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        自動導引運輸車簡介及無線充電技術在AGV上的應用

        2019/12/31 13:54:35

        暫無圖片。

        詳細介紹

        一、自動導引運輸車——簡介

        AGV是Automated Guided Vehicle的縮寫,意即“自動導引運輸車”。大陸名稱:自動導引車,臺灣名稱: 無人搬運車,日文名稱:無人搬送車。AGV是指裝備有電磁或光學等自動導引裝置,能夠沿規定的導引路徑行駛,具有安全保護以及各種移載功能的運輸車。具有自動移載裝置的AGV小車在控制系統的指揮下能夠自動地完成貨物的取,放以及水平運行的全過程。AGV屬于輪式移動機器人(WMR――Wheeled Mobile Robot)的范疇。工業應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(electromagneticpath-followingsystem)來設立其行進路線,電磁軌道黏貼於地板上,無人搬運車(Driverless)則依循電磁軌道所帶來的訊息進行移動與動作的運輸車。

        裝備有電磁或光學,雷達激光等自動導引裝置,能夠沿規定的導引路徑行駛,具有安全保護以及各種移載功能的運輸車,可以不需要人去操控,通過電池蓄電方式讓他自動運行,一般可透過調度系統來控制其行進路線以及行為,或利用電磁軌道來設立其行進路線。AGV行走系統由控制面板,導向傳感器、方向電位器、狀態指示燈、避障傳感器、光電控制信號傳感器、驅動單元、導引磁條、電源組成。下面一鑫創研為大家介紹下AGV的組成結構。

        YMP AGV小車車體結構

        AGV小車車體結構

        車體由車架和相應的機械裝置所組成,是AGV的基礎部分,也是其他組成部件的安裝基礎。

        蓄電和充電裝置

        AGV常采用24V和48V直流蓄電池為動力。蓄電池供電一般應保持連續工作8小時以上的需要。

        驅動裝置

        由車輪、減速器、制動器、驅動電機及速度控制器等部分組成,是控制AGV正常運行的裝置。其運行指令由計算機或人工控制齊發出,運行速度、方向、制動的調節分別由計算機控制。為了安全,在斷電時制動裝置能靠機械實現制動。

        導向裝置

        接受導引系統的方向信息,通過轉向裝置來實現轉向動作。

        車上控制器

        接受控制中心的指令并執行相應的指令,同時將本身的狀態(如位置、速度等)及時反饋給控制中心。

        通信裝置

        實現AGV與地面控制站及地面監控設備之間的信息交換。

        安全保護裝置

        包括對AGV本身的保護、對人或其他設備的保護等方面。

        移載裝置

        與所搬運貨物直接接觸,實現貨物轉載的裝置。

        信息傳輸與處理裝置

        對AGV進行監控,監控AGV所處的地面狀態,并與地面控制站實時進行信息傳遞。

        YMP AGV自動導引運輸車無線充電方案

        YMP專業無線充電設備制造商

        二、自動導引運輸車——AGV的導引方式

        1.電磁感應引導利用低頻引導電纜形成的電磁場及電磁傳感裝置引導無人搬運車的運行。

        2.激光引導利用激光掃描器識別設置在其活動范圍內的若干個定們標志來確定其坐標位置,從而引導AGV運行。

        3.磁鐵--陀螺引導利用特制磁性位置傳感器檢測安裝在地面上的小磁鐵,再利用陀螺儀技術連續控制無人搬運車的運行方向。

        三、自動導引運輸車——AGV的發展歷程

        1AGV在國外的發展歷程

        世界上第一臺AGV是由美國Barrett電子公司于20世紀50年代初開發成功的,它是一種牽引式小車系統,可十分方便地與其他物流系統自動連接,顯著地提高勞動生產率,極大地提高了裝卸搬運的自動化程度。1954年英國最早研制了電磁感應導向的AGV,由于它的顯著特點,迅速得到了應用和推廣。

        1960年歐洲就安裝了各種形式、不同水平的AGVS220套,使用了AGV1300多臺。到了70年代中期,由于微處理器及計算機技術的普及,伺服驅動技術的成熟促進了復雜控制器的改進,并設計出更為靈活的AGV。1973年,瑞典VOLVO公司在KALMAR轎車廠的裝配線上大量采用了AGV進行計算機控制裝配作業,擴大了AGV的使用范圍。70年代末,歐洲約裝備了520個AGV系統,共有4800臺小車,1985年發展到10000臺左右。其應用領域分布為:汽車工業(57%),柔性制造系統FMS(8%)和柔性裝配系統FAS(44%).

