無人搬運車(Automated Guided Vehicle,簡稱AGV),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,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,或利用電磁軌道來設立其行進路線,電磁軌道黏貼於地板上,無人搬運車則依循電磁軌道所帶來的訊息進行移動與動作。
無人搬運車系統是一個復雜的控制系統,再加上不同的需求項目的系統,它增加了系統的復雜性,因此,系統的軟件配置設計一組支持AGV項目實施方案進行路徑規劃的整個過程,流程設計,系統仿真項目。上位系統提供了一個靈活地定義AGV系統過程的工具,它可以根據用戶的實際需要規劃或修改路徑或系統過程,而較低的系統也提供了一種編程語言,可以為用戶定義不同的AGV函數。
AGV以輪式移動為特征,較之步行、爬行或其它非輪式的移動機器人具有行動快捷、工作效率高、結構簡單、可控性強、安全性好等優勢。與物料輸送中常用的其他設備相比,AGV的活動區域無需鋪設軌道、支座架等固定裝置,不受場地、道路和空間的限制。因此,在自動化物流系統中,最能充分地體現其自動性和柔性,實現高效、經濟、靈活的無人化生產。
下面介紹一下無人搬運車系統組成:
一、地面控制系統
AGV地面控制系統(Stationary System)即AGV上位控制系統,是AGV系統的核心。其主要功能是對AGV系統(AGVS)中的多臺AGV單機進行任務分配,車輛管理,交通管理,通訊管理等。
任務管理:任務管理類似計算機操作系統的進程管理,它提供對AGV地面控制程序的解釋執行環境;提供根據任務優先級和啟動時間的調度運行;提供對任務的各種操作如啟動、停止、取消等。
車輛管理:車輛管理是AGV管理的核心模塊,它根據物料搬運任務的請求,分配調度AGV執行任務,根據AGV行走時間最短原則,計算AGV的最短行走路徑,并控制指揮AGV的行走過程,及時下達裝卸貨和充電命令。
交通管理:根據AGV的物理尺寸大小、運行狀態和路徑狀況,提供AGV互相自動避讓的措施,同時避免車輛互相等待的死鎖方法和出現死鎖的解除方法;AGV的交通管理主要有行走段分配和死鎖報告功能。
通訊管理:通信管理提供AGV地面控制系統與AGV單機、地面監控系統、地面IO設備、車輛仿真系統及上位計算機的通信功能。和AGV間的通信使用無線電通信方式,需要建立一個無線網絡,AGV只和地面系統進行雙向通信,AGV間不進行通信,地面控制系統采用輪詢方式和多臺AGV通信;與地面監控系統、車輛仿真系統、上位計算機的通信使用TCP/IP通信。
車輛驅動:小車驅動負責AGV狀態的采集,并向交通管理發出行走段的允許請求,同時把確認段下發AGV。
二、車載控制系統
AGV車載控制系統(Onboard System),即AGV單機控制系統,在收到上位系統的指令后,負責AGV單機的導航,導引,路徑選擇,車輛驅動,裝卸操作等功能。
導航(Navigation):AGV單機通過自身裝備的導航器件測量并計算出所在全局坐標中的位置和航向。
導引(Guidance):AGV單機根據目前的位置、航向及預先設定的理論軌跡來計算下個周期的速度值和轉向角度值即,AGV運動的命令值。
路徑選擇(Searching):AGV單機根據上位系統的指令,通過計算,預先選擇即將運行的路徑,并將結果報送上位控制系統,能否運行由上位系統根據其它AGV所在的位置統一調配。AGV單機行走的路徑是根據實際工作條件設計的,它有若干“段”(Segment)組成。每一“段”都指明了該段的起始點、終止點,以及AGV在該段的行駛速度和轉向等信息。
車輛驅動(Driving):AGV單機根據導引(Guidance)的計算結果和路徑選擇信息,通過伺服器件控制車輛運行。
AGV的導引原理
AGV的導引方式是一門不斷發展的技術。目前,大部分是采用光學加電腦導引技術。下一步的方式將是自行導引,這也是AGV的最高級的導引方式。AGV的轉向方式有兩種,一種是采用差速轉向控制,目前軍用坦克就是采用這種方式。它是將一邊的輪子的速度比另一邊的速度快,這樣產生了轉向效果;車前方兩測裝有傳感器,探測轉向信號,車輛上的幅度探測器對根據兩邊的信號大小來決定轉向幅度。 另一種轉向方式是方向盤轉向方式,這種方式的車通常只有一個前輪,沿著鋪設的導向條的路徑前進。當探測到相位差時,車輛就產生轉向動作來補償這個差值。這種車通常用在裝配線車、牽引車、單載車、貨架車以及叉車和輕載車。而差速轉向裝置只能用在裝配線車、單載車、叉車和輕載車上,不同用于牽引車和可以手動的車輛,如貨架車。
AGV的優點
(1)自動化程度高;
由計算機,電控設備,激光反射板等控制。
當車間某一環節需要輔料時,由工作人員向計算機終端輸入相關信息,計算機終端再將信息發送到中央控制室,由專業的技術人員向計算機發出指令,在電控設備的合作下,這一指令最終被AGV接受并執行——將輔料送至相應地點。
(2)充電自動化;
當AGV小車的電量即將耗盡時,它會向系統發出請求指令,請求充電(一般技術人員會事先設置好一個值),在系統允許后自動到充電的地方“排隊”充電。
另外,AGV小車的電池壽命很長(10年以上),并且每充電15分鐘可工作4h左右。
(3)美觀,提高觀賞度,從而提高企業的形象。
(4)方便,減少占地面積;生產車間的AGV小車可以在各個車間穿梭往復。
預計在未來幾年,AGV小車將會出現在各個行業的車間里,AGV小車作為自動化無人搬運,設備能夠降低人工勞動強度提升工作效率。同時一些“不可能完成的任務”,它能嫻熟快速的完成。譬如:汽車、航天、化工等大型設備的裝配車間引進AGV小車,實現點對點自動存取搬運作業,實現精細化、柔性化、信息化、縮短物流時間、降低商品損耗,減少建設投資的成本。AGV的應用范圍在不斷擴展,如何能夠開發出能夠滿足用戶各方面需求(功能、價格、質量)的AGV系統技術是未來我們必須面對的現實問題。