AGVS在電器行業(yè)的應(yīng)用

文/李 偉 謝昊天 李昌臣

一、引言

1. AGVS概述

AGVS是自動(dòng)導(dǎo)引車系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，具有工作效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可控性強(qiáng)、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。AGV是指裝備有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及多種移載功能的運(yùn)輸車。與物料輸送中常用的其他設(shè)備相比，AGV的活動(dòng)區(qū)域無(wú)需鋪設(shè)軌道、支座架等固定裝置。因此，在自動(dòng)化物流系統(tǒng)中，AGVS最能充分地體現(xiàn)其自動(dòng)化和柔性化，實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)和靈活的無(wú)人化生產(chǎn)。

2. AGVS的總體結(jié)構(gòu)和地面控制部分結(jié)構(gòu)

AGV小車通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接監(jiān)控機(jī)、管理機(jī)，AGVS總體結(jié)構(gòu)如圖1。

如圖2所示，AGVS地面控制部分主要由物流系統(tǒng)管理機(jī)、AGV系統(tǒng)管理監(jiān)控主機(jī)組成，其中AGV管理和監(jiān)控計(jì)算機(jī)是AGV系統(tǒng)運(yùn)行的核心，主要功能有：執(zhí)行任務(wù)命令；為不同的運(yùn)輸任務(wù)分配最優(yōu)的AGV小車；為每個(gè)運(yùn)輸任務(wù)安排運(yùn)輸路線；控制AGV系統(tǒng)中的多臺(tái)AGV小車的交通；處理現(xiàn)場(chǎng)的一些輸入、輸出信號(hào)。

二、 某電器物流項(xiàng)目的生產(chǎn)工藝流程與AGVS具體實(shí)現(xiàn)

1.一層區(qū)域

（1）空托盤垛由輸送機(jī)下線；

（2）AGV 小車根據(jù)任務(wù)搬運(yùn)至線邊地面暫存工位；

（3）人工裝載托盤；

（4）滿托盤 AGV 搬運(yùn)至立體倉(cāng)庫(kù)入庫(kù)站臺(tái)。

2.二層區(qū)域

（1） 滿托盤由提升機(jī)、輸送機(jī)下線；

（2）AGV 小車搬運(yùn)至線邊地面暫存工位；

（3）人工卸載托盤內(nèi)物料，人工組空托盤垛；

（4） AGV 將空托盤垛搬運(yùn)至空托盤垛暫存區(qū)；

（5） AGV 系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)要求搬運(yùn)空托盤垛至提升機(jī)對(duì)接站臺(tái)。

3.三層區(qū)域

（1）滿托盤由提升機(jī)、輸送機(jī)下線；

（2）AGV 小車搬運(yùn)至線邊地面暫存工位；

（3）人工卸載托盤內(nèi)物料，人工組空托盤垛；

（4） AGV 將空托盤垛搬運(yùn)至空托盤垛暫存區(qū)；

（5）AGV 系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)要求搬運(yùn)空托盤垛至提升機(jī)對(duì)接站臺(tái)。

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)問(wèn)題和項(xiàng)目應(yīng)用中的技術(shù)創(chuàng)新

1.系統(tǒng)優(yōu)化

（1）柔性曲線及優(yōu)化工具和Drawing Line Tool工具的使用

由于項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)物理空間特別狹小，支路通道狹窄，采用常規(guī)模式畫線段不能滿足要求。采用柔性曲線，能夠保證在畫一條線段時(shí)自動(dòng)分析線段起點(diǎn)和終點(diǎn)的坐標(biāo)差距，并且結(jié)合小車轉(zhuǎn)向的最大角速度和最大速度把線段分成若干小段，然后通過(guò)優(yōu)化工具進(jìn)行優(yōu)化，使AGV小車占用空間最小。圖3為柔性曲線模式和常規(guī)模式產(chǎn)生的包絡(luò)線，它們的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)均相同，如紅框所示，柔性曲線模式占用的空間明顯較小。

