一、AGV简介
无人搬运车(Automated Guided Vehicle,简称AGV),指装备有电磁或光学等自动导引装置,能够沿规定的导引路径行驶,具有安全保护以及各种移载功能的运输车,工业运用中不需驾驶员的搬运车,以可充电之蓄电池为其动力来源。一样平常可透过电脑来掌握其行进路线以及行为,或利用电磁轨道(electromagnetic path-following system)来设立其行进路线,电磁轨道贴在地板上,无人搬运车则依循电磁轨道所带来的信息进行移动与动作。
AGV以轮式移动为特色,较之步辇儿、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、事情效率高、构造大略、可控性强、安全性好等上风。与物料运送中常用的其他设备比较,AGV的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置,不受园地、道路和空间的限定。因此,在自动化物流系统中,最能充分地表示其自动性和柔性,实现高效、经济、灵巧的无人化生产。
二、AGV的构造
AGV掌握系统分为地面(上位)掌握系统、车载(单机)掌握系统及导航/导引系统,个中,地面掌握系统指AGV系统的固定设备,紧张负任务务分配,车辆调度,路径(线)管理,交通管理,自动充电等功能;车载掌握系统在收到上位系统的指令后,卖力AGV的导航打算,导引实现,车辆行走,装卸操作等功能;导航/导引系统为AGV单机供应系统绝对或相对位置及航向。
1 .地面掌握系统
AGV地面掌握系统(Stationary System)即AGV上位掌握系统,是AGV系统的核心。其紧张功能是对AGV系统(AGVS)中的多台AGV单机进行任务分配,车辆管理,交通管理,通讯管理等。
2. 任务管理
任务管理类似打算机操作系统的进程管理,它供应对AGV地面掌握程序的阐明实行环境;供应根据任务优先级和启动韶光的调度运行;供应对任务的各种操作如启动、停滞、取消等。
3. 车辆管理
车辆管理是AGV管理的核心模块,它根据物料搬运任务的要求,分配调度AGV实行任务,根据AGV行走韶光最短原则,打算AGV的最短行走路径,并掌握指挥AGV的行走过程,及时下达装卸货和充电命令。
4.交通管理
根据AGV的物理尺寸大小、运行状态和路径状况,供应AGV相互自动避让的方法,同时避免车辆相互等待的去世锁方法和涌现去世锁的解除方法;AGV的交通管理紧张有行走段分配和去世锁报告功能。
5.通讯管理
通信管理供应AGV地面掌握系统与AGV单机、地面监控系统、地面IO设备、车辆仿真系统及上位打算机的通信功能。和AGV间的通信利用无线电通信办法,须要建立一个无线网络,AGV只和地面系统进行双向通信,AGV间不进行通信,地面掌握系统采取轮询办法和多台AGV通信;与地面监控系统、车辆仿真系统、上位打算机的通信利用TCP/IP通信。
6.车辆驱动
小车驱动卖力AGV状态的采集,并向交通管理发出行走段的许可要求,同时把确认段下发AGV。
三、AGV的导航导引办法
AGV之以是能够实现无人驾驶,导航和导引对其起到了至关主要的浸染,随着技能的发展,目前能够用于AGV的导航/导引技能紧张有以下几种:
1.直接坐标 (Cartesian Guidance)
用定位块将AGV的行驶区域分成多少坐标小区域,通过对小区域的计数实现导引,一样平常有光电式(将坐标小区域以两种颜色划分,通过光电器件计数)和电磁式(将坐标小区域以金属块或磁块划分,通过电磁感应器件计数)两种形式,其优点是可以实现路径的修正,导引的可靠性好,对环境无特殊哀求。缺陷是地面丈量安装繁芜,事情量大,导引精度和定位精度较低,且无法知足繁芜路径的哀求。
