AGV作為自動(dòng)化運(yùn)輸搬運(yùn)的重要工具,在工業(yè)物流領(lǐng)域很吃香。agv自動(dòng)搬運(yùn)小車能夠使用地板上的標(biāo)記或電線,或者使用視覺或激光導(dǎo)引進(jìn)行自動(dòng)移動(dòng),無需駕駛員就可以在不同的制造站點(diǎn)和倉庫站點(diǎn)之間移動(dòng)。AGV是實(shí)現(xiàn)完整的物料搬運(yùn)解決方案的復(fù)雜機(jī)器,它可以提高效率和生產(chǎn)率,并減少人工成本和產(chǎn)品損壞。
AGV的分類:
AGV可以根據(jù)導(dǎo)航導(dǎo)引技術(shù)的不同及負(fù)載作業(yè)方式的不同來進(jìn)行分類(本文中我們都將用“導(dǎo)引“這個(gè)詞,導(dǎo)航和導(dǎo)引其實(shí)還是有區(qū)別的,大部分的AGV類型比如磁導(dǎo),光導(dǎo),慣性導(dǎo)都只能算是導(dǎo)引,而非導(dǎo)航)
導(dǎo)引技術(shù)作為AGV的核心技術(shù)之一,對(duì)于AGV技術(shù)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。導(dǎo)引技術(shù)是指AGV根據(jù)路徑偏移量來控制速度和轉(zhuǎn)向角,從而保證AGV精確行駛到目標(biāo)點(diǎn)的位置的過程。主要涉及的技術(shù)要點(diǎn)有: 定位,環(huán)境感知,地圖建模,路徑規(guī)劃等。AGV在工作過程中,只有精確地定位自身所處的位置才能有效進(jìn)行作業(yè)。
按照導(dǎo)引技術(shù)的不同可以將AGV分為以下幾類:
電磁感應(yīng)導(dǎo)引 - 這種類型是早期的AGV導(dǎo)引方式之一,目前來說技術(shù)比較成熟。實(shí)施的時(shí)候需要在地下埋設(shè)金屬線,AGV通過車載電磁傳感器感應(yīng)金屬線發(fā)出的磁信號(hào)來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)引。原理簡(jiǎn)單,不受聲光干擾,成本低,埋藏的金屬線不易損壞。但是后期的擴(kuò)展和更改路線不易,且容易受到金屬等磁性物質(zhì)的干擾。
磁導(dǎo)引 - 與電磁感應(yīng)導(dǎo)引的原理類似,通過在地面上鋪設(shè)磁帶/磁條的形式來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)引,工作時(shí)AGV底部磁性傳感器會(huì)根據(jù)磁信號(hào)來實(shí)時(shí)保證正確的運(yùn)行路徑。這種導(dǎo)引技術(shù)靈活性比電磁感應(yīng)導(dǎo)引相對(duì)較高一些,因?yàn)橹匦落佋O(shè)磁帶進(jìn)行二次變更相對(duì)較容易。但是這種方式下AGV也只能沿磁帶行走,也容易受磁性物質(zhì)干擾。磁帶鋪設(shè)在地面上,也容易受到損毀,需定期維護(hù)。
二維碼導(dǎo)引 - 這種方式是通過鋪設(shè)二維碼,AGV車載攝像頭掃描解析二維碼獲取實(shí)時(shí)坐標(biāo)。二維碼導(dǎo)引方式也是目前市面上最常見的AGV導(dǎo)引方式,這種方式相對(duì)靈活,鋪設(shè)和改變路徑也比較方便,不過二維碼也是易磨損,需要定期維護(hù)。
慣性導(dǎo)引 - 這種方式是在AGV上安裝陀螺儀,用陀螺儀來控制方向,用車輪編碼器計(jì)算行駛距離,從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)引。慣性導(dǎo)引優(yōu)點(diǎn)是成本低,但這種導(dǎo)引方式缺點(diǎn)也特別明顯,陀螺儀使用久了會(huì)存在誤差,而且誤差會(huì)累積增大,直到丟失位置。所以通常在使用慣性導(dǎo)引時(shí)需要加上磁點(diǎn)定位,或者也可以和上面的二維碼導(dǎo)引技術(shù)組合使用,兩個(gè)二維碼之間的盲區(qū)可以使用慣性導(dǎo)引,AGV通過二維碼時(shí)利用二維碼導(dǎo)引重新校正位置,確保行進(jìn)路線的準(zhǔn)確性。
激光導(dǎo)引 - 這種方式的原理是在AGV行駛路線上安裝位置精確的反射板,AGV的車載激光傳感器會(huì)在行走時(shí)發(fā)出激光束,激光束被多組反射板反射回來,接收器接收反射回來的激光并記錄其角度值,通過三角測(cè)量可以計(jì)算出AGV的準(zhǔn)確坐標(biāo)。它的優(yōu)勢(shì)在于無需地面定位設(shè)施(電線,磁條,二維碼),靈活度高,缺點(diǎn)是制造成本高,對(duì)環(huán)境要求較為苛刻。