圖1：AGVS總體結(jié)構(gòu)圖

圖2：AGVS地面控制部分

圖3：柔性曲線模式產(chǎn)生的包絡(luò)線 常規(guī)模式產(chǎn)生的包絡(luò)線

圖4：未使用Drawing Line的包絡(luò)線 使用Drawing Line的包絡(luò)線

圖2：AGV小車執(zhí)行任務(wù)流程

由于支路通道狹窄，并且某些站臺(tái)存在的物理干涉較多，單純采用柔性曲線難以滿足現(xiàn)有的條件，結(jié)合Drawing Line Tool工具，使線段的包絡(luò)線占用的空間更小，Drawing Line Tool工具相當(dāng)于在無(wú)法移動(dòng)的固定“障礙物”周圍加了一層保護(hù)，結(jié)合優(yōu)化工具進(jìn)行優(yōu)化，使占用空間更小，保證AGV小車可以順利通過(guò)。圖4為未使用Drawing Line Tool工具和使用Drawing Line Tool工具產(chǎn)生的包絡(luò)線，它們的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)均相同，如圖4所示，使用Drawing Line Tool工具占用的空間明顯較小。

（2） 復(fù)合動(dòng)作和復(fù)合任務(wù)的實(shí)現(xiàn)

貨叉的升降和小車的行走可以單獨(dú)控制，考慮到系統(tǒng)的效率和觀賞性等因素，本項(xiàng)目中AGV小車在行走的過(guò)程當(dāng)中可邊走邊升降貨叉，經(jīng)過(guò)實(shí)際的使用，效果比較明顯。

在任務(wù)分配和調(diào)度方面，根據(jù)AGV小車的實(shí)際位置、是否有在執(zhí)行任務(wù)、執(zhí)行任務(wù)的距離和時(shí)間等因素，自動(dòng)將任務(wù)分配給AGV小車。AGV完成前一作業(yè)任務(wù)之后，AGV系統(tǒng)會(huì)根據(jù)物流系統(tǒng)任務(wù)指令，自動(dòng)調(diào)度AGV小車執(zhí)行取空托盤任務(wù)，將空托盤運(yùn)回，這樣有效地提高了系統(tǒng)的效率。

2.信息交互

AGV小車與其它物流設(shè)備有信息交互，為保證安全生產(chǎn)，AGV小車在取貨、卸貨、取貨完成、卸貨完成時(shí)均會(huì)向上級(jí)系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求以及完成確認(rèn)信息，待上級(jí)系統(tǒng)給出指令后，AGV小車方可執(zhí)行任務(wù)，具體流程如圖5。

3．取消任務(wù)機(jī)制

如果上級(jí)系統(tǒng)下發(fā)指令有誤或者人為干預(yù)，導(dǎo)致AGV小車接受到錯(cuò)誤任務(wù)，可以在AGV調(diào)度系統(tǒng)上將該任務(wù)取消。

4.充電管理功能

由于本項(xiàng)目的生產(chǎn)任務(wù)比較繁瑣，設(shè)置了5個(gè)充電站，AGV小車在正常的運(yùn)行過(guò)程中，時(shí)刻監(jiān)測(cè)電池電壓和電池剩余電量，當(dāng)電池電壓低于程序中預(yù)先所設(shè)定的值25v或者電池剩余電量低于程序中預(yù)先所設(shè)定的值75%時(shí)，AGV小車將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)“低電量報(bào)警”信號(hào)，待AGV小車執(zhí)行完當(dāng)前正在執(zhí)行的任務(wù)后，自動(dòng)運(yùn)行到充電站進(jìn)行充電。待充電完成后，AGV小車可以繼續(xù)自動(dòng)執(zhí)行任務(wù)。

四、總結(jié)

本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)AGVS的研究和技術(shù)創(chuàng)新，根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際環(huán)境，采用合理的路線設(shè)計(jì)，更好地優(yōu)化了系統(tǒng)的效率，有效地減少AGV小車的空跑時(shí)間和等待時(shí)間，提高了工作效率，使系統(tǒng)更穩(wěn)定、高效地運(yùn)行。