物流工具：自动导引搬运车车AGVppt.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,自动导引搬运车,09,物流工程：王震宇,AGV,定义,AGV,是自动导引运输车（,Automated Guided Vehicle,）的英文缩写。是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，,AGV,属于轮式移动机器人（,WMR,Wheeled,Mobile Robot,）的范畴。更直接点：,AGV,就是无人驾驶（,Driverless,）的运输车。,AGV,的单机结构,AGV,的系统结构,AGV,的发展,AGV,扮演物料运输的角色已经,50,多年了。第一辆,AGV,诞生于,1953,年，它是由一辆牵引式拖拉机改造而成的，带有车兜，在一间杂货仓库中沿着布置在空中的导线运输货物。到上世纪五十年代末到六十年代初期时，已有多种类型的牵引式,AGV,用于工厂和仓库。,20,世纪,70,年代，基本的导引技术是靠感应埋在地下的导线产生的电磁频率。通过一个叫做“地面控制器”的设备打开或关闭导线中的频率，从而指引,AGV,沿着预定的路径行驶。,20,世纪,80,年代末期，无线式导引技术引入到,AGV,系统中，例如利用激光和惯性进行导引，这样提高了,AGV,系统的灵活性和准确性，而且，当需要修改路径时，也不必改动地面或中断生产。这些导引方式的引入，使得导引方式更加多样化了。,简单的,AGV,复杂的,AGV,综合分析,AGV,技术的发展，我们不难分析出国内外,AGV,有两种发展模式：第一种是以欧美国家为代表的全自动,AGV,技术，这类技术追求,AGV,的自动化，几乎完全不需要人工的干预，路径规划和生产流程复杂多变，能够运用在几乎所有的搬运场合。这些,AGV,功能完善，技术先进；同时为了能够采用模块化设计，降低设计成本，提高批量生产的标准，欧美的,AGV,放弃了对外观造型的追求，采用大部件组装的形式进行生产；系列产品的覆盖面广：各种驱动模式，各种导引方式，各种移载机构应有尽有，系列产品的载重量可从,50kg,到,60000kg,（,60,吨）。尽管如此，由于技术和功能的限制，此类,AGV,的销售价格仍然居高不下。此类产品在国内有为数不多的企业可以生产，技术水平与国际水平相当。第二种是以日本为代表的简易型,AGV,技术或只能称其为,AGC,（,Automated Guided Cart,），该技术追求的是简单实用，极力让用户在最短的时间内收回投资成本，这类,AGV,在日本和台湾企业应用十分广泛，从数量上看，日本生产的大多数,AGV,属于此类产品（,AGC,）。该类产品完全结合简单的生产应用场合（单一的路径，固定的流程），,AGC,只是用来进行搬运，并不刻意强调,AGC,的自动装卸功能，在导引方面，多数只采用简易的磁带导引方式。由于日本的基础工业发达，,AGC,生产企业能够为其配置上几乎简单得不能再简单的功能器件，使,AGC,的成本几乎降到了极限。这种,AGC,在日本,80,年代就得到了广泛应用，,2002,到,2003,年达到应用的顶峰。由于该产品技术门槛较低，目前国内已有多家企业可生产此类产品。,AGV,系统,AGV,系统的控制是通过物流上位调度系统、,AGV,地面控制系统及,AGV,车载控制系统三者之间的相互协作完成的，对该系统的理解，有一个非常恰当而通俗易懂的例子：假设某市有一家出租车公司，该公司管理先进，每辆出租车都装全球定位系统（,GPS,），这样在公司的监控中心就可以清楚地知道每辆车的位置及行驶路线，司机可通过无线通信随时向公司汇报此时车辆的载客情况。,当有客户需要乘坐出租车时，客户可以打电话到出租车公司的客户中心，说明他当前所在的位置，以及要到达的目的地，这里，我们可将客户的电话理解为来自物流调度系统的需求，出租车公司的客户中心理解为,AGV,的地面控制系统，即,AGV,系统的上位。,客户中心收到客户的电话后，可以通过无线电话与出租车司机联系，选择离客户最近，又正好空闲的车辆,A,前往接客，就像,AGV,的地面控制系统进行的车辆和任务分配；在车辆,A,前往接客的途中，客户中心可能又接到报告，有空闲车辆,B,离客户更近，那么客户中心将及时通知车辆,B,去接客户，取消车辆,A,的任务，这就是,AGV,地面控制系统的动态车辆调度。客户中心对出租车将要行驶道路的交通状况也了如指掌，能够及时通知各个司机选择最便捷的道路行驶，该道路所需时间最短，但不一定是路程最短，因为，最近路程的道路上可能发生了交通阻塞，这就是,AGV,地面系统中所完成的路径搜索和路径分配的工作。,AGV,系统的控制过程就类似这样一家管理先进的出租车公司，物流上位调度系统、,AGV,地面控制系统和,AGV,车载控制系统分别相当于客户、客户中心和出租车司机，,AGV,地面控制系统和各台,AGV,之间通过无线通信来交换信息，调度,AGV,的作业，并为其选择路径（线），确保交通通畅。