自动导引车(AGV)快速指南

AGV简介

自动导向车辆，AGV，或机器人叉车是自动物料搬运的特殊应用。它是一个独立的搬运系统，在制造过程中提供物料的储存和运输。适用于在各装卸点之间搬运各种物料。为了提高生产线的灵活性和降低成本，动力通常由电池提供。该路径通常由埋在地板下的电线或地板表面的反光漆组成。车辆上的传感器引导车辆沿着电线或油漆行驶。

自动导引车是无人驾驶的，可以按照预定的路径或程序行驶，节省了劳动力，提高了效率。AGV的核心价值在于它能够促进物流规划、生产体验、控制逻辑和量产实施。经过多年的研发和现场验证，AGV技术已经发展到通过连接MRP和MES生产控制系统来执行物流搬运操作，以实现工业4.0的效率。

有哪些类型的AGV控制系统?

AGV控制系统(AGV系统或AGVS)中使用的三种主要技术是:导航、布局设计和制导。AGV控制系统分为以下三个部分:

• 地面控制系统(静止系统):
  AGV上位控制系统是AGV系统的核心。其主要功能是对AGV系统中的多台AGV机进行任务分配、车辆管理、交通管理、通信管理等。任务管理类似于计算机操作系统的进程管理，为AGV地面控制程序提供一个说明和执行环境，根据任务优先级和启动时间调度操作，对任务进行启动、停止、取消等各种操作。车辆管理是AGV管理的核心模块。根据物料搬运任务的要求，分配和调度AGV执行任务。计算AGV的最短行走次数和最短行走路径，控制AGV的行走过程，引导AGV及时进行装卸。根据AGV的物理大小、运行状态和路径条件，为AGV提供自动避让的交通管理，同时避免车辆相互等待的死锁。通信管理提供AGV地面控制系统、AGV单机地面监控系统、地面IO设备、车辆仿真系统和上位机之间的通信。AGV采用无线电通信方式，需要建立无线网络。每个AGV与地面系统通信，但AGV之间没有通信。 The ground control system uses TCP/IP, polling mode and multiple AGV communications with the ground monitoring system.
• 机载系统:
  机载系统是AGV的独立控制系统。接收上级系统的指令后，负责AGV的导航、引导、路线选择、车辆行驶、装卸作业。
  • 导航:单个AGV使用自己的导航设备来测量和计算其在全球坐标中的位置和航向。
  • 引导:单个AGV根据当前位置、航向和预设的理论轨迹计算下一个周期的速度值和转向角值。这是AGV运动的命令值。
  • 搜索:单台AGV根据上位系统的指令，通过计算预先选择要运行的路径，并将结果上报上位控制系统。能否运行由上位系统根据其他agv的位置决定。单个AGV的路径由实际工况决定，由多个路段组成。每个分段显示了该分段的起点和终点，以及该分段中AGV的行驶速度和转向信息。
  • 驾驶:单个AGV根据引导和路线选择信息的计算结果，通过伺服装置控制车辆的运行。
• 导航/引导模式及特点:
  目前用于帮助AGV实现无人驾驶、无人导航和无人制导的主要导航/制导技术包括:
  • 直角导向:使用定位块将AGV的行驶区域划分为几个小的坐标区域。引导是通过计算小区域来实现的。一般AGV采用光电或电磁磁带。优点是路径可修改，制导可靠，对环境无特殊要求。缺点是地面测量安装复杂，工作量大，制导精度和定位精度低，不能满足复杂路径的要求。
  • 导线导向:在AGV的驱动路径中嵌入金属导线，金属导线的导向频率控制AGV的导向。它的主要优点是铅是隐蔽的，所以不容易被污染或损坏。其指导原理简单可靠，易于控制和通信，不受声光干扰，制造成本低。缺点是路径难以改变和扩展，在复杂路径上有很大的局限性。
  • 磁带导引:与电磁导引一样，它在路径上使用胶带，而不是将金属导线埋在地下。制导是通过磁感应信号实现的。灵活性更好，更容易改变或扩展路径。胶带敷设简单易行，但这种制导方式容易受到回路周围金属材料的干扰，胶带容易受到机械损伤，因此制导的可靠性受外界影响较大。
  • 光学引导:在AGV的行驶路径上绘制或粘贴带状，通过对车上摄像机拍摄的带状图像信号进行简单处理，实现导航。灵活性较好，地面路线设置简单方便，但系统对污染和机械磨损非常敏感。环境要求高，制导可靠性差，精度低。
  • 激光导航:该系统在AGV的驱动路径周围使用精确的激光反射器。AGV通过激光扫描仪发射激光束，并收集反射器反射的激光束，以确定其当前位置和航向。利用三角函数计算实现AGV的制导。该技术的最大优势是AGV的精确定位;地面不需要其他定位设施，行驶路径可灵活多变，适用于多种现场环境。它是国外许多AGV制造商首选的先进制导方式，但缺点是制造成本高。由于其在相对恶劣的环境下的局限性，不适合户外使用。
  • 惯性导航:在AGV上安装陀螺仪，在行驶区域的地面上安装定位块，AGV通过计算陀螺仪的偏差信号(角速度)和地面定位块的数据信号来确定自身的位置。该技术广泛应用于军事领域，其主要优点是与有线制导相比技术先进，地面处理工作量低，路径灵活性强。缺点是制造成本高，制导的精度和可靠性与陀螺仪的制造精度及其后续信号处理密切相关。
  • 视觉导航:通过对AGV行驶区域内环境的图像识别来实现智能驾驶是一种极具潜力的导航技术。目前，还没有实用的AGV采用这种技术。但它预测，图像识别技术与激光制导技术的结合将使AGV准确可靠地实现导航、驾驶安全以及智能记忆识别。
  • 全球定位系统(GPS)导航:GPS使用卫星跟踪和引导非固定道路系统中的受控物体。这项技术仍在发展中。它通常用于户外长距离跟踪和制导。它的精度和控制能力取决于系统中卫星的固定精度和数量以及主体周围环境等其他因素。其结果是，iGPS和dGPS的精度远远高于民用GPS，但地面设施的制造成本是普通用户无法承担的。