自动引导小车AGV的结构原理与功能.doc

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1、自动引导小车AGV的构造、原理与功能第 8 页一、AGV简介无人搬运车(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，具有平安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(electromagnetic path-following system)来设立其行进路线，电磁轨道贴在地板上，无人搬运车那么依循电磁轨道所带来的信息进展移动与动作。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

2、率高、构造简单、可控性强、平安性好等优势。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、道路与空间的限制。因此，在自动化物流系统中，最能充分地表达其自动性与柔性，实现高效、经济、灵活的无人化生产。二、AGV的构造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。1.地面控制系统

3、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单机进展任务分配，车辆管理，交通管理，通讯管理等。2.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与启动时间的调度运行；提供对任务的各种操作如启动、停顿、取消等。3.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行走时间最短原那么，计算AGV的最短行走路径，并控制指挥AGV的行走过程，及时下达装卸货与充电命令。4.交通管理根据AGV的物理尺寸大

4、小、运行状态与路径状况，提供AGV互相自动避让的措施，同时防止车辆互相等待的死锁方法与出现死锁的解除方法；AGV的交通管理主要有行走段分配与死锁报告功能。5.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。与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只与地面系统进展双向通信，AGV间不进展通信，地面控制系统采用轮询方式与多台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。6.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。三、A

5、GV的导航导引方式AGV之所以能够实现无人驾驶，导航与导引对其起到了至关重要的作用，随着技术的开展，目前能够用于AGV的导航/导引技术主要有以下几种：1.直接坐标 Cartesian Guidance用定位块将AGV的行驶区域分成假设干坐标小区域，通过对小区域的计数实现导引，一般有光电式将坐标小区域以两种颜色划分，通过光电器件计数与电磁式将坐标小区域以金属块或磁块划分，通过电磁感应器件计数两种形式，其优点是可以实现路径的修改，导引的可靠性好，对环境无特别要求。缺点是地面测量安装复杂，工作量大，导引精度与定位精度较低，且无法满足复杂路径的要求。2电磁导引Wire Guidance电磁导引是较为传

6、统的导引方式之一，目前仍被许多系统采用，它是在AGV的行驶路径上埋设金属线，并在金属线加载导引频率，通过对导引频率的识别来实现AGV的导引。其主要优点是引线隐蔽，不易污染与破损，导引原理简单而可靠，便于控制与通讯，对声光无干扰，制造本钱较低。缺点是路径难以更改扩展，对复杂路径的局限性大。3磁带导引 Magnetic Tape Guidance与电磁导引相近，用在路面上贴磁带替代在地面下埋设金属线，通过磁感应信号实现导引，其灵活性比拟好，改变或扩大路径较容易，磁带铺设简单易行，但此导引方式易受环路周围金属物质的干扰，磁带易受机械损伤，因此导引的可靠性受外界影响较大。4光学导引Optical Gu

7、idance在AGV的行驶路径上涂漆或粘贴色带，通过对摄像机采入的色带图象信号进展简单处理而实现导引，其灵活性比拟好，地面路线设置简单易行，但对色带的污染与机械磨损十分敏感，对环境要求过高，导引可靠性较差，精度较低。5激光导航Laser Navigation激光导引是在AGV行驶路径的周围安装位置准确的激光反射板，AGV通过激光扫描器发射激光束，同时采集由反射板反射的激光束，来确定其当前的位置与航向，并通过连续的三角几何运算来实现AGV的导引。此项技术最大的优点是，AGV定位准确；地面无需其他定位设施；行驶路径可灵活多变，能够适合多种现场环境，它是目前国外许多AGV生产厂家优先采用的先进导引方

