AGV系統技術分析

王勇

云南機電職業技術學院，云南 昆明 650203

AGV系統技術分析

王勇

云南機電職業技術學院，云南 昆明 650203

本文闡述并比對了工業應用中的自動導引車類型、系統組成，歸納了AGV系統的技術指標、發展趨勢等。

AGV；運動模型；定位精度；系統穩定性

前言

從上世紀50年代開始，自動導引小車（Auto guide vehicle，簡稱AGV）在國外已有簡單功能的應用。經過半個多世紀的發展，追求先進管理水平的企業逐漸在生產線上，引入AGV參與生產流程，從而減少員工活動對生產質量、管理效率的影響。 現今，包括瑞典NDC公司（已被美國DANAHERMOTION公司兼并）、比利時EGEMIN公司，美國的HK系統公司、日本大福公司、中國沈陽新松公司、昆明船舶公司等均有面向用戶的AGV開發軟件或應用系統，紛繁別類，目不暇接。

本文從AGV系統的工業應用出發，闡述并比對現今AGV系統的類型、車載控制系統的組成、技術指標、AGV發展趨勢等若干方面，力求為用戶在AGV選型、應用方面提供幫助。

1.AGV的類型

1.1 基于導引形式對AGV類型劃分

圖1 SD型AGV的四種常見型式

在工業中應用的AGV類型主要有：電磁導引；磁帶導引；慣性導航；視覺導引；激光導引。

1.2.基于運動模型對AGV類型劃分

主要應用的AGV類型有： SD型（steer drive）；萬向QD型（Quad）。

SD型AGV，只有一個驅動且轉向輪，發展變形后的SD類型AGV，有四個或更多的車輪，見圖1常見的四種SD型式AGV，帶叉的圓表示參考點，圖中長方形表示普通固定輪，陰影長方形表示驅動輪，帶箭頭的弧線表示轉向。

萬向(QD)型AGV，至少有兩個驅動且轉向輪，兩個支撐腳輪，基本型是四輪結構。常見的差動（DD）型AGV，只是QD型AGV的一種運動模式而已。萬向(QD)型AGV異常靈活，能用匪夷所思的運行姿態循跡運動，在狹窄的空間，萬向(QD)型AGV能發揮自身特點，進行裝卸貨。發展變形后的QD型AGV,有遠遠多于2個的驅動且轉向輪、遠遠多于2個的支撐腳輪，因此能載重更大的重量，是AGV發展的方向，例如NDC公司的QD型AGV，最多已經達到10個驅動且轉向輪。圖2所示的是QD型的五種常見型式，圖中帶圓圈的長方形表示支撐腳輪。

圖2 QD型AGV的五種常見型式

當前廣泛使用的AGV類型是SD激光導引AGV，在一些空間限制、載重要求高的場合，QD型AGV也有使用。

2.AGV控制系統的組成

AGV的控制系統由上位監控、AGV單機、輔助系統組成[2]。典型AGV系統的構成框圖見圖3。

圖3 典型AGV系統構成

2.1 AGV的上位監控

通過實時通訊，實現對系統AGV的命令管理、車輛管理、交通管理，同時，典型的上位系統還能實施圖形監控AGV。

2.2 AGV單機控制部分

包括車載控制器、通訊接口單元、導航單元等。

車載控制器的早期產品是功能接近PLC的控制器，或者工控機結合PLC的用法（例如運動控制單元、IO單元等均通過PC104總線與核心控制器相連）；NDC公司前期的7、7S系統，用的是定做的專用AGV控制器，編程更方便靈活，但成本高；如今的車載控制器，采用更開放的硬件平臺，基于CAN總線和第三方硬件外聯，形成擴展方便、功能強大的AGV控制器。

AGV的通訊單元：過去常用無線調制解調通訊；現在使用的是無線局域網（WI-FI）通訊，通過各個AP無線接入點間信號的無縫連接，實現數據傳輸。

導航單元：常用的有電磁導引頻率發生器、探測器，慣性導引陀螺儀，激光導引激光掃描頭（主要有NDC和Sick兩品牌）。

2.3 AGV的輔助系統

實施AGV項目，應具備完成特定功能的軟件和符合運行模式的充電機。

2.3.1 完成AGV項目所需軟件及其具有的功能見表1。

表1 實施AGV系統的相關軟件

2.3.2 AGV充電機的工作模式

離線充電：（實際應用中沒有采取這種模式的實例）；

涓流充電：0.2C倍率小電流涓充；

快速充電[1]：2C倍率大電流充電，發熱高，效能低，屬于破壞性使用，但由于充電時間短，可節省系統中AGV的數量，因此得到推廣。較成熟運用于此種模式的蓄電池有鎳鉻蓄電池（鎳氫電池也可大電流充電，但技術還不成熟）。

3.AGV系統的技術指標

表2中指標可以反映系統的穩定性、可靠性、先進性。

表2 AGV系統的技術指標

4.AGV系統的發展趨勢

AGV技術是一項高端技術，綜合了導航技術、制導控制技術、通訊技術、電池技術等。它正朝著開放式的通用器件平臺，分布式總線結構，重載AGV，多驅動輪（超過2個驅動輪）技術、電機的交流化等趨勢發展，解決運載能力、成本、可靠性、靈活性和定位精度等性能是將來AGV技術發展的趨勢。

5.結束語

盡管AGV的應用越來越廣泛，國內也有將近1000臺AGV在不同生產領域運行，但在衡量AGV系統的指標上，至今沒有一項成文的標準，這無形中也使AGV技術在發展中出現很多以次充好的系統。本文中列舉的指標量值，也僅僅是實際運用中總結的經驗值。要推進AGV技術快速發展，有必要建立一個能準確考量AGV系統的技術標準。

[1]片春媛,劉俊峰.應用于AGV自動導引車的快速充電系統 [J].電化學.2008,14(1)

[2]楊文華,王 勇.激光導引AGV 系統原理及運用 [J].機器人技術與應用.2000,3

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.04.050