        20世紀80年代末,國外的AGV達到發展的成熟階段,此時美國的AGV生產廠商從1983年的23家劇增至1985年的74家。1984年,美國通用汽車公司完成了它的第一個柔性裝配系統(FAS),從此該公司就成為當時AGV的最大用戶。1986年已達1407臺(包括牽引式小車、叉車和單兀裝卸小車),1987年又新增加1662臺。美國各公司在歐洲技術的基礎上將AGV發展到更為先進的水平,他們采用更先進的計算機控制系統,運輸量更大,移載時間更短,小車和控制器的可靠性更高。

        日本在1963年首次引進AGV,其第一家AGV工廠于1966年由一家運輸設備供應廠商與美國的Webb公司合資建成。1976年后,日本對AGV的發展給予了高度重視,每年增加數十套AGV系統,有神鋼電機、平田電機、住友重機等27個主要生產廠商生產幾十種不同類型的AGV。1981年,日本的AGV總產值為60億日元,1985年已上升到200億日元,平均每年以20%的速度遞增,1986年,日本累計安裝了2312個AGVS,擁有5032臺AGV,到1990年日本擁有AGV約一萬臺。到1988年,日本AGV制造廠已達47家,如大福,Fanuc公司、Murata(村田)公司等,廣泛應用于汽車制造、機械、電子、鋼鐵、化工、醫藥、印刷、倉儲、運輸業和商業上、工業、軍亊、煙草、印鈔、食品、化工、新聞紙、農業溫室育種、制造行業、郵局、圖書館、港口碼頭、機場、危險場所和特種行業。

        目前的案例是AGV在室內的應用較多。但隨著需求的發展,戶外或半戶外AGV技術將逐步完善和進入應用階段。

        YMP AGV自動導引運輸車無線充電定制方案

        YMP AGV機器人無線充定制方案

        2AGV在國內的發展歷程

        我國AGV發展歷程較短,但一直以來不斷加大在這一領域的投入,以改變我國AGV長期依賴進口的局面。經過不懈地努力終于取得了一定的成效,北京起重運輸機械研究所、清華大學、中國郵政科學院郵政科學研究規劃院、中國科學院沈陽自動化所、大連組合機床研究所、國防科技大學和華東工學院都在進行不同類型的AGV的研制并小批投入生產。

        1976年,北京起重機械研究所研制出第一臺AGV,建成第一套AGV滾珠加工演示系統,隨后又研制出單向運行載重500公斤的AGV,雙向運行載重500kg、1000kg、2000kg的AGV,開發研制了幾套較簡單的AGV應用系統。

        1988年,原郵電部北京郵政科學技術研究所研制了郵政樞紐AGV。

        1991年起,中科院沈陽自動化研究所/新松機器人自動化股份研究公司為沈陽金杯汽車廠研制生產了客車6臺AGV用于汽車裝配線中,可以說是汽車工業中用得比較成功的例子,并于1996年獲國家科學技術進步三等獎。

        1992年,天津理工學院研制了核電站用光學導引AGV。

        1995年,我國的AGV技術出口韓國,標志著我國自主研發的機器人技術第一次走向了國際市場。

        在國內AGV的技術來源有兩種模式:一種是引進技術;一種是自有知識產權的技術。兩種模式目前都涵蓋AGV的所有技術,技術水平并無多大差別。引進技術主要是瑞典NDC的AGV控制系統技術,據了解NDC目前在國內現有3家合作伙伴。

        AGV自動導引小車的引導原理是根據自動導引小車行走的軌跡進行編程,數字編碼器檢測出的電壓信號判斷其與預先編程的軌跡的位置偏差,控制器根據位置偏差調整電機轉速對偏差進行糾正,從而使自動導引小車沿預先編程的軌跡行走。因此一鑫創研認為AGV自動導引小車行走過程中,需不斷地根據輸入的位置偏差信號調整電機轉速,對系統進行實時控制。