SLAM激光導(dǎo)引(自然導(dǎo)引) - 這是一種無需使用反射板的激光導(dǎo)引方式,而是通過工作場(chǎng)景中的自然環(huán)境比如柱子,墻面等作為定位參照物以實(shí)現(xiàn)定位和導(dǎo)引。AGV通過用激光照射目標(biāo)并用傳感器測(cè)量反射光來測(cè)量到目標(biāo)的距離,然后使用激光返回時(shí)間和波長(zhǎng)的差異來制作目標(biāo)的2D或3D數(shù)字表示,描繪出地圖。所以這種方式需要厲害的算法來支持。在具有明確的輪廓和固定結(jié)構(gòu)的環(huán)境中可以選擇這種導(dǎo)引方式的AGV。相比上面的激光導(dǎo)引,它的優(yōu)勢(shì)是制造成本較低,無需反射板。
上面你提到的SLAM是Simultaneous Localization And Mapping的簡(jiǎn)稱,我們從這個(gè)名稱可以看出SLAM AGV是能夠繪制環(huán)境地圖并將其自身定位在該地圖中。
視覺導(dǎo)引 - 這種導(dǎo)引方式是通過車載視覺攝像頭實(shí)時(shí)采集運(yùn)行區(qū)域的圖像信息,首先操作區(qū)域的參考圖像需要記錄并存儲(chǔ)在車輛內(nèi)存中,然后AGV在運(yùn)行過程中獲取實(shí)時(shí)圖像信息后根據(jù)其與參考圖像的相對(duì)位置進(jìn)行計(jì)算,以此來進(jìn)行定位和導(dǎo)引。視覺導(dǎo)引具有高靈活性,而且不需要安裝電線、磁帶、反射器等硬件,適用范圍廣和成本低,但是目前技術(shù)成熟度一般。
光導(dǎo)引 - 采用這種方式我們需要將特殊膠帶貼在地上或者是將特殊化學(xué)涂料噴涂在路徑上,這種涂料可能是肉眼看不見的,但是小車底部有紫外線燈,照射到涂料會(huì)發(fā)光,小車通過發(fā)光的涂料來導(dǎo)引。
我們?cè)賮砜纯锤鶕?jù)負(fù)載作業(yè)方式的不同AGV有哪些分類:
叉夾式 - 這一類其實(shí)是導(dǎo)引式的叉車/夾車/抱車,可以理解成自動(dòng)駕駛的叉車/夾車/抱車。該類型的AGV可以自動(dòng)拾取負(fù)載或卸下負(fù)載。以叉車式AGV來說,它可以將其叉子定位到任何高度來將貨物存放到貨架上去。
牽引式 - 車頭拉車廂的方式。具有更高的吞吐量,這種方式可以牽引多種類和多個(gè)數(shù)量貨物車。適用于產(chǎn)品移動(dòng)距離很長(zhǎng)的地方,可在建筑物之間或室外進(jìn)行移動(dòng)。
搬運(yùn)式 - 這一類從可承載負(fù)載的小到大可以分為輕負(fù)載式搬運(yùn),單元負(fù)載式搬運(yùn),托盤卡車式搬運(yùn)。
輕負(fù)載搬運(yùn) - 一般適用于小零件移動(dòng),能在非常小的、緊要的區(qū)域進(jìn)行操作。
單元負(fù)載搬運(yùn) - 配備允許單元負(fù)載運(yùn)輸?shù)募装?,并且通常自?dòng)進(jìn)行負(fù)載裝卸,裝卸方式有有滾軸式,舉升式等。
托盤卡車式搬運(yùn) - 運(yùn)送較大負(fù)載,一般需要人為來裝卸負(fù)載。
定制的 - 用于移動(dòng)特殊負(fù)載,比如造紙企業(yè),移動(dòng)卷紙的時(shí)候因?yàn)榫砑埿螤畹奶厥庑孕枰厥獾难b載方式才能運(yùn)輸
其實(shí)按照用途的不同,還有其它種類的AGV,比如有專門用于裝配線的AGV,小車會(huì)裝載著產(chǎn)品,在工位之間順序移動(dòng),每到一個(gè)工位的位置操作員會(huì)對(duì)AGV上面的產(chǎn)品進(jìn)行組裝,這樣一次移動(dòng)直至完成品,然后AGV卸掉完成品繼續(xù)回到出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行下一個(gè)產(chǎn)品的組裝。
AGV解決方案的組成部分:
說完AGV的分類我們?cè)賮砜纯匆粋€(gè)完整的AGV解決方案都包含哪些部分。
車輛 - 提供物體移動(dòng)的機(jī)器
控制系統(tǒng) - 包括主控系統(tǒng)(地面控制系統(tǒng))和車載控制系統(tǒng),一個(gè)系統(tǒng)中可以有一個(gè)車輛,也可以有100個(gè)或更多??刂葡到y(tǒng)可以最大限度地提高車輛流量,從而最大限度地提高整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)載移動(dòng)。如果要將控制系統(tǒng)程序細(xì)分的話有包括訂單處理程序,流量處理程序,導(dǎo)引程序,通訊程序,模擬程序,診斷程序等。
控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé):
分配車輛物料移動(dòng)請(qǐng)求(一般以工單形式從其他系統(tǒng)分開過來)
交通控制,車輛調(diào)度
監(jiān)視和控制所有外部輸入和輸出(比如電池充電,負(fù)載傳感器等)
