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AGV的发展史以及现状和瓶颈

2020-11-18 11:50 性质:转载 作者:柳仲平 来源:河南创力 柳仲平
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无人搬运车(AutomatedGuidedVehicle,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...

无人搬运车(AutomatedGuidedVehicle,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(electromagneticpath-followingsystem)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。

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。

50年代AGV 已在欧洲推广应用,多种类型的牵引式AGV已用于工厂和仓库;

60年代将计算机技术用于AGV 系统控制与管理;

70年代基本的导引技术是靠感应埋在地下的导线产生的电磁频率。通过一个叫做“地面控制器”的设备打开或关闭导线中的频率,从而指引AGV沿着预定的路径行驶。AGV 应用范围不断扩大,1973年,位于瑞典卡尔马市的沃尔沃装配厂着手BJ311型激光导引运输车操作使用说明书发展异步设备装配线,来替代传统的传送带式装配线,至此,由计算机控制的装配型AGV 数量达到了280 辆;

80年代无线式导引技术引入到AGV系统中,例如利用激光和惯性和磁条和视觉进行导引,这样提高了AGV 系统的灵活性和准确性,而且,当需要修改路径时,也不必改动地面或中断生产。这些导引方式的引入,使得导引方式更加多样化了。AGV 随计算机技术的发展而发展,成本降低,性能先进,普及迅速,已形成新的产业;

90年代全世界的AGV 生产厂家达到几百家个,车型也超过了上百种。AGV 进入高智能化,数字化,网络化,信息化时代。

国内AGV发展史

(磁导航传感器=磁导航产品=磁导传感器=地标传感器=站点传感器=磁传感器=磁导航=导航传感器=导航地标磁条)

历史沿革

1958年–1962年中国科学院沈阳自动化研究所筹建时期。先后经历了辽宁电子技术研究所自动化(903)专业、中国科学院辽宁分院自动化研究所、中国科学院东北工业自动化研究所等阶段。
1968年–1970年业务工作由国防科委第十五研究院代管。
1970年7月回归中国科学院。
1972年8月名称确定为“中国科学院沈阳自动化研究所”。
1958年–1978年主要研究方向为自动化技术、计算机应用、光电跟踪系统、数控技术等。
1984年依托沈阳自动化研究所建设的国家机器人示范工程正式启动。
1989年建立中国科学院机器人学开放实验室。
1996年依托机器人示范工程建立机器人技术国家工程研究中心。
1997年中国科学院开展研究所分类定位试点工作,沈阳自动化研究所成为全院首批获得批准进行分类定位的单位之一,定位为先进制造与自动化领域高技术研究与开发基地型研究所。
1999年作为首批12个试点单位之一,率先成为中国科学院知识创新工程试点,开始全面启动知识创新工程试点工作。
1979年–1998年主要研发领域是:以机器人技术为主导方向,发展自动控制技术、高精度电视跟踪技术、工程自动化总体技术。
2000年建立沈阳新松机器人自动化股份有限公司工业机器人产业化迈出实际的步伐。以新松公司注册独立运行为标志,研究所投资的高技术公司开始与研究所主体分离,并市场化运营。
2000年-2020年新松、机科昆船艾吉威华晓精密、嘉腾驰众远能井源欧铠斯坦德迦智智伟达六维佳顺三丰厚达等公司主要研发磁条导航技术以外的惯性导航技术,激光导航技术,视觉导航技术,高精度UWB室内外定位系统技术,万物互联技术等与AGV技术相融

AGV的优点

(1)自动化程度高

由计算机,电控设备,激光反射板,激光3DSLAM,视觉3DSLAM,传感器,算法等控制。

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【根据电池的设计决定工作时间的长短】未来也可以无线充电,一边工作一边充电。

(3)美观,提高观赏度,从而提高企业的形象

(4)方便,快捷,小巧,灵活,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。

综合分析AGV技术的发展,我们不难分析出国内外AGV有两种发展模式:第一种是以欧美国家为代表的全自动AGV技术,这类技术追求AGV的自动化,几乎完全不需要人工的干预,路径规划和生产流程复杂多变,能够运用在几乎所有的搬运场合。这些AGV功能完善,技术先进,同时为了能够采用模块化设计,降低设计成本,提高批量生产的标准,欧美的AGV放弃了对外观造型的追求,采用大部件组装的形式进行生产。系列产品的覆盖面广:各种驱动模式,各种导引方式,各种移载机构应有尽有,系列产品的载重量可从50kg到以上百吨以上。由于技术的不断提升,未来大吨位的AGV需求量会大增,不过由于国内配套体系不健全,核心的销售价格仍然居高不下。此类产品在国内有为数不多的企业可以生产,技术水平与国际水平相当。第二种是以日本为代表的简易型AGV技术——或只能称其为AGC(AutomatedGuidedCart),该技术追求的是简单实用,极力让用户在最短的时间内收回投资成本,这类AGV在日本和台湾企业应用十分广泛,从数量上看,日本生产的大多数AGV属于此类产品(AGC)。该类产品完全结合简单的生产应用场合(单一的路径,固定的流程),AGC只是用来进行搬运,并不刻意强调AGC的自动装卸功能,在导引方面,多数只采用简易的磁带导引方式。由于日本的基础工业发达,AGC生产企业能够为其配置上几乎简单得不能再简单的功能器件,使AGC的成本几乎降到了极限。这种AGC在日本80年代就得到了广泛应用,2002到2003年达到应用的顶峰。由于该产品技术门槛较低,目前国内已有多家企业可生产此类产品。

AGV系统构成

曾有国外专家对AGV控制系统需解决的主要问题做了恰当的比喻:Where am I?(我在哪里?)Where am I going?(我要去哪里?)How can I get there?(我怎么去?),这三个问题归纳起来分别就是AGV控制系统中的三个主要技术:AGV的导航(NavigATIon),AGV的路径规划(Layoutdesigning),AGV的导引控制(Guidance)。为了能够解决好这些问题,AGV系统的构成也必然复杂。

AGV控制系统分为地面(上位)控制系统、车载(单机)控制系统及导航/导引系统,其中,地面控制系统指AGV系统的固定设备,主要负责任务分配,车辆调度,路径(线)管理,交通管理,自动充电等功能;车载控制系统在收到上位系统的指令后,负责AGV的导航计算,导引实现,车辆行走,装卸操作等功能;导航/导引系统为AGV单机提供系统绝对或相对位置及航向。

AGV系统是一套复杂的控制系统,加之不同项目对系统的要求不同,更增加了系统的复杂性,因此,系统在软件配置上设计了一套支持AGV项目从路径规划、流程设计、系统仿真(Simulation)到项目实施全过程的解决方案。上位系统提供了可灵活定义AGV系统 流程的工具,可根据用户的实际需求来规划或修改路径或系统流程;而下位系统也提供了可供用户定义不同AGV功能的编程语言。

地面控制系统





AGV地面控制系统(StationarySystem)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: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。

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