無人搬運車(AutomatedGuidedVehicle,簡稱AGV),指裝備有電磁或光學等自動導引裝置,能夠沿規定的導引路徑行駛,具有安全保護以及各種移載功能的運輸車,工業應用中不需駕駛員的搬運車,以可充電之蓄電池為其動力來源。一般可透過電腦來控制其行進路線以及行為,或利用電磁軌道(electromagneticpath-followingsystem)來設立其行進路線,電磁軌道黏貼於地板上,無人搬運車則依循電磁軌道所帶來的訊息進行移動與動作。
AGV以輪式移動為特征,較之步行、爬行或其它非輪式的移動機器人具有行動快捷、工作效率高、結構簡單、可控性強、安全性好等優勢。與物料輸送中常用的其他設備相比,AGV的活動區域無需鋪設軌道、支座架等固定裝置,不受場地、道路和空間的限制。因此,在自動化物流系統中,最能充分地體現其自動性和柔性,實現高效、經濟、靈活的無人化生產。
50年代AGV 已在歐洲推廣應用,多種類型的牽引式AGV已用于工廠和倉庫;
60年代將計算機技術用于AGV 系統控制與管理;
70年代基本的導引技術是靠感應埋在地下的導線產生的電磁頻率。通過一個叫做“地面控制器”的設備打開或關閉導線中的頻率,從而指引AGV沿著預定的路徑行駛。AGV 應用范圍不斷擴大,1973年,位于瑞典卡爾馬市的沃爾沃裝配廠著手BJ311型激光導引運輸車操作使用說明書發展異步設備裝配線,來替代傳統的傳送帶式裝配線,至此,由計算機控制的裝配型AGV 數量達到了280 輛;
80年代無線式導引技術引入到AGV系統中,例如利用激光和慣性和磁條和視覺進行導引,這樣提高了AGV 系統的靈活性和準確性,而且,當需要修改路徑時,也不必改動地面或中斷生產。這些導引方式的引入,使得導引方式更加多樣化了。AGV 隨計算機技術的發展而發展,成本降低,性能先進,普及迅速,已形成新的產業;
90年代全世界的AGV 生產廠家達到幾百家個,車型也超過了上百種。AGV 進入高智能化,數字化,網絡化,信息化時代。
國內AGV發展史
(磁導航傳感器=磁導航產品=磁導傳感器=地標傳感器=站點傳感器=磁傳感器=磁導航=導航傳感器=導航地標磁條)
歷史沿革
1958年–1962年 | 中國科學院沈陽自動化研究所籌建時期。先后經歷了遼寧電子技術研究所自動化(903)專業、中國科學院遼寧分院自動化研究所、中國科學院東北工業自動化研究所等階段。 |
1968年–1970年 | 業務工作由國防科委第十五研究院代管。 |
1970年7月 | 回歸中國科學院。 |
1972年8月 | 名稱確定為“中國科學院沈陽自動化研究所”。 |
1958年–1978年 | 主要研究方向為自動化技術、計算機應用、光電跟蹤系統、數控技術等。 |
1984年 | 依托沈陽自動化研究所建設的國家機器人示范工程正式啟動。 |
1989年 | 建立中國科學院機器人學開放實驗室。 |
1996年 | 依托機器人示范工程建立機器人技術國家工程研究中心。 |
1997年 | 中國科學院開展研究所分類定位試點工作,沈陽自動化研究所成為全院首批獲得批準進行分類定位的單位之一,定位為先進制造與自動化領域高技術研究與開發基地型研究所。 |
1999年 | 作為首批12個試點單位之一,率先成為中國科學院知識創新工程試點,開始全面啟動知識創新工程試點工作。 |
1979年–1998年 | 主要研發領域是:以機器人技術為主導方向,發展自動控制技術、高精度電視跟蹤技術、工程自動化總體技術。 |
2000年 | 建立沈陽新松機器人自動化股份有限公司,工業機器人產業化邁出實際的步伐。以新松公司注冊獨立運行為標志,研究所投資的高技術公司開始與研究所主體分離,并市場化運營。 |
2000年-2020年 | 新松、機科、昆船、艾吉威、華曉精密、嘉騰、馳眾、遠能、井源、歐鎧、斯坦德、迦智、智偉達、六維、佳順、三豐、厚達等公司主要研發磁條導航技術以外的慣性導航技術,激光導航技術,視覺導航技術,高精度UWB室內外定位系統技術,萬物互聯技術等與AGV技術相融 |
AGV的優點
(1)自動化程度高
由計算機,電控設備,激光反射板,激光3DSLAM,視覺3DSLAM,傳感器,算法等控制。
當車間某一環節需要輔料時,由工作人員向計算機終端輸入相關信息,計算機終端再將信息發送到中央控制室,由專業的技術人員向計算機發出指令,在電控設備的合作下,這一指令最終被AGV接受并執行——將輔料送至相應地點。
(2)充電自動化
當AGV小車的電量即將耗盡時,它會向系統發出請求指令,請求充電(一般技術人員會事先設置好一個值),在系統允許后自動到充電的地方"排隊"充電。
另外,AGV小車的電池壽命很長(10年以上),并且每充電15分鐘可工作4h左右【根據電池的設計決定工作時間的長短】未來也可以無線充電,一邊工作一邊充電。