8、式；缺点是制造本钱高，对环境要求较相对苛刻外界光线，地面要求，能见度要求等，不适合室外尤其是易受雨、雪、雾的影响。6惯性导航 Inertial Navigation惯性导航是在AGV上安装陀螺仪，在行驶区域的地面上安装定位块，AGV可通过对陀螺仪偏差信号角速率的计算及地面定位块信号的采集来确定自身的位置与航向，从而实现导引。此项技术在军方较早运用，其主要优点是技术先进，较之有线导引，地面处理工作量小，路径灵活性强。其缺点是制造本钱较高，导引的精度与可靠性与陀螺仪的制造精度及其后续信号处理密切相关。7GPS全球定位系统导航 Global Position System通过卫星对非固定路面系统中的

9、控制对象进展跟踪与制导，目前此项技术还在开展与完善，通常用于室外远距离的跟踪与制导，其精度取决于卫星在空中的固定精度与数量，以及控制对象周围环境等因素。由此开展出来的是iGPS室内GPS与dGPS用于室外的差分GPS，其精度要远远高于民用GPS，但地面设施的制造本钱是一般用户无法承受的。四、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承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

10、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。3.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。4.美观，提高欣赏度，从而提高企业的形象。5.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。五、AGV的应用领域1仓储业仓储业是AGV最早应用的场所。1954年世界上首台AGV在美国的South Carolina州的Mercury Motor Freight公司的仓库内投入运营，用于实现出入库货物的自动搬运。目前世界上约有2万台各种各样AGV运行在2100座大大小小仓库中。海尔集团于2000年

11、投产运行的开发区立体仓库中，9台AGV组成了一个柔性的库内自动搬运系统，成功地完成了每天23400的出入库货物与零部件的搬运任务。2制造业AGV在制造业的生产线中大显身手，高效、准确、灵活地完成物料的搬运任务。并且可由多台AGV组成柔性的物流搬运系统，搬运路线可以随着生产工艺流程的调整而及时调整，使一条生产线上能够制造出十几种产品，大大提高了生产的柔性与企业的竞争力。1974年瑞典的Volvo Kalmar轿车装配厂为了提高运输系统的灵活性，采用基于AGVS为载运工具的自动轿车装配线，该装配线由多台可装载轿车车体的AGVS组成，采用该装配线后，装配时间减少了20%，装配故障减小39%，投资回收

12、时间减小57%，劳动力减小了5%。目前，AGV在世界的主要汽车厂，如通用、丰田、克莱斯勒、群众等汽车厂的制造与装配线上得到了普遍应用。近年来，作为CIMS的根底搬运工具，AGV的应用深入到机械加工、家电生产、微电子制造、卷烟等多个行业，生产加工领域成为AGV应用最广泛的领域。3邮局、图书馆、港口码头与机场在邮局、图书馆、码头与机场等场合，物品的运送存在着作业量变化大，动态性强，作业流程经常调整，以及搬运作业过程单一等特点，AGV的并行作业、自动化、智能化与柔性化的特性能够很好的满足上式场合的搬运要求。瑞典于1983年在大斯得哥尔摩邮局、日本于1988年在东京多摩邮局、中国在1990年于上海邮政

13、枢纽开场使用AGV，完成邮品的搬运工作。在荷兰鹿特丹港口，50辆称为“yard tractors的AGV完成集装箱从船边运送到几百码以外的仓库这一重复性工作。4烟草、医药、食品、化工对于搬运作业有清洁、平安、无排放污染等特殊要求的烟草、医药、食品、化工等行业中，AGV的应用也受到重视。在国内的许多卷烟企业，如青岛颐中集团、玉溪红塔集团、红河卷烟厂、淮阴卷烟厂都应用了激光引导式AGV完成托盘货物的搬运工作。5危险场所与特种行业在军事上，以AGV的自动驾驶为根底集成其他探测与拆卸设备，可用于战场排雷与阵地侦察，英国军方正在研制的MINDER Recce是一辆侦察车，具有地雷探测、销毁及航路验证能力的自动型侦察车。在钢铁厂，AGV用于炉料运送，减轻了工人的劳动强度。在核电站与利用核辐射进展保鲜储存的场所，AGV用于物品的运送，防止了危险的辐射。在胶卷与胶片仓库，AGV可以在黑暗的环境中，准确可靠的运送物料与半成品。