AGV車(chē)

以電池為動(dòng)力源的工業(yè)車(chē)輛，自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)(Automated Guided Vehicle，簡(jiǎn)稱(chēng)AGV)，也稱(chēng)為自動(dòng)導(dǎo)向搬運(yùn)車(chē)、自動(dòng)引導(dǎo)搬運(yùn)車(chē)。

車(chē)輛介紹

自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)(AGV) 是采用自動(dòng)或人工方式裝載貨物，按設(shè)定的路線自動(dòng)行駛或牽引著載貨臺(tái)車(chē)至指定地點(diǎn)，再用自動(dòng)或人工方式裝卸貨物的工業(yè)車(chē)輛。按日本JISD6801的定義：AGV車(chē)是以電池為動(dòng)力源的一種自動(dòng)操縱行駛的工業(yè)車(chē)輛。自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)只有按物料搬運(yùn)作業(yè)自動(dòng)化、柔性化和準(zhǔn)時(shí)化的要求，與自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)、自動(dòng)裝卸系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和管理系統(tǒng)等構(gòu)成自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)系統(tǒng)(AGVS)才能真正發(fā)揮作用。計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)、并行與分布式處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)以及軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境的不斷發(fā)展，為AGV的研究與應(yīng)用提供了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。人工智能技術(shù)如理解與搜索、任務(wù)與路徑規(guī)劃、模糊與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的發(fā)展，使AGV向著智能化和自主化方向發(fā)展。AGV的研究與開(kāi)發(fā)集人工智能、信息處理、圖像處理為一體，涉及計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、信息通訊、機(jī)械設(shè)計(jì)和電子技術(shù)等多個(gè)學(xué)科，成為物流自動(dòng)化研究的熱點(diǎn)之一。
盡管對(duì)AGV的研究已有多年的歷史，但仍有多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)還有待提高和突破，以進(jìn)一步提高AGV的性能，降低制造成本和減少使用費(fèi)用。

發(fā)展歷史

·1953年，第一輛AGV
AGV扮演物料運(yùn)輸?shù)慕巧呀?jīng)50多年了。第一輛AGV誕生于1953年，它是由一輛牽引式拖拉機(jī)改造而成的，帶有車(chē)兜，在一間雜貨倉(cāng)庫(kù)中沿著布置在空中的導(dǎo)線運(yùn)輸貨物。到上世紀(jì)五十年代末到六十年代初期時(shí)，已有多種類(lèi)型的牽引式AGV用于工廠和倉(cāng)庫(kù)。
·1973年，沃爾沃裝配廠
1973年，位于瑞典卡爾馬市的沃爾沃裝配廠著手發(fā)展異步設(shè)備裝配線，來(lái)替代傳統(tǒng)的傳送帶式裝配線。至此，由計(jì)算機(jī)控制的裝配型AGV數(shù)量達(dá)到了280輛。
·20世紀(jì)70年代，首輛負(fù)載AGV
20世紀(jì)70年代中期，由于負(fù)載AGV的引入，AGV產(chǎn)業(yè)得到了第一次較大的發(fā)展。由于這些負(fù)載AGV能夠?yàn)槲锪咸幚眍I(lǐng)域提供多功能的服務(wù)而被廣泛接受，例如工廠里的工作站臺(tái)，傳送設(shè)備，以及控制系統(tǒng)和信息系統(tǒng)之間的連接等。目前，已經(jīng)有許多廠家制造的幾百個(gè)負(fù)載AGV系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)著。這些 AGV系統(tǒng)在倉(cāng)庫(kù)、工廠、作坊、醫(yī)院以及其它工商業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的運(yùn)用。
·智能地面和dumb小車(chē)
20世紀(jì)70年代，基本的導(dǎo)引技術(shù)是靠感應(yīng)埋在地下的導(dǎo)線產(chǎn)生的電磁頻率。通過(guò)一個(gè)叫做“地面控制器”的設(shè)備打開(kāi)或關(guān)閉導(dǎo)線中的頻率，從而指引AGV沿著預(yù)定的路徑行駛。由于AGV只是沿著地面上的信號(hào)行駛，所以被稱(chēng)為“dumb”，而AGV行駛的路徑是由智能的地面控制器決定的，因此，這一時(shí)期的系統(tǒng)被稱(chēng)為“智能地面”和“dumb小車(chē)”。
AGV上的傳感器將根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)度，選擇某一頻率的電磁信號(hào)為AGV提供導(dǎo)引。這項(xiàng)技術(shù)必須在地面埋設(shè)多條導(dǎo)線來(lái)處理交叉點(diǎn)或其它操作點(diǎn)。系統(tǒng)將給導(dǎo)線施加一定的電壓，使AGV按照預(yù)定的路徑行駛。例如，在一個(gè)交叉點(diǎn)必須設(shè)置3條獨(dú)立的導(dǎo)線。
這些第一代的導(dǎo)航電路在安裝上的花費(fèi)是昂貴的。因?yàn)樵贏GV所行駛的路徑上都需要在地面上開(kāi)槽，而且在彎道處，開(kāi)槽的軌跡必須符合AGV的轉(zhuǎn)彎半徑。很多系統(tǒng)都需要埋設(shè)4條導(dǎo)線——3條用于導(dǎo)航，1條用于通信。另外，導(dǎo)線中的導(dǎo)航信號(hào)經(jīng)常會(huì)受到周?chē)匿摻罨螂娮有盘?hào)的干擾。