(3)美觀,提高觀賞度,從而提高企業的形象
(4)方便,快捷,小巧,靈活,減少占地面積;生產車間的AGV小車可以在各個車間穿梭往復。
綜合分析AGV技術的發展,我們不難分析出國內外AGV有兩種發展模式:第一種是以歐美國家為代表的全自動AGV技術,這類技術追求AGV的自動化,幾乎完全不需要人工的干預,路徑規劃和生產流程復雜多變,能夠運用在幾乎所有的搬運場合。這些AGV功能完善,技術先進,同時為了能夠采用模塊化設計,降低設計成本,提高批量生產的標準,歐美的AGV放棄了對外觀造型的追求,采用大部件組裝的形式進行生產。系列產品的覆蓋面廣:各種驅動模式,各種導引方式,各種移載機構應有盡有,系列產品的載重量可從50kg到以上百噸以上。由于技術的不斷提升,未來大噸位的AGV需求量會大增,不過由于國內配套體系不健全,核心的銷售價格仍然居高不下。此類產品在國內有為數不多的企業可以生產,技術水平與國際水平相當。第二種是以日本為代表的簡易型AGV技術——或只能稱其為AGC(AutomatedGuidedCart),該技術追求的是簡單實用,極力讓用戶在最短的時間內收回投資成本,這類AGV在日本和臺灣企業應用十分廣泛,從數量上看,日本生產的大多數AGV屬于此類產品(AGC)。該類產品完全結合簡單的生產應用場合(單一的路徑,固定的流程),AGC只是用來進行搬運,并不刻意強調AGC的自動裝卸功能,在導引方面,多數只采用簡易的磁帶導引方式。由于日本的基礎工業發達,AGC生產企業能夠為其配置上幾乎簡單得不能再簡單的功能器件,使AGC的成本幾乎降到了極限。這種AGC在日本80年代就得到了廣泛應用,2002到2003年達到應用的頂峰。由于該產品技術門檻較低,目前國內已有多家企業可生產此類產品。
AGV系統構成
曾有國外專家對AGV控制系統需解決的主要問題做了恰當的比喻:Where am I?(我在哪里?)Where am I going?(我要去哪里?)How can I get there?(我怎么去?),這三個問題歸納起來分別就是AGV控制系統中的三個主要技術:AGV的導航(Navigation),AGV的路徑規劃(Layoutdesigning),AGV的導引控制(Guidance)。為了能夠解決好這些問題,AGV系統的構成也必然復雜。
AGV控制系統分為地面(上位)控制系統、車載(單機)控制系統及導航/導引系統,其中,地面控制系統指AGV系統的固定設備,主要負責任務分配,車輛調度,路徑(線)管理,交通管理,自動充電等功能;車載控制系統在收到上位系統的指令后,負責AGV的導航計算,導引實現,車輛行走,裝卸操作等功能;導航/導引系統為AGV單機提供系統絕對或相對位置及航向。
AGV系統是一套復雜的控制系統,加之不同項目對系統的要求不同,更增加了系統的復雜性,因此,系統在軟件配置上設計了一套支持AGV項目從路徑規劃、流程設計、系統仿真(Simulation)到項目實施全過程的解決方案。上位系統提供了可靈活定義AGV系統 流程的工具,可根據用戶的實際需求來規劃或修改路徑或系統流程;而下位系統也提供了可供用戶定義不同AGV功能的編程語言。
地面控制系統
AGV地面控制系統(StationarySystem)即AGV上位控制系統,是AGV系統的核心。其主要功能是對AGV系統(AGVS)中的多臺AGV單機進行任務分配,車輛管理,交通管理,通訊管理等。
任務管理:AGV地面控制程序的解釋執行環境;提供根據任務優先級和啟動時間的調度運行;提供對任務的各種操作如啟動、停止、取消等。
車輛管理:AGV管理的核心模塊,它根據物料搬運任務的請求,分配調度AGV執行任務,根據AGV行走時間最短原則,計算AGV的最短行走路徑,并控制指揮AGV的行走過程,及時下達裝卸貨和充電命令。
交通管理:AGV的物理尺寸大小、運行狀態和路徑狀況,提供AGV互相自動避讓的措施,同時避免車輛互相等待的死鎖方法和出現死鎖的解除方法;AGV的交通管理主要有行走段分配和死鎖報告功能。
通訊管理:AGV地面控制系統與AGV單機、地面監控系統、地面IO設備、車輛仿真系統及上位計算機的通信功能。和AGV間的通信使用無線電通信方式,需要建立一個無線網絡,AGV只和地面系統進行雙向通信,AGV間不進行通信,地面控制系統采用輪詢方式和多臺AGV通信;與地面監控系統、車輛仿真系統、上位計算機的通信使用TCP/IP通信。
車輛驅動:AGV狀態的采集,并向交通管理發出行走段的允許請求,同時把確認段下發AGV。
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