2.电磁导引(Wire Guidance)
电磁导引是较为传统的导引办法之一,目前仍被许多系统采取,它是在AGV的行驶路径上埋设金属线,并在金属线加载导引频率,通过对导引频率的识别来实现AGV的导引。其紧张优点是引线暗藏,不易污染和破损,导引事理大略而可靠,便于掌握和通讯,对声光无滋扰,制造本钱较低。缺陷是路径难以变动扩展,对繁芜路径的局限性大。
3.磁带导引 (Magnetic Tape Guidance)
与电磁导引附近,用在路面上贴磁带替代在地面下埋设金属线,通过磁感应旗子暗记实现导引,其灵巧性比较好,改变或扩充路径较随意马虎,磁带铺设大略易行,但此导引办法易受环路周围金属物质的滋扰,磁带易受机器损伤,因此导引的可靠性受外界影响较大。
4.光学导引(Optical Guidance)
在AGV的行驶路径上涂漆或粘贴色带,通过对摄像机采入的色带图象旗子暗记进行大略处理而实现导引,其灵巧性比较好,地面路线设置大略易行,但对色带的污染和机器磨损十分敏感,对环境哀求过高,导引可靠性较差,精度较低。
5.激光导航(Laser Navigation)
激光导引是在AGV行驶路径的周围安装位置精确的激光反射板,AGV通过激光扫描器发射激光束,同时采集由反射板反射的激光束,来确定其当前的位置和航向,并通过连续的三角几何运算来实现AGV的导引。
此项技能最大的优点是,AGV定位精确;地面无需其他定位举动步伐;行驶路径可灵巧多变,能够适宜多种现场环境,它是目前国外许多AGV生产厂家优先采取的前辈导引办法;缺陷是制造本钱高,对环境哀求较相对苛刻(外界光芒,地面哀求,能见度哀求等),不适宜室外(尤其是易受雨、雪、雾的影响)。
6.惯性导航 (Inertial Navigation)
惯性导航是在AGV上安装陀螺仪,在行驶区域的地面上安装定位块,AGV可通过对陀螺仪偏差旗子暗记(角速率)的打算及地面定位块旗子暗记的采集来确定自身的位置和航向,从而实现导引。
此项技能在军方较早利用,其紧张优点是技能前辈,较之有线导引,地面处理事情量小,路径灵巧性强。其缺陷是制造本钱较高,导引的精度和可靠性与陀螺仪的制造精度及其后续旗子暗记处理密切干系。
7.GPS(环球定位系统)导航 (Global Position System)
通过卫星对非固定路面系统中的掌握工具进行跟踪和制导,目前此项技能还在发展和完善,常日用于室外远间隔的跟踪和制导,其精度取决于卫星在空中的固定精度和数量,以及掌握工具周围环境等成分。
由此发展出来的是iGPS(室内GPS)和dGPS(用于室外的差分GPS),其精度要远远高于民用GPS,但地面举动步伐的制造本钱是一样平常用户无法接管的。
8、图像识别勾引
图像识别AGV小车是仿照人通过眼睛来识别环境,通过大脑剖析,来进行走行的方法。是建立在用摄像头摄取照片图形,通过打算机图形识别软件进行图形剖析和识别,找出小车体与已设置路径的相对位置,从而勾引小车走行的一种勾引方法。
图形识别有两种基本思想方法:
一种是高等方法,即是只需不雅观察走行实际环境,不需人工改变实际环境(不需画线、做标志符号等)即可认路走行,但是,这种方法的软件智能化程度的哀求非常高,目前难以实现,但是是今后不断发展的方向。
另一种是低级方法,必须在走行处人工事先设立好标志如画线、做标志符号等,在车体上向下的方向上安置摄像头,对勾引路线和标志的位置进行拍摄并进行图像剖析,找出车体对付勾引线的偏差间隔和偏差角,从而勾引小车精确走行。这种方法比较大略,在目前的自动化发展水平上可以实现。下面谈论的均是指这一种低级方法。
图像识别AGV小车的特点以及与其他办法的比较