·死估算能力
隨著電子技術(shù)和微處理器技術(shù)的不斷發(fā)展，AGV的應(yīng)用也越發(fā)廣泛。AGV變得更加智能化，而路徑卻沒(méi)有以前那么復(fù)雜了。其中，死估算的發(fā)展是最主要的突破之一。死估算這一術(shù)語(yǔ)描述的是AGV自主在地面行駛的能力。死估算的最大優(yōu)點(diǎn)是在交叉點(diǎn)不需要沿著AGV的轉(zhuǎn)彎半徑開(kāi)槽，AGV可以離開(kāi)導(dǎo)線，按照程序中設(shè)定的半徑轉(zhuǎn)彎，然后再繼續(xù)沿著導(dǎo)線行走。這樣，雖然在地面上仍然需要埋設(shè)多條導(dǎo)線，但是導(dǎo)線的安裝卻非常簡(jiǎn)單了。
·20世紀(jì)80年代，無(wú)線式導(dǎo)引
20世紀(jì)80年代末期，無(wú)線式導(dǎo)引技術(shù)引入到AGV系統(tǒng)中，例如利用激光和慣性進(jìn)行導(dǎo)引，這樣提高了AGV系統(tǒng)的靈活性和準(zhǔn)確性，而且，當(dāng)需要修改路徑時(shí)，也不必改動(dòng)地面或中斷生產(chǎn)。這些導(dǎo)引方式的引入，使得導(dǎo)引方式更加多樣化了。
·計(jì)算機(jī)的功能
隨著電子產(chǎn)品和計(jì)算機(jī)軟件等高科技產(chǎn)品的快速發(fā)展，降低了微電腦和微電子器件的成本，毫無(wú)疑問(wèn)，這對(duì)AGV的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。AGV系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)用于存儲(chǔ)指令、做出判斷以及執(zhí)行程序等。實(shí)際上，幾乎所有目前由人工控制的物料處理過(guò)程，都可以由AGV來(lái)完成。AGV能夠合理安排生產(chǎn)時(shí)序，保存產(chǎn)品清單，管理系統(tǒng)明細(xì)，以及控制多種類(lèi)型的機(jī)械系統(tǒng)的所有操作。
·應(yīng)用與控制
AGV的應(yīng)用從最初的傳統(tǒng)式定向配送，迅猛地發(fā)展到擁有機(jī)器人接口的、由復(fù)雜的計(jì)算機(jī)控制的汽車(chē)裝配線領(lǐng)域。AGV能夠成為一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，也可以集成到其它系統(tǒng)中，或者成為各個(gè)相對(duì)獨(dú)立的自動(dòng)化生產(chǎn)區(qū)之間的紐帶。最初的AGV只用于在水平方向上搬運(yùn)放在托盤(pán)上的物料，而目前對(duì)于AGV的設(shè)計(jì)和應(yīng)用已經(jīng)像工業(yè)機(jī)器人一樣多種多樣了。
·AGV的制造
市場(chǎng)對(duì)AGV需求量可以由AGV生產(chǎn)廠家的增長(zhǎng)數(shù)量來(lái)衡量。上世紀(jì)70年代末起，美國(guó)只有不到6家AGV生產(chǎn)廠家，AGV的型號(hào)也不過(guò)3種。隨著對(duì)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的日益重視，到了1990年，全世界的AGV生產(chǎn)廠家達(dá)到40多個(gè)，車(chē)型也超過(guò)了15種。隨著科技的發(fā)展，將推動(dòng)未來(lái)AGV的革新。而AGV使用數(shù)量的日益增長(zhǎng)，反過(guò)來(lái)又促進(jìn)了在AGV研發(fā)上加大投資力度。

發(fā)展應(yīng)用

1953年，美國(guó)Barrett Electric公司制造了世界上第1臺(tái)采用埋線電磁感應(yīng)方式跟蹤路徑的自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)，也被稱(chēng)作“無(wú)人駕駛牽引車(chē)”。20世紀(jì)60年代和70年代初，AGV仍采用這種導(dǎo)向方式。但是，20世紀(jì)70年代中期，具有載貨功能的AGV在歐洲得到了應(yīng)用并被引入到美國(guó)。這些自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)主要用于自動(dòng)化倉(cāng)貯系統(tǒng)和柔性裝配系統(tǒng)的物料運(yùn)輸。在20世紀(jì)70年代和80年代初，AGV的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大而且工作條件也變得多樣化，因此，新的導(dǎo)向方式和技術(shù)得到了更廣泛的研究與開(kāi)發(fā)[6]。在最近的10—15年里，各種新型AGV被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。單元式AGV主要用于短距離的物料運(yùn)輸并與自動(dòng)化程度較高的加工設(shè)備組成柔性生產(chǎn)線。例如，自動(dòng)導(dǎo)向叉車(chē)用于倉(cāng)儲(chǔ)貨物的自動(dòng)裝卸和搬運(yùn)；小型載貨式AGV用于辦公室信件的自動(dòng)分發(fā)和電子行業(yè)的裝配平臺(tái)。除此以外，AGV還用于搬運(yùn)體積和重量都很大的物品，尤其是在汽車(chē)制造過(guò)程中用多個(gè)載貨平臺(tái)式AGV組成移動(dòng)式輸送線，構(gòu)成整車(chē)柔性裝配生產(chǎn)線。最近，小型AGV應(yīng)用更為廣泛，而且以長(zhǎng)距離不復(fù)雜的路徑規(guī)劃為主。AGV從僅由大公司應(yīng)用，正向小公司單臺(tái)應(yīng)用轉(zhuǎn)變，而且其效率和效益更好。

