自動導(dǎo)向小車(AGV)系統(tǒng)及其組成

1、自動導(dǎo)向小車（AGV）系統(tǒng)及其組成自動導(dǎo)向小車（AGV）系統(tǒng)及其組成摘要：自動導(dǎo)向小車（AGV）是一種由計(jì)算機(jī)控制并按照一定程序自動完成運(yùn)輸任務(wù)的運(yùn)輸工具，是現(xiàn)代自動倉儲技術(shù)發(fā)展的趨勢,它能實(shí)現(xiàn)柔性運(yùn)輸、使用靈活、運(yùn)輸效率高、節(jié)能、系統(tǒng)工作可靠、無公害,并且可以改善工作環(huán)境,大大節(jié)約人工成本,在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)得到了廣范的應(yīng)用,對提高生產(chǎn)自動化程度和生產(chǎn)效率有著重要意義。關(guān)鍵詞：AGV 自動導(dǎo)向 自動化正文：自動導(dǎo)引小車AGV(Automated Guided Vehicle)是一種自動化物料搬運(yùn)設(shè)備,它具自動化程度高、應(yīng)用靈活、安全可靠、無人操作、施工簡單及維修方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于汽車

2、制造業(yè)、煙草行業(yè)、工程機(jī)械行業(yè)、機(jī)場等物資運(yùn)輸場所。AGV 同時也廣泛應(yīng)用于柔性生產(chǎn)系統(tǒng)（FMS）、柔性搬運(yùn)系統(tǒng)和自動化倉庫中。AGV 是現(xiàn)代物流系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，它對于提高生產(chǎn)自動化程度和生產(chǎn)效率有著重要意義。1 AGV小車體系結(jié)構(gòu)1.1 AGV的基本運(yùn)行方式自動導(dǎo)向車系統(tǒng)（簡稱AGVS）是無人控制的自動化系統(tǒng)，主要由自動導(dǎo)向車（以下簡稱AGV）、地面管理系統(tǒng)（VSM）、導(dǎo)引系統(tǒng)、地址編碼系統(tǒng)、通讀系統(tǒng)、停車站、充電站和周邊設(shè)備等基本單元組成。其中AGV 是自動導(dǎo)向車系統(tǒng)的主要部分之一。AGV 的優(yōu)點(diǎn)包括能實(shí)現(xiàn)柔性運(yùn)輸、使用靈活、運(yùn)輸效率高、節(jié)能、系統(tǒng)工作可靠、無公害及改善工作環(huán)境。隨著AGV

3、S 技術(shù)的不斷進(jìn)步，AGV 的運(yùn)行方式有很大變化。大體有兩種小車控制方案：第一種控制方案設(shè)計(jì)思想是強(qiáng)調(diào)小車的智能水平，只需操作者通過車上終端設(shè)備或由AGV 地面管理系統(tǒng)（以下簡稱VSM） 通過FSK無線感應(yīng)式數(shù)字通訊方式向車載微電腦系統(tǒng)輸入諸如目標(biāo)地址或工藝路線編號等信息，小車就能在車載微電腦控制下按要求完成一系列作業(yè)。該控制方案不需要VSM 給予更多的支持。第二種控制方案設(shè)計(jì)思想是強(qiáng)調(diào)VSM 的作用，由VSM 對系統(tǒng)中的AGV 進(jìn)行實(shí)時控制。AGV 與VSM 間以無線數(shù)字通訊方式交流信息，VSM 掌握系統(tǒng)中各小車的實(shí)時位置和狀態(tài)，對小車進(jìn)行實(shí)時控制和調(diào)度。該方案技術(shù)關(guān)鍵的障礙是無線數(shù)字通訊環(huán)