图像识别AGV小车用摄像头作为传感器,设备标准化、系统硬件构造大略、价格低,紧张的技能是智能化高的软件技能,发展前景好。系统的识别能力抗环境的污染和滋扰性强(即不易由于地面勾引彩色线的轻度弄肮脏或受损影响到路径的精确识别),大大优于光导航。
四、AGV的优点
1.自动化程度高;
由打算机,电控设备,激光反射板等掌握。 当车间某一环节须要辅料时,由事情职员向打算机终端输入干系信息,打算机终端再将信息发送到中心掌握室,由专业的技能职员向打算机发出指令,在电控设备的互助下,这一指令终极被AGV接管并实行——将辅料送至相应地点。
2.充电自动化;
当AGV小车的电量即将耗尽时,它会向系统发出要求指令,要求充电(一样平常技能职员会事先设置好一个值),在系统许可后自动到充电的地方“排队”充电。
3.AGV小车的电池寿命很长(10年以上),并且每充电15分钟可事情4h旁边。
4.都雅,提高不雅观赏度,从而提高企业的形象。
5.方便,减少占地面积;生产车间的AGV小车可以在各个车间穿梭往来来往。
五、AGV的运用领域
1.仓储业
仓储业是AGV最早运用的场所。1954年天下上首台AGV在美国的South Carolina州的Mercury Motor Freight公司的仓库内投入运营,用于实现出入库货色的自动搬运。目前天下上约有2万台各种各样AGV运行在2100座大大小小仓库中。海尔集团于2000年投产运行的开拓区立体仓库中,9台AGV组成了一个柔性的库内自动搬运系统,成功地完成了每天23400的出入库货色和零部件的搬运任务。
2.制造业
AGV在制造业的生产线中大显技艺,高效、准确、灵巧地完成物料的搬运任务。并且可由多台AGV组成柔性的物流搬运系统,搬运路线可以随着生产工艺流程的调度而及时调度,使一条生产线上能够制造出十几种产品,大大提高了生产的柔性和企业的竞争力。1974年瑞典的Volvo Kalmar轿车装置厂为了提高运输系统的灵巧性,采取基于AGVS为载运工具的自动轿车装置线,该装置线由多台可装载轿车车体的AGVS组成,采取该装置线后,装置韶光减少了20%,装置故障减小39%,投资回收韶光减小57%,劳动力减小了5%。目前,AGV在世界的紧张汽车厂,如通用、丰田、克莱斯勒、大众等汽车厂的制造和装置线上得到了普遍运用。
近年来,作为CIMS的根本搬运工具,AGV的运用深入到机器加工、家电生产、微电子制造、香烟等多个行业,生产加工领域成为AGV运用最广泛的领域。
3.邮局、图书馆、港口码头和机场
在邮局、图书馆、码头和机场等场合,物品的运送存在着作业量变革大,动态性强,作业流程常常调度,以及搬运作业过程单一等特点,AGV的并行作业、自动化、智能化和柔性化的特性能够很好的知足上式场合的搬运哀求。瑞典于1983年在大斯得哥尔摩邮局、日本于1988年在东京多摩邮局、中国在1990年于上海邮政枢纽开始利用AGV,完成邮品的搬运事情。在荷兰鹿特丹港口,50辆称为“yard tractors”的AGV完成集装箱从船边运送到几百码以外的仓库这一重复性事情。
4.烟草、医药、食品、化工
对付搬运作业有清洁、安全、无排放污染等分外哀求的烟草、医药、食品、化工等行业中,AGV的运用也受到重视。在海内的许多香烟企业,如青岛颐中集团、玉溪红塔集团、红河香烟厂、淮阴香烟厂都运用了激光勾引式AGV完成托清点物的搬运事情。
5.危险场所和特种行业
在军事上,以AGV的自动驾驶为根本集成其他探测和拆卸设备,可用于沙场排雷和阵地侦察,英国军方正在研制的MINDER Recce是一辆侦察车,具有地雷探测、销毁及航路验证能力的自动型侦察车。在钢铁厂,AGV用于炉料运送,减轻了工人的劳动强度。在核电站和利用核辐射进行保鲜储存的场所,AGV用于物品的运送,避免了危险的辐射。在胶卷和胶片仓库,AGV可以在阴郁的环境中,准确可靠的运送物料和半成品。