以AGV為載體的重卡裝配線探討

王鐵樁

摘 要：鑒于傳統卡車裝配線的輸送自動化程度較低、支撐夾具調整不便、土建施工量大、人工操作復雜、與車間管理系統通信不暢以及物料輸送管理麻煩等弊端，卡車生產線輸送將逐步采用自動導航車（AGV）作為載體，這樣的裝配線具有生產柔性高、設備維修性好、土建施工量小、產線調整方便、產品兼容性高等特點。文章主要闡述卡車裝配線的生產現狀，探討以AGV為輸送載體的卡車裝配線的關鍵技術。

關鍵詞：裝配線;AGV;導航;電池

智能物流、智能輸送將隨著工業智能化、信息化的大潮流逐步取代傳統的生產輸送模式，自動導航車（Automated Guided Vehicle，AGV）輸送方式將逐步取代其他運輸方式。本項目主要介紹以AGV為載體的卡車裝配線的主要構成、功能、優點和發展趨勢。

1 ? ?傳統裝配流水線

1.1 ?傳統裝配流水線運輸模式

傳統的卡車裝配流水線大部分采用地托鏈作為傳輸動力、軌道小車（見圖1）作為輸送載體，更為原始的產線只有軌道小車作為輸送載體，并無流水線驅動設備，由操作工人推動軌道小車運行到下一個工位。

1.2 ?傳統裝配流水線主要缺點

（1）軌道小車間距必須由人工調整，費時、費力而且容易與車底盤的落裝同時進行，有安全隱患。（2）地拖鏈土建施工量大并且容易破壞地面的受力強度。（3）流水線改變和遷移工作量大。（4）較難實現裝配支線和主線間的銜接和路線交叉。

2 ? ?以AGV為載體的裝配線布局及工藝流程

2.1 ?裝配線布局

卡車裝配線（見圖2）一般分為底盤裝配線和總裝配線，底盤裝配線主要是在車架上裝配車橋等部件的流水線，總裝配線是在底盤裝配完成的基礎上繼續裝配發動機、駕駛室等其他部分的流水線。按照一臺完整的卡車來劃分，車架以下部分在底盤線（見圖3）裝配，車架以上的部分在總裝線裝配。為了裝配方便，底盤線裝配時將車架翻轉180°，然后在正上方安裝車橋等部件。底盤裝配完成后流轉到總裝線，這時，將底盤翻轉回來繼續裝配其他部件。

2.2 ?工藝流程

在1工位，人工吊裝車架放置在AGV上，底盤線由1工位流向n工位，在底盤線的n工位翻身設備，將底盤反轉180°并放置在總裝線的n+1工位的AGV上，n工位的AGV通過返回路線返回1工位，n+1工位的AGV開始逐步流向n+m工位。在n+m工位設置了地面舉升機，舉升機將卡車托起，AGV返回n+1工位，舉升機落下，人工發動卡車下線。

3 ? ?AGV系統分析

由于卡車自重較大，尤其是重卡，最大自重在20 t左右。為了保證車底盤以上裝配操作的舒適性，要求AGV的高度很小;為了保證車底盤兩側的操作，要求AGV的寬度很窄;由于要求AGV對卡車的不同型號尺寸兼容性好，卡車的長度在6～12 m，所以，對AGV的長度也有較高的要求。因此，本項目的難點之一為AGV的尺寸要盡量做小。

由于卡車長度跨度較大，AGV無論是太長還是太短都不合適，因此，本項目采用兩臺AGV共同承擔單臺卡車裝配的任務。AGV可以自動根據卡車型號信息調節前后AGV的間距。為了降低雙車的控制難度，在裝配工位間運行時，后車離合器打開，前車拖拽后車前行。當卡車下線AGV返回時，后車離合器起作用，前后車各自返回上線工位。

3.1 ?AGV系統簡介

AGV系統由AGV車、供電系統、調度控制系統、無線通信系統等構成。

3.1.1 ?AGV車

本項目采用兩臺AGV聯動作為一個載體單元，AGV車按照工序要求，自動完成物料轉運工作。AGV本體機械結構主要包含車架、驅動輪系、隨動輪和舉升機。AGV車上配置液壓舉升機，在輪胎裝配等工位，需要舉升機將車體舉升到一定高度給裝配工裝留出空間。由于AGV車體相對較長，在卡車大負載情況下，需要AGV車體結構具有較高的強度，因此，采用抗拉強度較高的鋼材。AGV車主要由機械結構、車載控制器、伺服驅動系統、導航系統、安全系統、供電系統、通信系統等部分構成。各個子系統與車載控制器的連接通過控制器局域網絡（Controller Area Network，CAN）總線的方式交換信息。

3.1.2 ?供電系統

常規供電系統包含非接觸供電和電池供電兩種。本項目采用造價較低、施工簡單的電池供電。由于AGV車體尺寸受到裝配工藝的限制，AGV各部件尺寸要盡量小。AGV本體中體積占比最大的是驅動電機、電池和舉升機。AGV負載較大，所以，驅動功率較大，本項目采用體積較小的交流伺服電機作為AGV的行走驅動。經過比較，發現鋰電池的環保、循環壽命、投入成本、充/放電能力等綜合性能有明顯的優勢，因此，采用鈦酸鋰電池為AGV提供所需動力。在裝配工位上合理布置充電站給AGV補充電量，保證AGV在線24 h連續運行。

3.1.3 ?調度系統

由于采用集中控制的方式，控制臺將成為AGV系統的核心，與生產調度管理計算機系統留有接口，可以接受調度命令和報告AGV的運行情況。控制臺應滿足工業現場環境要求，有足夠的運算速度和管理能力。控制臺主要功能包括通信管理、AGV運行狀態、數據采集和運行狀態顯示。控制臺在實時調度在線AGV的同時，在屏幕上顯示系統工作狀態，包括在線AGV的數量、位置（包括AGV的地標位置）狀態、已完成的數量等。

3.1.4 ?通信系統

控制臺依靠無線局域網向AGV發出系統控制指令、任務調度指令、避碰調度指令。控制臺同時可接收AGV發出的通信信號。

3.1.5 ?導航系統

AGV采用磁導航技術，以地面黏貼的磁條作為導航介質，經過車體磁導航傳感器采集磁信號。在行走過程中，AGV自動校正，當車體偏離磁條達到規定上線時，AGV自動停止并報警。

3.2 ?AGV系統創新點及遠景

（1）AGV外型尺寸小、負載大，雙車聯動的運行模式為不同型號軸距的卡車裝配提供智能輸送載體。（2）由于車體采用交流伺服電機，AGV的低速性能增強，最低可控速度為0.005 m/s，可達到與地拖鏈流水線相同的持續低速運行。

4 ? ?結語

小尺寸、大負載的AGV需求將持續增加，因此，文章所述AGV在工業生產中非常有意義，此類型的AGV系統不只適用于卡車裝配線，還可以擴展到重載工程車輛、大型公共交通運輸車等。

[參考文獻]

[1]褚佳航，崔文峰，鄭謀錦，等.AGV動力電源綜述[J].電源技術，2018（9）：1408-1411.