20世紀(jì)80年代中期，57%的AGV用于汽車(chē)制造業(yè)，而在西德則高達(dá)64%。汽車(chē)制造業(yè)仍然是AGV的主要應(yīng)用領(lǐng)域。另外，根據(jù)對(duì)國(guó)外公司物料搬運(yùn)系統(tǒng)裝備類(lèi)型的統(tǒng)計(jì)，采用自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)、有軌搬運(yùn)車(chē)、起重機(jī)、輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)、懸掛運(yùn)輸機(jī)的分別占41%、29%、9%、10%和11%。
AGV在我國(guó)的研究及應(yīng)用起步較晚。20世紀(jì)70年代后期，北京起重運(yùn)輸機(jī)械研究所研制了三輪式AGV。80年代后期，北京機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化研究所為二汽研制了應(yīng)用在立體化倉(cāng)庫(kù)中的AGV，沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所為金杯汽車(chē)公司研制了汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配用的AGV。90年代，清華大學(xué)國(guó)家CIMS工程中心將從國(guó)外引進(jìn)的AGV成功地應(yīng)用于EIMS的實(shí)驗(yàn)研究；清華大學(xué)計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用系研制了用于郵政中心的AGV；昆明航舶設(shè)備研究所研制了激光導(dǎo)向式AGV以及吉林工業(yè)大學(xué)智能車(chē)輛課題組為汽車(chē)裝配線研制了視覺(jué)導(dǎo)向AGV等。
目前國(guó)產(chǎn)AGV在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用主要在汽車(chē)裝配線行業(yè)，歐美AGV在國(guó)內(nèi)主要應(yīng)用在卷煙行業(yè)。國(guó)內(nèi)AGV技術(shù)激光導(dǎo)航器等關(guān)鍵部件還是需要進(jìn)口。

AGV應(yīng)用行業(yè)

·倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)
倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)是AGV最早應(yīng)用的場(chǎng)所。目前世界上約有2萬(wàn)臺(tái)各種各樣AGV 運(yùn)行在2100座大大小小倉(cāng)庫(kù)中。據(jù)了解，海爾集團(tuán)于2000年投產(chǎn)運(yùn)行的開(kāi)發(fā)區(qū)立體倉(cāng)庫(kù)中，曾應(yīng)用9臺(tái)AG V組成了一個(gè)柔性的庫(kù)內(nèi)自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)，成功地完成了每天23400的出入庫(kù)貨物和零部件的搬運(yùn)任務(wù)。
·制造業(yè)
AGV 在制造業(yè)的生產(chǎn)線中則大顯身手，高效、準(zhǔn)確、靈活地完成物料的搬運(yùn)任務(wù)。并且可由多臺(tái)AGV組成柔性的物流搬運(yùn)系統(tǒng)，搬運(yùn)路線可以隨著生產(chǎn)工藝流程的調(diào)整而及時(shí)調(diào)整，使一條生產(chǎn)線上能夠制造出十幾種產(chǎn)品，大大提高了生產(chǎn)的柔性和企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。目前，AGV在世界的主要汽車(chē)廠，如通用、豐田、克萊斯勒、大眾等汽車(chē)廠的制造和裝配線上得到了普遍應(yīng)用。
AGV在港口運(yùn)輸中的應(yīng)用
·郵局、圖書(shū)館、港口碼頭和機(jī)場(chǎng)
在郵局、圖書(shū)館、碼頭和機(jī)場(chǎng)等場(chǎng)合，物品的運(yùn)送存在著作業(yè)量變化大，動(dòng)態(tài)性強(qiáng)，作業(yè)流程經(jīng)常調(diào)整，以及搬運(yùn)作業(yè)過(guò)程單一等特點(diǎn)，AGV的 并行作業(yè)、自動(dòng)化、智能化和柔性化的特性能夠很好地滿(mǎn)足上市場(chǎng)合的搬運(yùn)要求。
·煙草、醫(yī)藥、食品、化工
對(duì)于搬運(yùn)作業(yè)有清潔、安全、無(wú)排放污染等特殊要求的煙草、醫(yī)藥、食品、化工等行業(yè)中，AGV的應(yīng)用也受到重視。在國(guó)內(nèi)的許多卷煙企業(yè)，如青島頤中集團(tuán)、玉溪 紅塔集團(tuán)、紅河卷煙廠、淮陰卷煙廠，應(yīng)用激光引導(dǎo)式AGV完成托盤(pán)貨物的搬運(yùn)工作。
·危險(xiǎn)場(chǎng)所和特種行業(yè)
在軍事上，以AGV的自動(dòng)駕駛為基礎(chǔ)集成其他 探測(cè)和拆卸設(shè)備，可用于戰(zhàn)場(chǎng)排雷和陣地偵察。在鋼鐵廠，AGV用于爐料運(yùn)送，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。在核電站和利用核輻射進(jìn)行保鮮儲(chǔ)存的場(chǎng)所，AGV用于物品的運(yùn)送，避免了危險(xiǎn)的輻射。在膠卷和膠片倉(cāng)庫(kù)，AGV可以在黑暗的環(huán)境中，準(zhǔn)確可靠的運(yùn)送物料和半成品。

