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AGV小车(自动搬运机器人)概述

来源:未知2018-09-06 16:29

AGV(Automatic Guided Vehicle)——自动导引车是上世纪50年代发展起来的智能搬运型机器人。AGV是现代工业自动化物流系统中的关键设备之一,它是以电池为动力,装备有电磁或光学等自动导航装置,能够独立自动寻址,并通过计算机系统控制,完成无人驾驶及作业的设备。自从1913年美国福特汽车公司使用有轨底盘装配车,1954年英国采用地下埋线电磁感应导向车以来,到九十年代全世界拥有AGV(Automated Guided Vehicles)10万台以上。近年来,自动化技术呈现加速发展的趋势,国内自动化立体仓库和自动化柔性装配线进入发展与普及阶段。其中,在自动仓库与生产车间之间,各工位之间,各段输送线之间,AGV起了无可替代的重要作用,与传统的传送辊道或传送带相比,AGV输送路线具有施工简单、路径灵活,不占用空间、较好的移动性、柔性等优点。
1.1.1国外研究状况
世界上第一台AGV是美国Basrrett电子公司于20世纪50年代开发成功的,它是一种牵引式小车系统。小车中有一个真空管组成的控制器,小车跟随一条钢丝索导引的路径行驶。
60年代和70年代初,除Basrrett公司以外,Webb和Clark公司在AGV市场中也占有相当的份额。在这个时期,欧洲的AGV技术发展较快,这是由于欧洲公司已经对托盘的尺寸与结构进行了标准化,统一尺寸的托盆促进了AGV的发展。欧洲的主要制造厂家有Schindler-Digitron, Wogner HJC, ACS,  BT. CFC, FATA, Saxby,  Denford和Blecbert等‘21。70年代中,欧洲约装备了520个AGV系统,共有4800台小车,1985年发展到一万台左右,为美、欧、日之首。在机械制造行业的应用为:汽车工业(57%),柔性制造系统FMS(8%)和柔性装配系统FAS(4%)。
欧洲的AGV技术于80年代初,通过在美国的欧洲公司以许可证与合资经营的方式转移到美国。芝加哥的Keebler分发中心从欧洲引进直接由计算机控制的AGV} 1981年John公司将AGV连接到AS/RS,以提供在制造过程中物料自动输送和跟踪。1984年,通用汽车公司便成为AGV的最大用户,1986年已达1407台(包括牵引式小车、叉式小车和单元装载小车),1987年又新增加1662台。美国各公司在欧洲技术的基础上将AGV发展到更为先进的水平。他们采用更先进的计算机控制系统(可联网于FMS或CIMS),运输量更大,移载时问更短,具有在线充电功能,以便24小时运行,小车和控制器可靠性更高‘31。此时美国的AGV生产厂商从23家(1983年)骤增至74家(1985年)。日本的第一家AGV工厂于1966年由一家运输设备供应厂与美国的Webb公司合资开设。到1988年,日本AGV制造厂已达20多家,如大福、Fanuc公司、Murata(村田)公司等。到1986年,日本己累计安装了2312个AGV系统,拥有5032台AGV。
1.1.2国内发展情况
国内自主研发方面:六十年代开始研究。1976年,北京起重运输机械研究所研制的ZDB-1型自动搬运车是最早的实用型AGV。1988年,原邮电部北京邮政科学技术研究所等单位研制了邮政枢纽AGV。1991年,中科院沈阳自动化所与新松机器人自动化股份有限公司为沈阳金杯汽车公司总装线上设计的九台自动装配系统,并于1996年获得国家科学技术进步三等奖,是当时国内较先进的使用型AGV。1992年,天津理工学院研制了核电站用光学导引AGV。1998年昆明船舶设备公司在红河卷烟厂研究多模式激光导引无人自动车22辆,红河项目于2002年获国家科学技术进步二等奖。同期天津师范大学、吉林大学、吉大易飞、北京军区后勤部、北京机科发展公司、北京易亨集团等也进行了试验研究。
在引进国外技术与产品方面:1980年,上海石化总厂为涤纶长丝作业从日本大福公司引进国内第一套AGVS。九十年代初,华宝空调装配线上使用了日本进口的电磁导引AGV。