        小車采用兩后輪獨立驅動差速轉向,兩前輪為萬向輪的四輪結構形式。步進電機經減速器后通過驅動輪提供驅動力,當兩輪運動速度不同時就可以實現差速轉向。

        (1)車體

        包括底盤、車架、殼體和控制室和相應的機械電氣結構如減速箱、電機、車輪等所組成,是AGV的基礎部分。具有電動車輛的結構特征和無人駕駛自動作業的特殊要求。車架常用鋼構件焊接而成,重心越低越有利于抗傾翻。板上常安置移載裝置、電控系統、按鍵、顯示屏等。

        (2)車架

        車架是整個AGV小車的機體部分,主要用于安裝輪子、光感應器、伺服電機和減速器。車架上面安裝伺服電機驅動器、PCD板和電瓶。對于車架的設計,要有足夠的強度和硬度要求,故車架材料選用鑄造鋁合金,牌號為6061。其中6061質量比較輕,焊接性好。

        (3)車輪

        車輪采用實心橡膠輪胎。車體后面兩主動輪為固定式驅動輪,與輪轂式電機相連。前面兩個隨動輪為旋轉式隨動輪,起支承和平衡小車的作用。

        (4)載荷傳送裝置

        AGV的載荷傳送裝置為一平板,其作用為運輸箱體類零件到指定工位。主要用來裝載箱體類零件,運送物料等.

        (5)驅動裝置

        AGV運行并具有速度控制和制動能力的子系統。主要包括電機、

        減速器、驅動器、控制與驅動電路等。驅動系統一般為閉環方式與開環方式,前者以伺服直流電機為主,后者以步進電機為主。

        (6)動力系統

        蓄電池是目前AGV使用的唯一電源。用來驅動車體、車上附屬裝置,如控制、通訊、安全等。

        AGV周邊設施使用一般工業電力,根據用途而有不同要求。如充電間頻率發生器、自動門、計算機室、通訊裝置以及工作環境所需裝置的動力等。根據車型、運行及載荷量而采用不同功率的蓄電他,一般都是蓄電池組合體。常用直流電壓為12伏、24伏、48伏及72伏。

        AGV行業發展狀況:

        近年來,在國內工業機器人需求量激增以及“中國制造 2025”、智慧物流等各項政策的保駕護航下,我國 AGV 機器人銷售量持續增長。2013 年我國 AGV 機器人銷量為 2439 臺, 2014 年上升至 3150臺,同比增長 29.15%; 2016 年銷量為 6500 臺,同比增長 51.16%, 2013-2016 年年復合增長率達38.64%,增幅較大的主要原因為電商倉儲 AGV 的使用和推廣以及戶外港口 AGV 的應用。 預計 2018年 AGV 機器人銷量將超 1.8 萬臺,同比增長超 40%。

        從需求領域來看,目前我國 AGV 機器人需求領域較為集中,主要分布在汽車工業、家電制造等生產物流端,其中汽車工業領域 AGV 機器人銷售額占比 24%,家電制造占比 22%。 除了工業領域的應用外, AGV 開始向商業行業推廣應用,其中對 AGV 需求最大的是電商倉儲物流、煙草和 3C 電子行業,三者占比分別為 15%、 15%和 13%。

        國內 AGV 企業約 70 家,國產品牌占有率接近 90%。國內 AGV 機器人企業大約 70 家,有近 30 家是最近兩三年新進入的企業,主要是國內 AGV 應用市場在近幾年才真正打開。目前行業并未出現國外機器人巨頭壟斷的局面,國產品牌市場占有率接近 90%,其中重載型的中高端市場以新松、昆船、機科等為代表,輕負載的中低端市場以遠能、佳順智能、嘉騰等為代表。

        AGV類型:叉車式AGV、貨物中轉AGV、夾抱式AGV、牽引式AGV等。

        1.叉車式AGV, 可以自動拾取和運輸托盤、容器、卷軸、推車,及其它種類的貨物,可以從地面,貨架,支架和輸送機上取放貨物。叉車式自動導引車可以處理幾乎所有類型的貨物:托盤,容器,中間散裝容器,貨架,桶,箱,卷軸。