車(chē)輛特點(diǎn)

1、運(yùn)行路徑和目的地可以由管理程序控制，機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)。而且某些導(dǎo)向方式的線路變更十分方便靈活，設(shè)置成本低。 2、工位識(shí)別能力和定位精度高，具有與各種加工設(shè)備協(xié)調(diào)工作的能力。在通訊系統(tǒng)的支持和管理系統(tǒng)的調(diào)度下，可實(shí)現(xiàn)物流的柔性控制。
3、載物平臺(tái)可以采用不同的安裝結(jié)構(gòu)和裝卸方式，能滿(mǎn)足不同產(chǎn)品運(yùn)送和加工的需要。因此，物流系統(tǒng)的適應(yīng)能力強(qiáng)。
4、可裝備多種聲光報(bào)警系統(tǒng)，能通過(guò)車(chē)載障礙探測(cè)系統(tǒng)在碰撞到障礙物之前自動(dòng)停車(chē)。當(dāng)其列隊(duì)行駛或在某一區(qū)域交叉運(yùn)行時(shí)，具有避免相互碰撞的自控能力，不存在人為差錯(cuò)。因此，AGVS比其他物料搬運(yùn)系統(tǒng)更安全。
5、AGV組成的物流系統(tǒng)不是永久性的，而是在給定的區(qū)域內(nèi)設(shè)置。與傳統(tǒng)物料輸送系統(tǒng)在車(chē)間內(nèi)固定設(shè)置且不易變更相比，該物流系統(tǒng)的設(shè)置柔性強(qiáng)，并可以充分利用人行通道和叉車(chē)通道，從而改善車(chē)間地面利用率。
6、與其他物料輸送方式相比，初期投資大，但可以大幅度降低運(yùn)行費(fèi)用，特別是在產(chǎn)品類(lèi)型和工位較多時(shí)。AGV在國(guó)內(nèi)限制發(fā)展的原因就是價(jià)格太貴，一般行業(yè)無(wú)法接受。

導(dǎo)向方法技術(shù)

AGV的導(dǎo)向方式不僅決定著由其組成的物流系統(tǒng)的柔性，也影響著系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和組態(tài)費(fèi)用。直到20世紀(jì)80年代，埋線電磁感應(yīng)導(dǎo)向技術(shù)仍然只是可選擇的導(dǎo)向技術(shù)之一。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，以及AGV導(dǎo)向技術(shù)的多樣化和導(dǎo)向方式的多元化，使AGV的性能進(jìn)一步提高并能適應(yīng)更復(fù)雜的工作環(huán)境，應(yīng)用也更為廣泛。 導(dǎo)向方法
分類(lèi) 按信息的來(lái)源 按線路的形式
方式 外導(dǎo)式 內(nèi)導(dǎo)式 有線式 無(wú)線式
方法 電磁導(dǎo)向
超聲導(dǎo)向
激光導(dǎo)向
光學(xué)導(dǎo)向
標(biāo)線導(dǎo)向 坐標(biāo)識(shí)別
慣性導(dǎo)向
自主導(dǎo)航
電磁線路
磁帶線路
色帶線路
網(wǎng)格線路
標(biāo)線線路 超聲導(dǎo)向
激光導(dǎo)向
坐標(biāo)識(shí)別
慣性導(dǎo)向
自主導(dǎo)航
根據(jù)AGV導(dǎo)向信息的來(lái)源，導(dǎo)向方式可分為外導(dǎo)式和內(nèi)導(dǎo)式。前者是指在車(chē)輛運(yùn)行路徑上設(shè)置導(dǎo)向信息媒體(如帶有變頻感應(yīng)電磁場(chǎng)的導(dǎo)線、磁帶或色帶等)，由車(chē)上的傳感器檢測(cè)導(dǎo)向信息的特性(如頻率、磁場(chǎng)強(qiáng)度、光強(qiáng)度等)，再將此信息經(jīng)過(guò)處理，控制車(chē)輛沿導(dǎo)向路線行駛。后者是指在車(chē)輛上預(yù)先設(shè)定運(yùn)行路徑坐標(biāo)，在車(chē)輛運(yùn)行中實(shí)時(shí)檢測(cè)車(chē)輛當(dāng)前位置坐標(biāo)并與預(yù)先設(shè)定值相比較，控制車(chē)輛的運(yùn)行方向，即采用所謂的坐標(biāo)定位原理。另外，根據(jù)AGV導(dǎo)向線路的形式，導(dǎo)向方式又可分為有線式和無(wú)線式。外導(dǎo)式中的超聲導(dǎo)向、激光導(dǎo)向和光學(xué)導(dǎo)向可以稱(chēng)為標(biāo)志反射法，內(nèi)導(dǎo)式方法可以稱(chēng)為參考位置設(shè)定法。

導(dǎo)向技術(shù)