,AGV,是以电池为动力的，当电量不足时，会向地面控制系统发出充电请求，在得到允许后，前往充电站自动充电，在充电期间，,AGV,地面控制系统不会向此,AGV,分配任何任务，就与出租车进了加油站不再载客一样。,曾有国外专家对,AGV,控制系统需解决的主要问题做了恰当的比喻：,Where am I?,（我在哪里？）,Where am I going?,（我要去哪里？）,How can I get there?,（我怎么去？），这三个问题归纳起来分别就是,AGV,控制系统中的三个主要技术：,AGV,的导航（,Navigation,），,AGV,的路径规划（,Layout designing,），,AGV,的导引控制（,Guidance,）。为了能够解决好这些问题，,AGV,系统的构成也必然复杂：,AGV,控制系统分为地面（上位）控制系统、车载（单机）控制系统及导航,/,导引系统，其中，地面控制系统指,AGV,系统的固定设备，主要负责任务分配，车辆调度，路径（线）管理，交通管理，自动充电等功能；车载控制系统在收到上位系统的指令后，负责,AGV,的导航计算，导引实现，车辆行走，装卸操作等功能；导航,/,导引系统为,AGV,单机提供系统绝对或相对位置及航向。,AGV,系统是一套复杂的控制系统，加之不同项目对系统的要求不同，更增加了系统的复杂性，因此，系统在软件配置上设计了一套支持,AGV,项目从路径规划、流程设计、系统仿真（,Simulation,）到项目实施全过程的解决方案。上位系统提供了可灵活定义,AGV,系统流程的工具，可根据用户的实际需求来规划或修改路径或系统流程；而下位系统也提供了可供用户定义不同,AGV,功能的编程语言。,AGV,内部构造,AGV-AGV,地面（上位）控制系统,AGV,地面控制系统（,Stationary System,）即,AGV,上位控制系统，是,AGV,系统的核心。其主要功能是对,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。,任务管理：任务管理类似计算机操作系统的进程管理，它提供对,AGV,地面控制程序的解释执行环境；提供根据任务优先级和启动时间的调度运行；提供对任务的各种操作如启动、停止、取消等。,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请求，分配调度,AGV,执行任务，根据,AGV,行走时间最短原则，计算,AGV,的最短行走路径，并控制指挥,AGV,的行走过程，及时下达装卸货和充电命令。,交通管理：根据,AGV,的物理尺寸大小、运行状态和路径状况，提供,AGV,互相自动避让的措施，同时避免车辆互相等待的死锁方法和出现死锁的解除方法；,AGV,的交通管理主要有行走段分配和死锁报告功能。,通讯管理：通信管理提供,AGV,地面控制系统与,AGV,单机、地面监控系统、地面,IO,设备、车辆仿真系统及上位计算机的通信功能。和,AGV,间的通信使用无线电通信方式，需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，地面控制系统采用轮询方式和多台,AGV,通信；与地面监控系统、车辆仿真系统、上位计算机的通信使用,TCP/IP,通信。,车辆驱动：小车驱动负责,AGV,状态的采集，并向交通管理发出行走段的允许请求，同时把确认段下发,AGV,。,AGV-AGV,车载（单机）控制系统,AGV,车载控制系统（,Onboard System,），即,AGV,单机控制系统，在收到上位系统的指令后，负责,AGV,单机的导航，导引，路径选择，车辆驱动，装卸操作等功能。,导航（,Navigation,）：,AGV,单机通过自身装备的导航器件测量并计算出所在全局坐标中的位置和航向。,导引（,Guidance,）：,AGV,单机根据目前的位置、航向及预先设定的理论轨迹来计算下个周期的速度值和转向角度值即，,AGV,运动的命令值。,路径选择（,Searching,）：,AGV,单机根据上位系统的指令，通过计算，预先选择即将运行的路径，并将结果报送上位控制系统，能否运行由上位系统根据其它,AGV,所在的位置统一调配。,AGV,单机行走的路径是根据实际工作条件设计的，它有若干“段”（,Segment,）组成。每一“段”都指明了该段的起始点、终止点，以及,AGV,在该段的行驶速度和转向等信息。,车辆驱动（,Driving,）：,AGV,单机根据导引（,Guidance,）的计算结果和路径选择信息，通过伺服器件控制车辆运行。,AGV-AGV,导航,/,导引方式及特点,1,直接坐标（,Cartesian Guidance,）,用定位块将,AGV,的行驶区域分成若干坐标小区域，通过对小区域的计数实现导引，一般有光电式（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改，导引的可靠性好，对环境无特别要求。缺点是地面测量安装复杂，工作量大，导引精度和定位精度较低，且无法满足复杂路径的要求。