與其他系統(tǒng)進(jìn)行通訊(比如ERP,MES,WMS系統(tǒng)等),一般AGV系統(tǒng)需要提供接口給其他系統(tǒng)調(diào)用以觸發(fā)任務(wù)。
系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控和報(bào)警
生成報(bào)告,分析性能
(如果是簡(jiǎn)單的一套AGV, 也有可能沒有控制系統(tǒng),比如單輛磁條導(dǎo)引小車往返于兩個(gè)固定的點(diǎn),無需地面控制系統(tǒng),只需要簡(jiǎn)單的車載控制系統(tǒng)來執(zhí)行導(dǎo)引)。
通訊 - 控制系統(tǒng)主要通過無線網(wǎng)絡(luò)與所有AGV車輛進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊,通訊數(shù)據(jù)包括有關(guān)移動(dòng),充電水平,使用情況,診斷,位置,任務(wù)等信息。
用戶界面 - 用于用戶監(jiān)視和供用戶進(jìn)行支持AGV系統(tǒng)的各類操作,用戶界面包括AGV車輛上的和計(jì)算機(jī)上的。
電池 - 自動(dòng)導(dǎo)引車由電池供電,目前市場(chǎng)上使用于AGV的電池技術(shù)有很多種類。
充電器 - 充電方式有兩種,一是自身電量低于某個(gè)值時(shí)小車會(huì)自動(dòng)引導(dǎo)到特定位置,操作人員手動(dòng)更換上可用的電池,同時(shí)將更換下來的電池進(jìn)行充電。二是自動(dòng)引導(dǎo)至充電樁自動(dòng)充電,這種方法下AGV會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)自身電量一旦低于某個(gè)值會(huì)發(fā)送充電請(qǐng)求給控制系統(tǒng),控制系統(tǒng)給予反饋后小車自動(dòng)引導(dǎo)到充電設(shè)施進(jìn)行自動(dòng)充電。
除了上面主要的幾樣組成部分其實(shí)還有驅(qū)動(dòng)裝置,導(dǎo)向裝置,安全裝置等。
AGV的用途:
舉幾個(gè)在制造和倉儲(chǔ)領(lǐng)域的應(yīng)用:
各種物料/原材料的運(yùn)輸
半成品移動(dòng)
成品移動(dòng)
托盤移動(dòng)
在裝配過程中的應(yīng)用
殘料廢料移動(dòng)
零件或工具的自動(dòng)交付
集裝箱移動(dòng)
揀選
除了這些,還有其它一些專業(yè)應(yīng)用,比如游樂設(shè)施移動(dòng),清潔車移動(dòng),人員輸送移動(dòng)等
實(shí)施AGV的好處:
首先要說的是,雖然實(shí)施AGV時(shí)前期需要一定的資本投入,但由于維護(hù)費(fèi)用低,且節(jié)省勞動(dòng)力成本,具有較大的經(jīng)濟(jì)潛力
降低人工成本
自動(dòng)導(dǎo)引車以24/7全天候運(yùn)行,減少了勞動(dòng)力需求,降低了勞動(dòng)力成本。
提高生產(chǎn)力
可靠且可預(yù)測(cè)的AGV可以按時(shí),高度準(zhǔn)確地交付物品。在整個(gè)制造執(zhí)行過程中能夠做到即時(shí)交付。
降低運(yùn)營成本
與叉車相比,AGV總體維護(hù)成本要低。由于AGV無人駕駛,因此可以在無照明的環(huán)境中運(yùn)行,降低能耗。
擁有更高的靈活性
AGV的行進(jìn)路徑可以輕松修改,以適應(yīng)制造和運(yùn)輸環(huán)境的變化。
可以輕松地與現(xiàn)有系統(tǒng)和設(shè)備集成,實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。
減少損害
AGV可以降低設(shè)施和產(chǎn)品損壞的風(fēng)險(xiǎn)。它們由計(jì)算機(jī)控制,可消除人為錯(cuò)誤,并精確地拾取和放置負(fù)載。
更加安全
機(jī)器換人,可以減少因危險(xiǎn)環(huán)境而發(fā)生的人員事故,減少人工運(yùn)送物料時(shí)因叉車駕駛員失誤或者作業(yè)環(huán)境中的盲點(diǎn)而導(dǎo)致的事故。
AGV裝有安全功能,包括激光保險(xiǎn)杠和其他傳感器,可在撞擊前檢測(cè)障礙物,從而觸發(fā)AGV減速或停止,因此消除了與人員的碰撞。它們的行進(jìn)速度和路線通常限制在指定的路徑或區(qū)域內(nèi)。
其他安全功能:包括聲音,閃爍的燈光和緊急停止。
提升庫存管控能力
可以與倉庫管理系統(tǒng)(WMS)集成在一起,以進(jìn)行庫存管理。
可以通過RFID或條形碼閱讀器識(shí)別庫存。
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