在上述各種導(dǎo)向方法中，所采用的導(dǎo)向技術(shù)主要有電磁感應(yīng)技術(shù)、激光檢測(cè)技術(shù)、超聲檢測(cè)技術(shù)、光反射檢測(cè)技術(shù)、慣性導(dǎo)航技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)和坐標(biāo)識(shí)別技術(shù)等。
1、電磁感應(yīng)技術(shù)
在AGV運(yùn)行路徑上，開(kāi)設(shè)1條寬5mm、深約15mm的敷線槽，并將導(dǎo)線通以5～30kHz的交變電流形成沿導(dǎo)線擴(kuò)展的交變磁場(chǎng)。車(chē)上對(duì)稱(chēng)設(shè)置2個(gè)電磁傳感器，利用電磁感應(yīng)原理，通過(guò)檢測(cè)電磁信號(hào)的強(qiáng)度，引導(dǎo)車(chē)輛沿埋設(shè)的路線行駛。
電磁導(dǎo)向方式的工作原理
電磁導(dǎo)向分單頻制和多頻制導(dǎo)向。前者是在整個(gè)線路上通以單頻率電流，通過(guò)通斷電流信號(hào)控制運(yùn)行。這種方式要求設(shè)置集中控制站，并在各線路的交叉和分支處裝設(shè)傳感標(biāo)志和分支路段的通斷接口。后者是在每個(gè)環(huán)線或分支路線上通以不同頻率的電磁信號(hào)，AGV接收到相應(yīng)頻率的電磁信號(hào)時(shí)才能運(yùn)行。此導(dǎo)向方法可靠性高，但是對(duì)地面的平整度要求高，改變運(yùn)行路徑困難。
除變頻電磁感應(yīng)埋線導(dǎo)向外，還有磁場(chǎng)強(qiáng)度固定的磁帶和磁釘導(dǎo)向方式，其導(dǎo)向原理也是通過(guò)車(chē)上對(duì)稱(chēng)設(shè)置的2個(gè)電磁傳感器檢測(cè)車(chē)輛相對(duì)運(yùn)行路徑的偏離程度來(lái)引導(dǎo)車(chē)輛。
2、激光檢測(cè)技術(shù)
AGV實(shí)時(shí)接收固定設(shè)置的3點(diǎn)定位激光信號(hào)，通過(guò)計(jì)算測(cè)定其瞬時(shí)位置和運(yùn)行方向，然后與設(shè)定的路徑進(jìn)行比較，以引導(dǎo)車(chē)輛運(yùn)行。
激光導(dǎo)向智能車(chē)
激光檢測(cè)技術(shù)的導(dǎo)向與定位精度較高，且提供了任意路徑規(guī)劃的可能性。但成本高，傳感器和發(fā)射或反射裝置的安裝復(fù)雜，位置計(jì)算也復(fù)雜。
3、光學(xué)檢測(cè)技術(shù)
采用光學(xué)檢測(cè)技術(shù)引導(dǎo)AGV的運(yùn)行方向，一般是在運(yùn)行路徑上鋪設(shè)1條具有穩(wěn)定反光率的色帶。車(chē)上設(shè)有光源發(fā)射和接收反射光的光電傳感器，通過(guò)對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行比較，調(diào)整車(chē)輛的運(yùn)行方向。
光學(xué)帶反射方式的工作原理
4、超聲檢測(cè)技術(shù)
超聲檢測(cè)技術(shù)是利用墻面或類(lèi)似物體對(duì)超聲波的反射信號(hào)進(jìn)行定位導(dǎo)向，因而在特定的環(huán)境下可以提高路徑的柔性。同時(shí)由于不需要設(shè)置反射鏡面，也降低了導(dǎo)向成本。但是，當(dāng)運(yùn)行環(huán)境的反射情況比較復(fù)雜時(shí)，應(yīng)用還十分困難。
5、慣性導(dǎo)航技術(shù)
采用陀螺儀檢測(cè)AGV的方位角并根據(jù)從某一參考點(diǎn)出發(fā)所測(cè)定的行駛距離來(lái)確定當(dāng)前位置，通過(guò)與已知的地圖路線進(jìn)行比較來(lái)控制AGV的運(yùn)動(dòng)方向和距離，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)向。
6、圖像識(shí)別技術(shù)
采用圖像識(shí)別技術(shù)有2種方法，其一就是利用CCD系統(tǒng)動(dòng)態(tài)攝取運(yùn)行路徑周?chē)h(huán)境圖像信息，并與擬定的運(yùn)行路徑周?chē)h(huán)境圖像數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息進(jìn)行比較，從而確定當(dāng)前位置及對(duì)繼續(xù)運(yùn)行路線做出決策。這種方法不要求設(shè)置任何物理路徑，因此，在理論上是最佳的柔性導(dǎo)向。
但實(shí)際應(yīng)用還存在問(wèn)題，主要是實(shí)時(shí)性差和運(yùn)行路徑周?chē)h(huán)境信息庫(kù)的建立困難。其二就是標(biāo)識(shí)線圖像識(shí)別方法，它是在AGV運(yùn)行所經(jīng)過(guò)的地面上畫(huà)1條標(biāo)識(shí)明顯的導(dǎo)向標(biāo)線，利用CCD系統(tǒng)動(dòng)態(tài)攝取標(biāo)線圖像并識(shí)別出AGV相對(duì)于標(biāo)線的方向和距離偏差，以控制車(chē)輛沿著設(shè)定的標(biāo)線運(yùn)行。
7、坐標(biāo)檢測(cè)技術(shù)
采用微型電子坐標(biāo)傳感器通過(guò)對(duì)電磁場(chǎng)的測(cè)量可以確定傳感器相對(duì)于起始點(diǎn)的2個(gè)轉(zhuǎn)角，即橫擺角和俯仰角。由于1個(gè)傳感器只能測(cè)量出相對(duì)于起始點(diǎn)的方位角，不能給出車(chē)輛運(yùn)行距離，即不能確定當(dāng)前位置。因此，需要采用雙坐標(biāo)傳感器進(jìn)行定位。
AGV測(cè)角與定位原理
測(cè)量時(shí)，首先確定2個(gè)已知距離為L(zhǎng)的參考點(diǎn)A和B，為便于計(jì)算，以其中1點(diǎn)為起點(diǎn)。當(dāng)車(chē)輛運(yùn)行到C點(diǎn)時(shí)，可以測(cè)出2個(gè)坐標(biāo)傳感器分別相對(duì)于A、B點(diǎn)的角度α和β利用三角測(cè)量原理，由A點(diǎn)的坐標(biāo)可以計(jì)算出C點(diǎn)的位置為
x=ytgα
y=L/(tgα+ctgβ)
利用坐標(biāo)傳感器可以實(shí)現(xiàn)AGV沿預(yù)先規(guī)劃的路徑運(yùn)行。但是微型電子坐標(biāo)傳感器受電磁場(chǎng)的干擾較大。因此，遠(yuǎn)距離運(yùn)行時(shí)的定位精度較低。