4、節(jié)，一旦通訊環(huán)節(jié)受到干擾小車就要失控。1.2 AGV的導(dǎo)向系統(tǒng)AGV 導(dǎo)向系統(tǒng)是AGVS 的基本組成部分之一。近年來AGV導(dǎo)引技術(shù)已經(jīng)有很大發(fā)展。十年前幾乎所有AGV 都是采用電磁波導(dǎo)引，而今光電導(dǎo)引、磁電導(dǎo)引、磁氣導(dǎo)引、化學(xué)導(dǎo)引、以及諸如三維空間導(dǎo)引、網(wǎng)格導(dǎo)引、慣性導(dǎo)引等無導(dǎo)引線的導(dǎo)引技術(shù)已占據(jù)市場相當(dāng)大的比例。1.3AGV的區(qū)域自鎖為了防止AGV 小車在合流點(diǎn)以及追尾相撞，在系統(tǒng)中劃分若干區(qū)域并規(guī)定在一個區(qū)域里只允許有一輛車進(jìn)入以防止小車相撞。在用戶系統(tǒng)中常有一些分支（道岔）和交叉路口，為了防止AGV 小車在這些地方的合流點(diǎn)處發(fā)生撞車事故，規(guī)定當(dāng)有一輛車進(jìn)入岔道合流部區(qū)域時不允許再有其它車

5、輛進(jìn)入該區(qū)域，對該區(qū)域?qū)嵭虚]鎖。當(dāng)這輛車駛離該合流點(diǎn)后才允許其它車輛進(jìn)入該合流部區(qū)域，這樣就能有效地防止來自不同方向的車輛在道岔或交叉路口合流處發(fā)生撞車事故。1.4 AGV的地址識別技術(shù)在AGV 場中每一個岔道、交叉路口和停車站都設(shè)置一個攜址裝置或設(shè)施，每一輛AGV 小車上都裝有一個地址編碼閱讀器，這些就構(gòu)成了地址編碼系統(tǒng)。AGV 小車靠系統(tǒng)中的攜址裝置或設(shè)施了解當(dāng)前行駛到什么地方，從而決定下一步的去向或操作。目前常見的地址碼系統(tǒng)有以下幾種：發(fā)射機(jī)應(yīng)答器、磁編碼系統(tǒng)、光地址編碼系統(tǒng)、感應(yīng)式地址編碼系統(tǒng)。1.5 AGV的蓄電池充電AGV 小車的能源是蓄電池，補(bǔ)充能量是不可忽視的環(huán)節(jié)。目前在AGV

6、S 中常用在線自動充電和人工充電兩種充電方法，究竟用那種方法充電要由所用蓄電池種類而定。目前AGV 小車所用的蓄電池主要有鉛酸蓄電池和鎳鉻或鐵鎳堿性蓄電池兩大類。其中鉛酸蓄電池價格便宜充電時間較長（一般要10 個小時左右），壽命較短（一般12 年）。堿性蓄電池價格比較貴，可快速充電，使用壽命較長。1.6 AGV的行走機(jī)構(gòu)早期AGV 小車自動運(yùn)行時只能單向行駛，因而適用環(huán)境受到局限。為了滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求，近年來國外已有在自動運(yùn)行時能前進(jìn)和后退甚至全方位行駛（前進(jìn)、后退、側(cè)向和旋轉(zhuǎn)）的AGV 產(chǎn)品了，這些成就歸功于行走機(jī)構(gòu)的進(jìn)步。（1）兩輪差速的行走機(jī)構(gòu)這種行走機(jī)構(gòu)簡單，工作可靠，成本低。在自動

7、運(yùn)行狀態(tài)下小車能做前進(jìn)、后退行駛并能垂直轉(zhuǎn)彎，機(jī)動性好。（2）三輪行走機(jī)構(gòu)三輪行走機(jī)構(gòu)的AGV 小車結(jié)構(gòu)簡單，控制容易，工作可靠，造價低。該車手動時可前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)彎，自動運(yùn)行時只能單向行駛，轉(zhuǎn)彎時后輪中點(diǎn)軌跡偏離導(dǎo)引線（輪跡呈曳物線）。（3）帶舵輪的四輪行走機(jī)構(gòu)帶舵輪的四輪行走機(jī)構(gòu)是在三輪行走機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上演變過來的，這種AGV小車在自動運(yùn)行狀態(tài)下可全方位行駛，轉(zhuǎn)彎時前后車輪均能跟蹤導(dǎo)引線軌跡，機(jī)動性比三輪車好，適用于狹窄通道作業(yè)環(huán)境。（4）其它形式的行走機(jī)構(gòu)近年來國外公司不斷研究出新的行走機(jī)構(gòu)，其中最有代表性的屬瑞典麥卡納姆公司的行走機(jī)構(gòu)。該行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎、機(jī)構(gòu)緊湊，四個驅(qū)動車輪以鉸接形式分