1996年,玉溪卷烟厂首家在烟草行业引进三星的52台AGV,这是国内企业中使用数量最多的AGV系统。河北承德输送机械厂合资引进美国WEBB公司AGV技术。天津理工学院研制的TIT-1全方位视觉引导自动车,属国家863高科技项目,已通过鉴定,达到八十年代末国际先进水平。九十年代中期,昆船公司在引进国外最先进AGV技术的基础上,先后承担了数十个AGV系统的设计、安装;其水平代表了目前国内的最高水平。昆明船舶设备公司研制的各种导引形式的AGV系统已经广泛应用于烟草行业,汽车行业,造币行业等。
目前全国AGVS不超过60套,AGV不超过400台。其中烟草行业应用最多,已有20家采用了AGV,绝大部分采用激光导引技术。
以中科院沈阳自动化所为金杯汽车公司设计的AGV系统为例进行说明,中国科学院沈阳分院成功开发的自动导引车(AGV)和自动导引车系统(AGVS)主要用于汽车等生产线,实现动态装配,可提高装配线的自动化水平。在中国汽车生产总装线上首次使用具有自主版权的AGV产品和系统。沈阳金杯客车制造有限公司总装车间有9台AGV构成的发动机、后桥、油箱装配副环线,已经投入生产运行两年。该AGV具有自动动态跟踪、提升、定位、装配功能,已达国际先进水平。且获得多项专利,如双举升载人自动装配导引车、双倍行程举升装置等。运用该产品及系统技术可大大提高总装生产线动态装配的自动化程度,减少设备投资及提高生产效率。以金杯客车制造有限公司的9台AGV应用工程为例,据估算,一台AGV国产价格要比进口的便宜20万元人民币,应用工程系统的设计调试技术费的差额更大。
1.1.3 AGV系统技术研究方向
(1)导引技术:八十、九十年代,正当国内的一些院校厂所致力基于埋线电磁导引技术并刚开始应用,基于CCD的光学磁带识别、周边图像识别导引技术停滞不前之时,美国则以汽车行业为代表,应用推广了基于陀螺导航的定位技术;瑞典的NDC公司则推出了基于激光反射测角定位技术。近年来,出现了激光测角与测距相结合的导引技术,其导引头已经商品化。导引技术的进步,提高了行程路径的柔性化,同时提高了停位精度,由±10毫米,缩小至±5毫米,乃致±3毫米。GPS定位导航技术则在大型(最大可达40t)AGV上得到应用。
(2)移载技术:针对不同应用需求,出现了背辊式,背链式,推挽式,牵引式,龙门式,侧叉式、前叉式、后叉式、三向叉式、升降伸缩叉式等。由于移载技术,驱动技术、电池技术的进步,促进了载重/自重比的大幅提高,由1:4提高到1:1.2,即同样载重量,先进车型自重下降为落后车型的1/4。使车辆移动的能耗成倍降低,因而可以少装电池,使AGV的自重、功耗形成良性循环。
(3)电池技术:由采用酸性电池,进步到高能酸性电池,近年来,又开始采用高能碱性电池,提高环保性能,大幅提高了充、放电比,由充电时间/放电时间为1:1提高到1;12,大幅缩短了待机充电的时间。
(4)智能化:在企业物流自动化技术中,现代AGV技术最具有智能化的特征,车载计算机的硬软件功能日益强大不断升级,使AGV及AGV系统具有从网络、无线或红外接收上位及客户指令,自动导引,自动行驶,优化路线,自动作业,交通管理,车辆调度,安全避碰,自动充电,自动诊断,实现了AGV的智能化,信息化,数字化、网络化、柔性化、敏捷化、节能化、绿色化。现代AGV是24小时不知疲倦的聪明小车(仅在任务间隙时随机进行短时充电),能主动、自序、有节拍按最安全、快捷的路线执行作业。智能化的结果加上动力强劲,行驶速度可达160米/分,反映在选用车辆台数上成倍减少。
1.2 AGV系统的构成与AGV的结构
1.2.1 AGV系统的构成
AGV一般采用轮式驱动,具有电动车的特征。AGV小车能在地面控制系统的统一调度下,自动搬运货物,实现自动化的物料传送。因其具有灵活性、智能化等特点,能够方便地重组系统,达到生产过程中的柔性化运输之目的。较之传统的人工或半人工的物料输送方式,AGV系统大大减轻了劳动强度和危险性,提高了工作效率,在机械、电子、纺织、卷烟、医疗、食品、造纸等行业都可以发挥作用。国外的AGV系统设计,应用水平都比较高,应用范围也很广泛。国内的应用相对少一些,但是在各方面的共同努力下,国内的AGV系统的设计水平和应用水平正在接近或赶超国际先进水平。



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