        2.貨物中轉AGV包括專為生產環境中的工作站或在倉庫與生產中心之間進行高吞吐量的貨物運送對的AGV。這些自動導引車可以一次運送一個,兩個或四個貨物,并且與運輸機,站點,下線設備(碼垛機,纏繞器,機械手)及自動化倉庫設備(堆垛機)鏈接。在單元貨物AGVs安裝的一種最常見的轉移設備是輥筒式輸送機。車載的和非車載的信息交換感應器被同時使用,用于同外接輸送機系統進行信息交換,以確保貨物的平穩轉移。貨物中轉AGV可以配備各式各樣的轉移設備用于貨物的轉移和運輸:,也可以配備一個頂部固定裝置用來固定貨物。

        3.夾抱式AGVs用于搬運卷軸和非碼垛貨物如盒子,卷軸等,可以靈活地搬運、提舉和運輸貨物。夾鉗和準確的定位裝置保證不會在運輸和提升過程中損壞貨物。夾抱式AGV是單元存儲和深度堆放倉庫的理想解決方案。卷軸夾抱式AGVs卷軸夾抱式自動導引車配備有液壓卷軸夾鉗用于造紙&印刷,塑料和鋼鐵生產中的卷軸提升,旋轉和堆放。在單叉自動導引車搬運不同尺寸的貨物以及較高貨物的時候,固定式夾鉗會有很大的用處。

        4.牽引式AGV牽引裝有貨物的無動力運輸車,可以人工或者自動控制。這種類型的AGV同其它類型小車相比,可以運輸更多貨物。這樣也就大大提高了生產能力和效率,特別是同傳統叉車相比。一套典型的牽引式AGV一般都預先設計了停止位置的常規環線。在每一臺牽引式AGV被預設了一些連續的停止位置,操作員可以在這些位置上添加或者搬運貨物。停止位置可以根據需要,隨時地,簡單方便地進行重新設置。

        AGV根據不同要素(如導航方式、負載方式等)可以分為很多種,因本文主要從其應用角度進行論述,故根據其功能進行分類,在總裝車間主要有裝配型AGV和配送型AGV兩種。

        1.裝配型AGV

        裝配型AGV主要用于底盤線體上動力總成、有壓縮減振彈簧的后懸掛總成與白車身進行合裝,根據其升降機構的形式又可分為單舉升型和雙舉升型。

        (1)單舉升型AGV由AGV車體和一臺升降機等組成,主要適用于汽車的動力總成與白車身合裝,用于有壓縮減振彈簧的后懸掛總成與白車身合裝(見圖1)。

        (2)雙舉升型AGV由AGV車體和兩臺升降機等組成,主要適用于汽車的動力總成與白車身合裝、用于有壓縮減振彈簧的后懸掛總成與白車身合裝(見圖2)。

        2.配送型AGV

        配送型AGV(又稱“AGC”)結構簡單,配備有升降銷,具有配送、同料車自動脫鉤和掛鉤的功能,根據驅動方式,配送型AGV可以分為單向驅動型和雙向驅動型。

        (1)單向驅動型AGV(見圖3)只能按照單一方向向前行走,運行路線為一個閉環,可多臺AGV按照先后順序同時運行,適用于節拍性較強的線體物料配送,同SPS(Set Parts Supply)順建模式配合應用為最佳選擇。

        (2)雙向驅動型AGV可按照前進倒退兩個方向行走,運行路線為往返單線,運行路線上只允許一臺AGV單獨運行,適用于兩點之間的物料運輸,AGV于兩點之間往返運行,物料工裝同AGV固定,只裝卸物料為最佳選擇。

        【AGV在總裝車間的應用】

        1.AGV及導航方式的選擇

        (1)AGV的選擇 AGV額定負載主要為300kg、500kg、750kg、1000kg、1500kg和3000kg。AGV為非標產品,可以根據不同情況進行量身定做,目前世界上最大的AGV負載已經達到60t。AGV的選型是由配送物料的質量來決定的,可以根據自身實際情況進行選型。

        (2)導航方式的選擇 AGV的導航方式主要有電磁導航、磁帶導航、磁點導航、激光導航、光學導航和慣性導航。在總裝車間應用,從綜合成本、后期改善和維護便利性等因素考慮,磁帶導航為最佳選擇,此種導航方式也是目前汽車行業應用最為廣泛和成熟的。

        2.AGV運行路線的規劃

        正確合理的AGV運行路線不僅能提高生產效率和工作效率,還可以減少AGV的使用數量,從而降低設備的投入成本,減少物流費用,因此AGV運行路線的設計需要遵循以下原則:兩個最小原則:經過距離最小和物流成本最??;兩個避免原則:避免迂回和十字交叉。

        AGV小車如何實現自動充電?

