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(dòng)化程度高、安全、靈活等特點(diǎn),因而廣泛應(yīng)用于汽車制造、機(jī)械加工等自動(dòng)化生產(chǎn)和倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)。它是柔性制造生產(chǎn)線和自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)等現(xiàn)代化物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一。目前,中國(guó)具有包括沈陽(yáng)新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司、北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所機(jī)器人中心、上海機(jī)電一體工程有限公司等多家機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地,為發(fā)展我國(guó)自動(dòng)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(guó)目前已經(jīng)能夠生產(chǎn)具有國(guó)際先進(jìn)水平的AGV自動(dòng)導(dǎo)引車系列產(chǎn)品,其中一些品種實(shí)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(hào),通過AGV上傳感器檢測(cè)此信號(hào)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(cè)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(chǎng)傳感器檢測(cè)磁帶信號(hào)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(tái)以上超聲波發(fā)射機(jī),AGV接收其發(fā)射出來(lái)的超聲信號(hào),計(jì)算出AGV與各發(fā)射機(jī)的距離,獲得自身二維坐標(biāo),據(jù)此控制車輛運(yùn)動(dòng)。 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(jì)安放一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的激光發(fā)射接收器。檢測(cè)AGV與各反射板的夾角或者距離,然后根據(jù)反射板坐標(biāo)計(jì)算出AGV二維坐標(biāo)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(jìn)行仿生圖像識(shí)辨確定自身坐標(biāo)位置,進(jìn)而導(dǎo)引AGV。 2.2按用途分類 1)搬運(yùn)型AGV。廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、印刷、家電、紡織、卷煙等行業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)、后橋、油箱等部件的動(dòng)態(tài)自動(dòng)化裝配,也用于大屏幕彩色電視機(jī)和其他產(chǎn)品的自動(dòng)化裝配線,極大提高了生產(chǎn)效率。 3、AGV技術(shù)簡(jiǎn)介 3.1AGV系統(tǒng)構(gòu)成 自動(dòng)導(dǎo)引車(ACV)一般包括:車體、控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置、光電導(dǎo)引系統(tǒng)、無(wú)線通訊系統(tǒng)、蓄電充電裝置及安全裝置等模塊。 自動(dòng)導(dǎo)引車(AGV)車體部分由車身和機(jī)械手組成機(jī)械手可進(jìn)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(jī)驅(qū)動(dòng)、傳感器信號(hào)、定位算法、機(jī)械手動(dòng)作及無(wú)線通訊等功能整合在一起。完成上位機(jī)對(duì)自動(dòng)導(dǎo)引車(AGV)發(fā)出的運(yùn)動(dòng)方向、裝卸、??考氨苷系瓤刂浦噶?。轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)裝置由車輪、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、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(dòng)輪差動(dòng)調(diào)速保證自動(dòng)導(dǎo)引車(ACV)沿正確軌道運(yùn)行。無(wú)線通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)引車(AGV)與主控計(jì)算機(jī)(上位機(jī))的通信,主控計(jì)算機(jī)與自動(dòng)導(dǎo)引車(AGV)上的嵌入式工控機(jī)均配置無(wú)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(jìn)行避撞、避障檢測(cè),對(duì)人及設(shè)備進(jìn)行安全保護(hù)。 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(yùn)動(dòng)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(shí)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(yùn)動(dòng)過程中識(shí)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(yùn)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(yùn)動(dòng)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(lái),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(shí)間/放電時(shí)間為1:1提高到1:12,大幅縮短了待機(jī)充電的時(shí)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(cāng)庫(kù)模塊,需要對(duì)毛坯、半成品和成品進(jìn)行搬運(yùn)、入庫(kù)及出庫(kù)等操作。自動(dòng)導(dǎo)引車(AGV)能方便地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)出入裝卸站、工作臺(tái)和貨架等,充分適應(yīng)柔性高、物流量大、搬運(yùn)線路復(fù)雜等要求。自動(dòng)導(dǎo)引車(AGV)在柔性立體倉(cāng)庫(kù)主要作業(yè)流程如下: (1)入庫(kù):整個(gè)柔性制造系統(tǒng)上的某個(gè)工位向系統(tǒng)提出入庫(kù)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(jī)通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)給AGV上工控機(jī)發(fā)出指令明確地通知自動(dòng)導(dǎo)引車(AGV)搬運(yùn)零件至對(duì)應(yīng)倉(cāng)位。AGV從裝卸站抓取零件,并根據(jù)當(dāng)前的狀態(tài)、位置、任務(wù)等規(guī)劃運(yùn)動(dòng)路徑,運(yùn)行到相應(yīng)的倉(cāng)位,準(zhǔn)停然后,根據(jù)目標(biāo)位置自動(dòng)將零件放置到對(duì)應(yīng)的倉(cāng)位。 (2)出庫(kù):系統(tǒng)以指令形式通知自動(dòng)導(dǎo)引車(AGV)從庫(kù)內(nèi)特定倉(cāng)位取出零件至裝卸站。從倉(cāng)庫(kù)特定庫(kù)架抓取零件,并根據(jù)當(dāng)前的位置規(guī)劃運(yùn)動(dòng)路徑,運(yùn)行至裝卸站,準(zhǔn)停。然后,根據(jù)目標(biāo)位置自動(dòng)將零件放置到裝卸站緩沖區(qū)。接著,通過無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向上位機(jī)發(fā)送當(dāng)前位置和狀態(tài)。上位機(jī)根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)更新數(shù)據(jù)庫(kù)。 此外,自動(dòng)導(dǎo)引車(AGV)中的裝配型AGV實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程中的自動(dòng)化裝配。如:在汽車生產(chǎn)線,AGV實(shí)現(xiàn)了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、后橋、油箱等部件的動(dòng)態(tài)自動(dòng)化裝配。
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