工廠全自動(dòng)小車（AGV）功能與應(yīng)用摘要：隨著隨著信息、電子電工、機(jī)械設(shè)計(jì)制造等技術(shù)的進(jìn)步發(fā)展，AGV技術(shù)更是進(jìn)步神速，它正以更好的性能和更低的成本向大家走來。在工廠、倉庫、車間的貨物、物料搬運(yùn)過程中，且不說歐洲、美國和日本等發(fā)達(dá)國家的人力資源成本非常高，單說我國人口紅利消失，人工成本近幾年也水漲船高，所以AGV的使用在各行各業(yè)都比較流行的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：AGV小車控制系統(tǒng)車輛管理系統(tǒng)（VMS）AGV無人駕駛自動(dòng)處理解決了一些不適合人們生產(chǎn)或工作的特殊環(huán)境問題，主要在一些危險(xiǎn)行業(yè)，比如核材料、危險(xiǎn)品(農(nóng)藥、有毒物質(zhì)、腐蝕性物品、生物制品、易燃易爆物品)等。在核電站和用于儲(chǔ)存的核輻射的場所，AGV被用來運(yùn)輸貨物和避免危險(xiǎn)的輻射。還有就是強(qiáng)度大、有安全要求的行業(yè)，在鋼鐵工廠中，AGV用于輸送爐料，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。再就是人類不適合的作用，比如黑暗環(huán)境下的工作等，一個(gè)典型例子就是電影倉庫中，AGV可以在黑暗的環(huán)境中提供材料和半成品，這是人類所不能及的。一、AGV小車主要設(shè)計(jì)內(nèi)容：西馬克自動(dòng)卷材運(yùn)輸系統(tǒng)是為鋼，鋁，銅工業(yè)特殊研制。系統(tǒng)是不需要司機(jī)參與的全自動(dòng)行車操作系統(tǒng)。主要內(nèi)容：系統(tǒng)配有心軸類型的裝卸設(shè)備，因此能夠從十字轉(zhuǎn)門，固定的卷材鞍座，其他輸送帶或者拖車上小心的夾取卷材。在運(yùn)輸途中對(duì)卷材沒有損害。行走路徑的靈活設(shè)計(jì)。路線不需要隔離。激光自由導(dǎo)航主要技術(shù)參數(shù)：運(yùn)行速度1m/s加速度0.4m/s2緊急停止時(shí)間2.5s行走定位精度±15mm提升定位精度±10mm行走驅(qū)動(dòng)2x15KW轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)4x2x1.9KW提升驅(qū)動(dòng)1x15KW充電時(shí)間≤10min最大載荷量32T電池電壓288V單塊電池電壓2V電池使用周期8h導(dǎo)航激光圖1車間AGV行車二、AGV小車控制系統(tǒng)AGV小車是由一個(gè)基于激光計(jì)算，測距并且地圖存在電腦內(nèi)的導(dǎo)航系統(tǒng)控制。電腦地圖包含所有對(duì)A.G.V工作區(qū)域重要的點(diǎn)，尺寸和功能，如墻，轉(zhuǎn)運(yùn)點(diǎn)，交通區(qū)域。這個(gè)設(shè)施布局和有效地路線規(guī)劃能保證A.G.V通過最理想的路線到達(dá)指定點(diǎn)。在A.G.V行走時(shí)，基于已覆蓋距離(測距)來決定當(dāng)前位置。安裝在行駛和旋轉(zhuǎn)單元的傳感器測量已覆蓋的距離和已移動(dòng)的轉(zhuǎn)向有可能因?yàn)檐囕喆蚧?，不平坦的路面等?dǎo)致的任何與指定路線的偏差，都會(huì)有激光-計(jì)算來自動(dòng)修正。通過CVC600控制軟件連接NT8000、激光數(shù)據(jù)傳感器、操作手柄并且與變頻器、編碼器控制系統(tǒng)相連接組成整個(gè)控制系統(tǒng)。對(duì)AGV小車進(jìn)行控制。具體見圖2。