,2,电磁导引（,Wire Guidance,）,电磁导引是较为传统的导引方式之一，目前仍被许多系统采用，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。其主要优点是引线隐蔽，不易污染和破损，导引原理简单而可靠，便于控制和通讯，对声光无干扰，制造成本较低。缺点是路径难以更改扩展，对复杂路径的局限性大。,3,磁带导引（,Magnetic Tape Guidance,）,与电磁导引相近，用在路面上贴磁带替代在地面下埋设金属线，通过磁感应信号实现导引，其灵活性比较好，改变或扩充路径较容易，磁带铺设简单易行，但此导引方式易受环路周围金属物质的干扰，磁带易受机械损伤，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信号进行简单处理而实现导引，其灵活性比较好，地面路线设置简单易行，但对色带的污染和机械磨损十分敏感，对环境要求过高，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。,此项技术最大的优点是，,AGV,定位精确；地面无需其他定位设施；行驶路径可灵活多变，能够适合多种现场环境，它是目前国外许多,AGV,生产厂家优先采用的先进导引方式；缺点是制造成本高，对环境要求较相对苛刻（外界光线，地面要求，能见度要求等），不适合室外（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信号（角速率）的计算及地面定位块信号的采集来确定自身的位置和航向，从而实现导引。,此项技术在军方较早运用，其主要优点是技术先进，较之有线导引，地面处理工作量小，路径灵活性强。其缺点是制造成本较高，导引的精度和可靠性与陀螺仪的制造精度及其后续信号处理密切相关。,7,视觉导航（,Visual Navigation,）,对,AGV,行驶区域的环境进行图象识别，实现智能行驶，这是一种具有巨大潜力的导引技术，此项技术已被少数国家的军方采用，将其应用到,AGV,上还只停留在研究中，目前还未出现采用此类技术的实用型,AGV,。,可以想象，图象识别技术与激光导引技术相结合将会,AGV,更加完美，如导引的精确性和可靠性，行驶的安全性，智能化的记忆识别等都将更加完美。,8 GPS,（全球定位系统）导航（,Global Position System,）,通过卫星对非固定路面系统中的控制对象进行跟踪和制导，目前此项技术还在发展和完善，通常用于室外远距离的跟踪和制导，其精度取决于卫星在空中的固定精度和数量，以及控制对象周围环境等因素。,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,，但地面设施的制造成本是一般用户无法接受的。,AGV,的应用,无人驾驶货车：,AGV,火车 为了减少二氧化碳排放和减轻机场压力，火车正在迅速替代飞机。在欧洲，有着历史悠久的火车旅行传统，在这方面特别积极进取。,2007,年，欧洲委员会制定了一项旨在,2020,年扩大其高速铁路网至三倍的计划。而火车的幕后功臣就是法国公司阿尔斯通（,Alstom,）制造了,70%,（,650,辆）时速超过,186,英里的火车。,2007,年,12,月，该公司的下一代火车,AGV,完成了全速测试，并将在,2011,年驰骋于意大利国土上。,AGV,应用,自动仓储,装配线作业,弹性作业,其它应用,产品型号：,ETL-AGV1000aAGVS,由中心控制计算机系统、车载计算机系统、自动导引系统、自动装卸系统、通信系统、安全系统及自动控制装置组成。中心控制计算机系统控制多辆自动车（,AGV,）并对自动车实施交通管制、调度与监控。自动导引搬运车能满足搬运作业自动化、柔性化和准确化。应用领域 仓储业、制造业、邮局、图书馆、港口码头、机场、烟草、医药、食品、化工、危险场所和特种行业等 技术特点 柔性系统将物流、信息流及设备流集为一体 具有现代特色，资源共享，信息可重复利用 柔性运输系统耗材少，技术密集度高，采用单元运输与数字化场地相结合，方便地构成由计算机调度的自动仓储系统或全自动物流分发系统 设定条件下可以脱线开环功能 主要技术指标 额定荷载及载荷中心距：,1200/600 kg/mm,设计最大行驶速度：,Vmax,=1.0,米,/,秒 脱线最大转弯速度：,Vw,=0.5,米,/,秒 停站速度：,Vs0.2,米,/,秒 停位精度：,X 10mm,，,Y 10mm,，,Z10 mm,货叉长度：,1150 mm,最大提升高度：,2500 mm,电瓶：,24V/375Ah,，自动充电功能两种操作模式：自动控制模式和人工驾驶模式 激光扫描避障系统：根据,AGV,与障碍物间的距离，设定慢性或停车 弹性碰撞防护功能 符合,IEEE802.11,b/g,标准的无线网通讯系统 状态指示灯：制导线路、前进、后退等 车停点数目：根据实际要求设定，在实际运行中进行动态调配,参考价格：面议,公司：北京易亨智能机器有限公司,