自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)的技術(shù)分析與評(píng)價(jià)

AGV與其他物料搬運(yùn)方式相比有很多優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)在導(dǎo)向柔性、空間利用、運(yùn)行安全性以及使用費(fèi)用等方面。
1、可靠度
對(duì)國(guó)外十幾家AGV公司27個(gè)系列產(chǎn)品所采用的主要導(dǎo)向技術(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，電磁感應(yīng)、慣性導(dǎo)航、光學(xué)檢測(cè)、位置設(shè)定、激光檢測(cè)、圖像識(shí)別所占比例分別為 32.3%、27.8%、16.9%、13.8%、7.69%和1.54%。
其中，電磁感應(yīng)導(dǎo)向技術(shù)的應(yīng)用比例最高，這表明該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)十分成熟。而機(jī)器視覺(jué)導(dǎo)向技術(shù)應(yīng)用較少，說(shuō)明該項(xiàng)技術(shù)還需要深入研究和不斷完善。另外，自主導(dǎo)航技術(shù)仍然處在研究階段，還有許多技術(shù)問(wèn)題需要解決。
2、適應(yīng)能力
適應(yīng)能力是指AGV運(yùn)行時(shí)所經(jīng)過(guò)地面的整潔程度、空間無(wú)障礙程度以及光電干擾程度對(duì)導(dǎo)向技術(shù)的限制。由于不同的導(dǎo)向技術(shù)對(duì)應(yīng)用環(huán)境的要求不同，因此，某種導(dǎo)向方法的實(shí)際應(yīng)用有可能受到限制。
對(duì)于有線式導(dǎo)向技術(shù)，如埋線感應(yīng)、光學(xué)導(dǎo)向和機(jī)器視覺(jué)等，環(huán)境要求主要是地面的平整和清潔程度。除了埋線電磁感應(yīng)式對(duì)地面的清潔程度要求較低外，其他幾種方式都要求較高。但電磁和磁帶導(dǎo)向方式對(duì)地面的平整程度要求較高。
對(duì)于無(wú)線式所采用的激光導(dǎo)向技術(shù)而言，環(huán)境要求主要是空間的無(wú)障礙程度。這是由于該種方法要在AGV運(yùn)行所經(jīng)過(guò)空間的特定位置處設(shè)置反射鏡面。因此，需要提供足夠的掃描空間，避免其他物體的干擾。
慣性導(dǎo)向和坐標(biāo)識(shí)別導(dǎo)向技術(shù)對(duì)運(yùn)行環(huán)境沒(méi)有太多的要求。
3、路徑柔性
由AGV組成的物料搬運(yùn)系統(tǒng)有良好的柔性，但不同的導(dǎo)向技術(shù)其路徑柔性有很大差別。
無(wú)線式導(dǎo)向方法可以在很短的時(shí)間內(nèi)改變運(yùn)行路徑，其中有些方法只需改變控制軟件實(shí)現(xiàn)運(yùn)行路徑的變更。而有線式導(dǎo)向方法的路徑柔性相對(duì)較差，其中電磁感應(yīng)埋線導(dǎo)向技術(shù)導(dǎo)向路徑的變更最困難，成本較高。
4、運(yùn)行速度
AGV的運(yùn)行速度受導(dǎo)向技術(shù)的影響很大，主要取決于對(duì)導(dǎo)向路徑識(shí)別的實(shí)時(shí)性。所采用的導(dǎo)向技術(shù)對(duì)路徑的識(shí)別能力(如檢測(cè)精確性、實(shí)時(shí)性和抗干擾性等)直接影響運(yùn)行速度。
有線式導(dǎo)向方法識(shí)別路徑的速度快、實(shí)時(shí)性好，而無(wú)線式導(dǎo)向方法相對(duì)較差。