圖2AGV小車控制示意圖三、AGV小車安全設(shè)施A.G.V安全系統(tǒng)是根據(jù)最新的EC標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)并由德國專業(yè)機(jī)構(gòu)認(rèn)證。它的首要任務(wù)是保護(hù)人，其次也保護(hù)車輛不與放在行駛路徑上的障礙物發(fā)生碰撞。A.G.V裝備一個(gè)虛擬緩沖器系統(tǒng)。這個(gè)安全系統(tǒng)包含前后兩個(gè)方向各兩個(gè)激光傳感器(SICK)。這個(gè)虛擬緩沖器不但啟動(dòng)一個(gè)車輛的控制剎車，同時(shí)也會(huì)在與故障物發(fā)生可能的碰撞前停止車輛。虛擬緩沖器的掃描分成兩個(gè)區(qū)域：障礙物在第一個(gè)區(qū)域被檢測到，車輛開始減速，更換到低速運(yùn)行。當(dāng)障礙物在第二個(gè)區(qū)域被檢測到障礙物時(shí)，A.G.V原本的速度很慢，可以以有足夠多的時(shí)間來停止來避免碰撞。主要原因是激光傳感器（sick）可以自己設(shè)定掃描區(qū)域，并且傳感器的掃描區(qū)域特別大，障礙物能很早的被檢測到，對(duì)于普通的機(jī)械無掃描功能的緩沖器是一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)。因此通過對(duì)剎車過程的控制，系統(tǒng)具有更高的操作安全，剎車和其他機(jī)械部件能具有更少的磨損。圖3傳感測試除了激光系統(tǒng)之外，A.G.V提供所有面的壓力-敏感條，當(dāng)有物體直接碰撞該壓力敏感條時(shí)，小車會(huì)有急停信號(hào)，小車會(huì)立即停止。若發(fā)現(xiàn)有危險(xiǎn)情況發(fā)生時(shí)，操作人員或其它人員也可通過該壓力敏感條使其停止。急停也可以通過按下車輛上急停按鈕來產(chǎn)生。提供額外的傳感器系統(tǒng)用來保護(hù)車輛在主要的行駛方向上不與其他物件如天車的掛鉤等發(fā)生碰撞。若卷材在AGV小車上發(fā)生意外或者卷材規(guī)格不符合規(guī)定時(shí)，依然會(huì)觸發(fā)急停，使小車緊急停止。圖4控制邏輯四、車輛管理系統(tǒng)（VMS）在一個(gè)單獨(dú)的系統(tǒng)里運(yùn)行多個(gè)車輛需要一個(gè)監(jiān)督系統(tǒng)，名字是車輛管理系統(tǒng)(VMS)，這個(gè)控制系統(tǒng)，為智能運(yùn)輸工作和車隊(duì)管理控制特別研發(fā)，處理這些工作如通過通訊到車輛和通過無線電系統(tǒng)或無線局域網(wǎng)系統(tǒng)從車輛接收到的狀態(tài)信息來做的交通控制和運(yùn)輸車輛用來做路線計(jì)劃的工作區(qū)域布局的地圖在調(diào)試階段會(huì)優(yōu)化確認(rèn)并存儲(chǔ)在VMS系統(tǒng)中，如果后面有布局的更改，可以由我們的專家或者經(jīng)過培訓(xùn)的客戶人員來更改。這個(gè)給予系統(tǒng)很大的靈活性，經(jīng)過培訓(xùn)和授權(quán)的用戶可以對(duì)布局快速和方便的更改，這些更改包括增加和刪除停止點(diǎn)，變更優(yōu)先路線，定義障礙物等。布局的修改通過無線電或者無線局域網(wǎng)傳送到車輛并存儲(chǔ)在車輛的車載電腦。A.G.V系統(tǒng)正常的操作模式是全自動(dòng)模式，行走命令從主系統(tǒng)接收。在分布式層級(jí)理論下，如果主系統(tǒng)或者主系統(tǒng)鏈路(兩個(gè)系統(tǒng)之間的連接)發(fā)生故障，A.G.V可以通過獨(dú)立模式繼續(xù)操作。需要操作員介入來轉(zhuǎn)換和操作獨(dú)立模式。該系統(tǒng)下操作人員可以實(shí)時(shí)查看AGV小車的狀態(tài)，并且手動(dòng)可以刪除、修改、增加指令。