8、別布置在底盤的四個角上。運(yùn)行時分別控制四個車輪的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，利用速度矢量合成原理實(shí)現(xiàn)駕駛。這種AGV小車可實(shí)現(xiàn)全方位行駛。1.7AGV的安全系統(tǒng)AGV上裝有紅外線或超聲波監(jiān)測裝置, 當(dāng)發(fā)現(xiàn)小車周圍有障礙物或人員時, 控制小車減速或停車。另外, 在小車的每端都有微動開關(guān)緩沖器, 當(dāng)與之有極小的接觸或擦碰, 它能控制小車停車。另外, 還有其它一些安全措施: （1）當(dāng)小車準(zhǔn)備起動或運(yùn)行時, 安裝在其前后的警示燈不斷閃亮（2）有可調(diào)的多聲調(diào)的發(fā)聲警示信號（3）當(dāng)電源切斷時, 安裝在每個車輪上的制動器自動接合（4）操作者可將小車上的控制插頭接入到一個控制裝置中, 能引導(dǎo)小車完成各種作業(yè), 并可脫離引導(dǎo)路

9、徑（5）在小車的每一面都有急停按鈕（6）電壓不足的信息可顯示在系統(tǒng)主管者計(jì)算機(jī)控制臺的顯示屏上（7）防切屑和冷卻液的防護(hù)罩可保護(hù)電路免受污染;（8）安裝在車下的掃地刷可保持通路清潔、無臟污及切屑。1.8AGV的移栽 將物料裝到AGV上或者從AGV上取下物料放置到緩沖站上的操作過程稱為AGV的移栽。有多種移栽方式。（1）人工移栽 用升降叉車進(jìn)行直接或單元裝卸或人工裝卸均屬此類。人工將掛車與牽引式AGV脫開并將其推到指定工作站，將物料從AGV上的簡單滾道推到固定的滾道上也稱為人工移栽。 （2）自動連接與脫開 AGV駛?cè)胍粋?cè)支線并自動與掛車脫鉤；AGV駛?cè)胍荒繕?biāo)側(cè)支線自動與一組等待的掛車連接并駛往下

10、一個目的地址。 （3）自動移栽 AGV上設(shè)有可升降的移栽臺。移栽臺的升降一般采用液壓傳動系統(tǒng)。移栽臺上可設(shè)有鏈傳動移栽機(jī)構(gòu)、動力滾道以及皮帶移栽裝置。各種移栽裝置常用電機(jī)減速系統(tǒng)來驅(qū)動。為了順利移栽，AGV必須精確停位一便移栽機(jī)構(gòu)與地面緩沖站能自動交接。 （4）車載機(jī)器人的移栽方式 AVG上裝有移栽機(jī)器人，當(dāng)AGV挺準(zhǔn)目的地址時地址時使用機(jī)器人裝卸工件或其他作業(yè)。2 結(jié)束語近年來AGV 和AGVS 技術(shù)發(fā)展很快，體現(xiàn)在：小車向智能化方向發(fā)展，車型品種繁多；系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)分級管理，在控制方面采用集散式控制技術(shù)；在通訊方面采用無線數(shù)字通訊、FSK（移頻鍵控）、感應(yīng)式數(shù)字通訊、紅外通訊技術(shù)；在地址識別方面采用射頻識別技術(shù)、光電識別技術(shù)、磁電識別技術(shù)；在車群管理方面采用分區(qū)控制、小車實(shí)時控制、優(yōu)化調(diào)度、在線自動充電和模擬顯示等先進(jìn)技術(shù)。隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展，AGV 技術(shù)已廣泛應(yīng)用各項(xiàng)領(lǐng)域。參考文獻(xiàn)：1. 楊文華,王勇. 激光導(dǎo)引AGV系統(tǒng)原理及應(yīng)用J. 機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用, 2000,(03) .2. 白小波,王宏玉,卞瑰石,張雷,李鳳君,汪洵. AGVS系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用J. 物流技術(shù), 2000,(02) . 3. 李存昌，李郝林，黎永明. 自動導(dǎo)引車（AGV）的整體設(shè)計(jì)及動態(tài)實(shí)