5、導(dǎo)向穩(wěn)定程度
導(dǎo)向穩(wěn)定程度是指為使AGV沿著規(guī)定的路線行駛單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)行糾偏轉(zhuǎn)向控制的次數(shù)和幅度。由于AGV在運(yùn)行過(guò)程中，受某種因素的影響不可避免地產(chǎn)生偏離運(yùn)動(dòng)路徑的狀態(tài)，因此為了保證運(yùn)行方向必須對(duì)車(chē)輛進(jìn)行轉(zhuǎn)向控制，引起車(chē)輛沿曲線運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致車(chē)輛擺動(dòng)，甚至轉(zhuǎn)向振蕩。
一般來(lái)講，有線式導(dǎo)向方法對(duì)路徑的跟蹤能力強(qiáng)，行駛穩(wěn)定性好，AGV沿著規(guī)定路線行駛的穩(wěn)定程度高。
6、定停精度
定停精度是指AGV在停車(chē)時(shí)與預(yù)定位置的偏差，它由方向偏差和距離偏差2部分組成。在物料搬運(yùn)過(guò)程中，AGV應(yīng)能在所要求的工位或貨位上與自動(dòng)裝卸機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確對(duì)接。定停精度是一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)。
定停精度受導(dǎo)向技術(shù)的直接影響并且和控制技術(shù)相關(guān)。用標(biāo)線圖像識(shí)別技術(shù)不僅能識(shí)別路徑標(biāo)線，而且還可以識(shí)別停車(chē)標(biāo)識(shí)信息，一次柔性定停精度可以達(dá)到±5mm。電磁感應(yīng)埋線式導(dǎo)向技術(shù)的一次柔性定停精度為±20mm，而采用其他導(dǎo)向技術(shù)時(shí)，一般需要輔以二次剛性定位措施才能達(dá)到定停精度的要求。
國(guó)外先進(jìn)的AGV制作廠家，導(dǎo)線定位定靠精度可以達(dá)到±2mm，激光定位?？烤瓤梢赃_(dá)到±10mm。
7、信息容量
任何一種導(dǎo)向技術(shù)都以能獲取定位信息為前提，但不同的導(dǎo)向技術(shù)所獲取的相關(guān)信息的容量有很大差別。采用圖像識(shí)別技術(shù)不僅可以獲得路徑信息，而且還可以獲得工位編碼，加速、減速和停車(chē)標(biāo)識(shí)等控制信息，獲取的信息容量大，可提高路徑導(dǎo)向及控制柔性。
8、技術(shù)成本
導(dǎo)向技術(shù)的技術(shù)成本包括二個(gè)方面，即制造成本和使用費(fèi)用。一般來(lái)講，無(wú)線式導(dǎo)向方法的制造成本較高，而有線式導(dǎo)向方法的使用費(fèi)用較高。
AGV是工廠及倉(cāng)儲(chǔ)物料搬運(yùn)自動(dòng)化的主要裝備之一，而導(dǎo)向技術(shù)決定著由AGV組成的物流系統(tǒng)的柔性。在所述的各種導(dǎo)向技術(shù)中，電磁感應(yīng)埋線式導(dǎo)向技術(shù)最成熟，使用可靠；無(wú)線式導(dǎo)向技術(shù)成本較高，但路徑設(shè)置和變更簡(jiǎn)單方便，使用費(fèi)用低；有線式導(dǎo)向技術(shù)對(duì)地面的平整和清潔程度要求較高，其中電磁感應(yīng)埋線式導(dǎo)向技術(shù)的路徑設(shè)置和變更復(fù)雜，使用費(fèi)用高；標(biāo)線圖像識(shí)別技術(shù)所能獲取的信息容量大，路徑設(shè)置和變更簡(jiǎn)單方便，導(dǎo)向控制柔性好，定停精度高，是一種具有廣泛應(yīng)用前景的導(dǎo)向技術(shù)。