報(bào)警信息可以在該界面上顯示。通過這個(gè)理論再下一級(jí)，車輛可以在半自動(dòng)模式下通過車載操作面板進(jìn)行手動(dòng)分配來操作車輛。操作本系統(tǒng)最基本的等級(jí)是維護(hù)模式，通過車輛上的手動(dòng)控制設(shè)備?？傊?，車輛控制有四種不同等級(jí)來保證最大的正常工作時(shí)間。A.G.V系統(tǒng)會(huì)在任何一個(gè)模式下繼續(xù)工作，因此提供最大的可靠性和消除單一的點(diǎn)故障模式。圖5總控圖五、車輛管理系統(tǒng)（VMS）軟件VMS軟件的模塊結(jié)構(gòu)提供子程序和模塊(如下圖)，提供為客戶特定應(yīng)用開發(fā)的起始點(diǎn)，因此在開發(fā)時(shí)，對(duì)體系結(jié)構(gòu)要有特別的注意。VMS系統(tǒng)包含兩個(gè)軟件程序：一個(gè)特定用戶界面和一個(gè)負(fù)責(zé)與外部系統(tǒng)，物流實(shí)行，車輛管理等通訊的內(nèi)部程序。圖形用戶界面管理所有的用戶與控制系統(tǒng)的交互。VMS可以支持多地點(diǎn)多用戶系統(tǒng)，通過增加購買電腦硬件和軟件(額外的授權(quán))來實(shí)現(xiàn)，本提案基于單用戶界面用戶界面提供運(yùn)輸需要分配的信息，如負(fù)載標(biāo)識(shí)，負(fù)載來源和目的，優(yōu)先級(jí)，狀態(tài)(如等待，忙碌和完成)和A.C.T（車輛ID已分配給這個(gè)工藝）。這個(gè)頁面同時(shí)允許用戶通過鍵盤介入來更改，增加或刪除運(yùn)輸請(qǐng)求。通過車輛上一個(gè)提示標(biāo)識(shí)，狀態(tài)(如就緒，忙碌，休眠，未空閑或者維護(hù))，最后已知停車點(diǎn)，電池信息，負(fù)載標(biāo)識(shí)的列表來提供詳細(xì)信息，顯示在行進(jìn)中的車輛，包括實(shí)際的帶載/空載狀態(tài)，每次VMS收到車輛信息后顯示刷新一次。六、運(yùn)輸設(shè)計(jì)流程1、充電管理：VMS同樣也管理車輛電池的充電，當(dāng)一個(gè)車輛的電池低于預(yù)設(shè)的最小值，A.C.T會(huì)通知VMS這個(gè)狀況，VMS會(huì)在這臺(tái)車完成了本次運(yùn)輸安排之后自動(dòng)將這臺(tái)車輛送至電池充電/電池更換站，充電完畢的車輛將會(huì)自動(dòng)回到任務(wù)中。在充電過程中AGV小車無法接受運(yùn)輸指令，但不影響其它AGV小車的運(yùn)行及接受指令。圖6現(xiàn)場調(diào)試2、運(yùn)輸設(shè)計(jì)流程：對(duì)于每一個(gè)運(yùn)輸需求，至少需要如下信息：來源，該位置為AGV小車空載去某個(gè)位置取卷材的位置。目的地，AGV小車載卷狀態(tài)下去某個(gè)地方存放卷材。優(yōu)先級(jí)，也就是運(yùn)輸需求的分別放件的優(yōu)先級(jí)。優(yōu)先級(jí)，接受指令的優(yōu)先級(jí)?？蛻舻?級(jí)電腦(主系統(tǒng))產(chǎn)生所有的工藝，并通過局域網(wǎng)提供給VMS。VMS通過TCP/IP協(xié)議從遠(yuǎn)程作業(yè)輸入接收這些工藝。此外，VMS允許手動(dòng)介入工藝分配和手動(dòng)添加額外的運(yùn)輸工藝。3、車輛通訊VMS和車輛之間的通訊是通過車間無線AP進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，每臺(tái)車在車間的每個(gè)行走的地方都必須能夠接收到無線AP信號(hào)，否則停止運(yùn)行。最少的需求是一個(gè)連接到VMS設(shè)備的基站，每