无人搬运车(Automated Guided Vehicle,简称AGV),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,工业应用中不需驾驶员的搬运车,以可充电之蓄电池为其动力来源。一般可透过电脑来控制其行进路线以及行为,或利用电磁轨道来设立其行进路线,电磁轨道黏贴於地板上,无人搬运车则依循电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。
无人搬运车系统是一个复杂的控制系统,再加上不同的需求项目的系统,它增加了系统的复杂性,因此,系统的软件配置设计一组支持AGV项目实施方案进行路径规划的整个过程,流程设计,系统仿真项目。上位系统提供了一个灵活地定义AGV系统过程的工具,它可以根据用户的实际需要规划或修改路径或系统过程,而较低的系统也提供了一种编程语言,可以为用户定义不同的AGV函数。
AGV以轮式移动为特征,较之步行、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。与物料输送中常用的其他设备相比,AGV的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置,不受场地、道路和空间的限制。因此,在自动化物流系统中,最能充分地体现其自动性和柔性,实现高效、经济、灵活的无人化生产。
下面介绍一下无人搬运车系统组成:
一、地面控制系统
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。
二、车载控制系统
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的导引原理
AGV的导引方式是一门不断发展的技术。目前,大部分是采用光学加电脑导引技术。下一步的方式将是自行导引,这也是AGV的最高级的导引方式。AGV的转向方式有两种,一种是采用差速转向控制,目前军用坦克就是采用这种方式。它是将一边的轮子的速度比另一边的速度快,这样产生了转向效果;车前方两测装有传感器,探测转向信号,车辆上的幅度探测器对根据两边的信号大小来决定转向幅度。 另一种转向方式是方向盘转向方式,这种方式的车通常只有一个前轮,沿着铺设的导向条的路径前进。当探测到相位差时,车辆就产生转向动作来补偿这个差值。这种车通常用在装配线车、牵引车、单载车、货架车以及叉车和轻载车。而差速转向装置只能用在装配线车、单载车、叉车和轻载车上,不同用于牵引车和可以手动的车辆,如货架车。
AGV的优点
(1)自动化程度高;
由计算机,电控设备,激光反射板等控制。
当车间某一环节需要辅料时,由工作人员向计算机终端输入相关信息,计算机终端再将信息发送到中央控制室,由专业的技术人员向计算机发出指令,在电控设备的合作下,这一指令最终被AGV接受并执行——将辅料送至相应地点。
(2)充电自动化;
当AGV小车的电量即将耗尽时,它会向系统发出请求指令,请求充电(一般技术人员会事先设置好一个值),在系统允许后自动到充电的地方“排队”充电。
另外,AGV小车的电池寿命很长(10年以上),并且每充电15分钟可工作4h左右。
(3)美观,提高观赏度,从而提高企业的形象。
(4)方便,减少占地面积;生产车间的AGV小车可以在各个车间穿梭往复。
预计在未来几年,AGV小车将会出现在各个行业的车间里,AGV小车作为自动化无人搬运,设备能够降低人工劳动强度提升工作效率。同时一些“不可能完成的任务”,它能娴熟快速的完成。譬如:汽车、航天、化工等大型设备的装配车间引进AGV小车,实现点对点自动存取搬运作业,实现精细化、柔性化、信息化、缩短物流时间、降低商品损耗,减少建设投资的成本。AGV的应用范围在不断扩展,如何能够开发出能够满足用户各方面需求(功能、价格、质量)的AGV系统技术是未来我们必须面对的现实问题。