

2015/1/4    来源:互联网    作者:e-works整理      
关键字:AGV  数字化小车  
随着工厂自动化、计算机集成制造系统技术的逐步发展以及柔性制造系统、自动化立体仓库的广泛应用,AGV(Automatic Guided Vehicle)即自动导引车作为联系和调节离散型物流系统以使其作业连续化的必要的自动化搬运装卸手段,其应用范围和技术水平得到了迅猛的发展。作为当代物流处理自动化的有效手段和柔性制造系统的关键设备,AGV已经得到了越来越广泛的应用,对AGV的研究也具有十分重要的理论意义和现实意义。

三、AGV系统构成

    1)AGV系统

    AGV一般采用轮式驱动,具有电动车的特征。AGV小车能在地面控制系统的统一调度下,自动搬运货物,实现自动化的物料传送。因其具有灵活性、智能化等特点,能够方便地重组系统,达到生产过程中的柔性化运输之目的。较之传统的人工或半人工的物料输送方式,AGV系统大大减轻了劳动强度和危险性,提高了工作效率,在机械、电子、纺织、卷烟、医疗、食品、造纸等行业都可以发挥作用。国外的AGV系统设计,应用水平都比较高,应用也很广泛。国内的应用相对少一些,但是在各方面的共同努力下,国内的AGV系统的设计水平和应用水平正在接近或赶超国际先进水平。

 图2 AGV系统结构简图

图2 AGV系统结构简图

    AGV系统由控制台、通讯系统、地面导航系统、充电系统、AGV和地面移载设备组成。其中主控计算机负责AGV系统与外部系统的联系与管理,它根据现场的物料需求状况向控制台下达AGV的输送任务。在AGV电池容量降到预定值后,充电系统给AGV自动充电。地面移载设备一般采用滚道输送机、链式输送机等将物料从自动化仓库或工作现场自动移载到AGV上,反之也可以将物料从AGV上移载下来并输送到目的地。AGV、充电系统、地面移载设备等都可以根据实际需要及工作场地任意布置,这也体现了AGV在自动化物流中的柔性特点。

    2)AGV的结构

    AGV由车载控制系统、车体系统、导航系统、行走系统、移载系统和安全与辅助系统组成。

    (1)车载控制系统

    车载控制系统是AGV的核心部分,一般由计算机控制系统、导航系统、通讯系统、操作面板及电机驱动器构成。计算机控制系统可采用PLC、单片机及工控机等。导航系统根据导航方式不同可分为电磁导航、磁条导航、激光导航和惯性导航等不同形式通过导航系统能使AGV确定其自身位置,并能沿正确的路径行走。通讯系统是AGV和控制台之间交换信息和命令的桥梁,由于无线电通讯具有不受障碍物阻挡的特点,一般在控制台和AGV之间采用无线电通讯,而在AGV和移载设备之间为了定位精确采用光通讯操作面板的功能主要是在AGV调试时输入指令,并显示有关信息,通过RS232接口和计算机相连接。AGV上的能源为蓄电池,所以AGV的动作执行元件一般采用直流电动机、步进电动机和直流伺服电机等。

    (2)车体系统

    它包括底盘、车架、壳体和控制器、蓄电池安装架等,是AGV的躯体,具有电动车辆的结构特征。

    (3)行走系统

    它一般由驱动轮、从动轮和转向机构组成,形式有三轮、四轮、六轮及多轮等,三轮结构一般采用前轮转向和驱动,四轮或六轮一般采用双轮驱动、差速转向或独立转向方式。

    (4)移载系统

    它是用来完成作业任务的执行机构,在不同的任务和场地环境下,可以选用不同的移载系统,常用的有滚道式、叉车式、机械手式等。

    (5)安全与辅助系统

    为了避免AGV在系统出故障或有人员经过AGV工作路线时出现碰撞,AGV一般都带有障碍物探测及避撞、警音、警视、紧急停止等装置。另外,还有自动充电等辅助装置。

    (6)控制台

    控制台可以采用普通的IBM-PC机,如条件恶劣时,也可采用工业控制计算机,控制台通过计算机网络接受主控计算机下达的AGV输送任务,通过无线通讯系统实时采集各AGV的状态信息。根据需求情况和当前各AGV运行情况,将调度命令传递给选定的AGV。AGV完成一次运输任务后在待命站等待下次任务。如何高效地、快速地进行多任务和多AGV的调度,以及复杂地形的避碰等一系列问题都需要软件来完成。由于整个系统中各种智能设备都有各自的属性,因此用面向对象设计的C++语言来编程是一个很好的选择。在编程时要注意的是AGV系统的实时性较强,为了加快控制台和AGV之间的无线通讯以及在此基础上的AGV调度,编程中最好采用多线程的模式,使通讯和调度等各功能模块互不影响,加快系统速度。

    (7)通讯系统

    通讯系统一方面接受监控系统的命令,及时、准确地传送给其它各相应的子系统,完成监控系统所指定的动作:另一方面又接收各子系统的反馈信息,回送给监控系统,作为监控系统协调、管理、控制的依据。

    (8)导航系统

    AGV导航系统的功能是保证AGV小车沿正确路径行走,并保证一定行走精度。AGV的制导方式按有无导引路线分为三种:一是有固定路线的方式;二是半固定路线的方式;三是无路线方式。

表1 各种导引技术的工作原理及优缺点

 表1 各种导引技术的工作原理及优缺点
表1 各种导引技术的工作原理及优缺点

四、AGV应用前景

    自动导引车主要应用在工业生产、贸易和服务业中。过去,大多系统应用在生产领域,大概四分之一是用来连接不同的工作站点。大多的AGV系统和小车应用在汽车行业,其次是食品、印刷造纸、医药、机械和塑料行业。AGV的主要应用领域包括:不同作业区域、分拣、仓储和装配以及协调物料流连接等。

责任编辑:卢玉琴
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