        第一、按充電的區域來劃分,可以分為在線充電和離線充電兩種模式:

        1、所謂的在線充電便是利用AGV小車暫時停留的零碎時間進行充電,它不需要小車偏離其工作線路,也不需要專門的時間進行充電,這種充電模式可以說是一種隨機充電的模式,在實際應用中需要將AGV充電樁安置在AGV的活動區域和流程中,這樣更容易提升它的搬運效率。

        2、所謂的離線充電模式,顧名思義就是在充電時需要將AGV駛入固定的充電樁進行充電,此時需要專門的充電時間。

        第二、根據操作方式的不同進行劃分,可以分為手動充電,自動充電以及電池更換充電模式:

        1、手動充電:當AGV小車電力不足時,由地面控制中心指揮,駛向指定充電區或臺位,由專職人員手動完成AGV小車與充電器之間的電器連接,然后實施充電,完成后也是人工去脫離連接電路恢復工作狀態。手動充電AGV自動搬運車的特點是安全可靠,簡單易行,但需要專人看管,浪費人力,而且自動化程度降低。常用于自動化程度要求不是很高,車少人多,標準工作制的場合,如白天上班8 小時使用AGV,下班休息時讓AGV充電,適用于酸性常規電池。

        2、自動充電:當AGV小車需要補充電力時,會自動報告并請求充電,由地面控制中心指揮,駛向指定充電區或臺位,車載充電連接器與地面充電系統自動連接并實施充電。充電完成后AGV小車自動脫離充電系統,駛向工作區或待命區投入正常運行。其特點是整個充電過程全部實現自動化、智能化,無需專人看管。

        3、換電池充電:當AGV小車電力不足時,由專職人員手動更換電池組,AGV小車即可投入使用。換下的電池組通過充電后待用。其特點是簡單快捷,但要專人看管,需多一倍的電池組,浪費人力財力,方式原始。常用于對工作響應的及時性要求較高、車不足的場合。

        第三,按充電器電氣連接方法,分為接觸式充電和無線充電

        1、接觸式充電即所有充電回路需要用電纜和充電觸頭將車輛與供電系統連接,以便可以直接對其進行充電。接觸式充電可提供較大的充電電流,以實現快速充電。目前是離線充電的不二選擇方式。但其不適用于頻繁的隨機充電,且存在充電觸頭磨損,需要定期更換。并可能在充電過程中產生火花,存在安全隱患。另外因為充電觸頭系暴露部件,無法在低溫凝露、潮濕、易燃易爆等環境下正常工作。

        2、無線充電即非接觸充電裝置,不需要用電纜將車輛與供電系統連接,它拋棄了充電觸頭,充電器及用電的裝置都可以做到無導電接點外露。無線充電技術使充電端與AGV儲能系統之間實現電氣隔離,從根本上消除直插式充電方法帶來的弊端。更加安全,適用性更廣?,F階段的AGV無線充電產品,充電效率已和接觸式充電系統相當。因其無觸點磨損且智能化程度較高,非常適合在線充電。已完全做到了即來即充,即走即停。進一步提高了AGV使用過程的自動化程度。但其技術復雜,成本較高。且10KW以上的無線充電器體積較大,不適合AGV使用。YMP在實現AGV無線充電領域擁有豐富經驗,目前與國內外多家知名企業合作研發具有無線充電功能的AGV,作為一項未來技術,無線充電在AGV上的普及將是大勢所趨。

        第四,按充電時間可分為隨機充電和全周期充電:

        1、隨機充電即在 AGV的各停泊站,無時間限制地隨時充電。如果有較多的充電點,保證AGV在工作過程中損耗的電能得到及時的補充,實現對蓄電池的淺充淺放,將極大的延長蓄電池的使用壽命,且可減小所需蓄電池的容量。

        2、全周期充電則要求AGV退出服務并進人指定的充電區且當蓄電池電荷降至指定范圍時方可進行充電。

        也有的AGV采用上述兩種相結合的充電方式。

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