研究狀態(tài)發(fā)展

五十年代，第一臺(tái)自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)是由Barrett電子公司在美國(guó)開(kāi)發(fā)成功，但在六十年代和七十年代AGV技術(shù)主要在歐洲得到發(fā)展。八十年代，發(fā)展中心又轉(zhuǎn)移到美國(guó)。目前在國(guó)內(nèi)AGV的應(yīng)用剛剛開(kāi)始，并逐漸開(kāi)始推廣，總體上相當(dāng)于國(guó)外八，九十年代的水平。但從應(yīng)用的行業(yè)分析，分布面非常廣闊，有汽車(chē)工業(yè)，飛機(jī)制造業(yè)，家用電器行業(yè)，煙草行業(yè)，機(jī)械加工，倉(cāng)庫(kù)，郵電部門(mén)等。這說(shuō)明AGV在我國(guó)有一個(gè)潛在的廣闊市場(chǎng)。
隨著社會(huì)科技的發(fā)展和市場(chǎng)需求水平的提高，AGV 技術(shù)也有其自身的主要發(fā)展方向：
·AGV的市場(chǎng)正向二極化方向發(fā)展，一個(gè)是向自動(dòng)化程度高的高檔市場(chǎng)發(fā)展；另一個(gè)是向流通領(lǐng)域、辦公室等大多數(shù)人為接點(diǎn)的低檔市場(chǎng)發(fā)展。
·AGV正向多導(dǎo)向方式、智能化發(fā)展。
要求現(xiàn)預(yù)定的搬運(yùn)計(jì)劃，發(fā)揮無(wú)人搬運(yùn)車(chē)的優(yōu)勢(shì)，關(guān)鍵取決于導(dǎo)向系統(tǒng)。電磁導(dǎo)向方式是最先開(kāi)發(fā)的AGV導(dǎo)向方式，目前應(yīng)用的范圍最為廣泛。但由于電磁導(dǎo)向方式的缺點(diǎn)，相繼出現(xiàn)了光學(xué)導(dǎo)向方式，磁石導(dǎo)向方式，激光導(dǎo)向，標(biāo)記追蹤導(dǎo)向及圖象傳感器導(dǎo)向方式等。多種導(dǎo)向方式充分體現(xiàn)了無(wú)人搬運(yùn)系統(tǒng)高柔性，高效率，高可靠性，低成本的發(fā)展特點(diǎn)，并正向智能化方向發(fā)展，使AGV技術(shù)達(dá)到新水平。
·對(duì)AGV 進(jìn)行工程可行性分析驗(yàn)證時(shí)，愈來(lái)愈多的使用系統(tǒng)仿真方法。專(zhuān)用仿真語(yǔ)言將使用戶(hù)使用方便，仿真費(fèi)用將不斷降低，一般仿真系統(tǒng)包括有彩色圖形輸入與顯示系統(tǒng)，仿真處理機(jī)和仿真語(yǔ)言。
·AGV/AGV模塊化設(shè)計(jì)研究，由于不同的AGV/AGV之間有許多的模塊的功能是相同的，因此為了能夠適應(yīng)不同的使用要求和縮短新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，最好是采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，將AGV的各功能模塊設(shè)計(jì)成不同的系列，再根據(jù)具體的使用要求進(jìn)行組合。
·AGV系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)愈來(lái)愈多地具有跟蹤物料和存儲(chǔ)信息的功能，以支持“準(zhǔn)時(shí)制”生產(chǎn)，以便允許與AGV間或任何其他控制器進(jìn)行通信。
·把AGV和移動(dòng)機(jī)器人的能夠進(jìn)行靈活操作的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，使之具有更高的科技含量和取得更前沿的應(yīng)用。
·AGV在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用將繼續(xù)增長(zhǎng)，并進(jìn)入生活服務(wù)行業(yè)，其中包括辦公室、醫(yī)院、賓館、郵政部門(mén)、超級(jí)市場(chǎng)和高爾夫球場(chǎng)等。

系統(tǒng)發(fā)展

AGV自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)系統(tǒng)的發(fā)展有50多年的歷史。迄今為止，其各項(xiàng)技術(shù)不斷得到改進(jìn)，性能不斷提高。導(dǎo)向技術(shù)從最初的電磁導(dǎo)向，到光學(xué)磁帶識(shí)別，再到激光反射測(cè)角定位，不斷進(jìn)步，提高了AGV自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)行程路徑的柔性化以及定位的精度。針對(duì)不同的應(yīng)用需求，出現(xiàn)了各種不同的移載技術(shù)，比如推挽式、牽引式、前叉式和后叉式等。相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)和電池技術(shù)也發(fā)展很快。車(chē)載計(jì)算機(jī)的硬軟件功能的不斷升級(jí)使得自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)控制系統(tǒng)的智能化程度不斷提高?，F(xiàn)在的AGV自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)向，自動(dòng)行駛，優(yōu)化路線，自動(dòng)作業(yè)，交通管理，車(chē)輛調(diào)度，安全避碰，自動(dòng)充電以及自動(dòng)診斷等操作，甚至可以從網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線或紅外線接收客戶(hù)指令。由于AGV自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)的定制化特點(diǎn)，模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)也在不斷推廣和實(shí)施。因此，AGV自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)系統(tǒng)的性能從智能化、信息化、柔性化、敏捷化、節(jié)能化和綠色化等方面不斷提高。
物料的裝卸搬運(yùn)是物流過(guò)程中發(fā)生頻率高，耗用時(shí)間長(zhǎng)，所需費(fèi)用大的作業(yè)活動(dòng)。為了降低成本并提高效率，AGV自動(dòng)搬運(yùn)技術(shù)的實(shí)施勢(shì)在必行，因此受到越來(lái)越多的關(guān)注。在眾多的搬運(yùn)技術(shù)中，因?yàn)樽詣?dòng)導(dǎo)向車(chē)的優(yōu)越性，使其成為實(shí)現(xiàn)物料自動(dòng)搬運(yùn)的最佳解決方案。自動(dòng)導(dǎo)向車(chē)系統(tǒng)可以應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域，典型的應(yīng)用是在裝配線、倉(cāng)儲(chǔ)和揀選系統(tǒng)以及柔性生產(chǎn)系統(tǒng)中，對(duì)企業(yè)提高生產(chǎn)效率、降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高企業(yè)的生產(chǎn)管理水平起到了顯著的作用。

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