7月的上海洋山四期自動化碼頭，155臺自動導引運輸車（以下簡稱AGV）組成的 “智慧駝群”在場地上穿梭不息。上海振華重工集團在全球港機行業首創的AGV換電系統，正以24小時全天候的高效運轉，為這個全球單體最大自動化碼頭的吞吐量屢創新高提供強勁動能。

項目工程師劉明亮介紹：“我們在港區內建造了兩座自動化換電站，配置了電池2小時從0到100%電量的快充技術，宛如‘自助餐廳’，保證AGV車隊電池隨取隨用。換電站搭載智能換電系統，由機器人為AGV更換電池。”根據測算，從AGV進入換電站拆卸下乏電電池到安裝好滿電電池，全程用時不超過6分鐘，省去停機充電的等待時間，提高運行效率超過20%，全過程零碳排放，節省能耗40%以上，為港口構建起高效低碳的能源補給體系。

回溯換電系統的研發過程，首先擺在項目團隊面前的是電池包的搬運問題。AGV電池重量超過5噸，堪比一頭成年大象。常見的使用叉車搬運模式在狹長的換電站內有極大的安全隱患，也制約多車換電效率。項目團隊聚在一起研究規劃圖，頭腦風暴幾個小時后，有人提出換電站本質上就像是一座“裝著海量插座的大倉庫”，電池包就是插在貨架上充電的貨物。順著這個思路，團隊找到常運用于高密度立體倉庫的一種智能搬運設備——雙門柱形堆垛機，這一設備就像個靈活的“大力士”：身材苗條不占地方，能沿著軌道快速橫移，貨叉升降速度快，承載能力強，非常適合在換電站這種標準化的“工作間”里高效干活。

然而，電池包的安裝要求極高，與充電架/AGV車身對接的誤差必須控制在3毫米以內，所以需要更加高精度機械設備來完成換電過程。于是，項目團隊以此款堆垛機為藍本，設計研發一款換電機器人，而如何精確控制機器人移取動作是重中之重。項目團隊快馬加鞭，廣泛搜集研究資料，在辦公室搭建等比例微縮模型，拆解機器人整套換電動作，用多種先進算法模型和智能計算反復推導控制參數。經過成百上千次的驗證與模型模擬實驗，形成適用于AGV換電的速度、位置、電流三位一體實時調節控制的系統框架。同時，項目團隊還為機器人外置定位系統，加上傳感器的“眼睛”，動態檢測各項信號，保護機械結構，防止人車誤入。

當然，換電系統功能不僅僅局限于電池更換環節。AGV在行駛過程中，換電系統扮演著智能“調度員”的角色，它能一邊通過智能監控實時獲取電池的狀態“報告”，一邊和調度系統“通氣”，輔助實現AGV作業路線優化與異常狀態報警?！按罱ㄟ@個復雜系統真是一塊極其難啃的硬骨頭！”回憶起當時的經歷，劉明亮感慨萬千。

此外，為了讓換電管理更加科學、低碳，項目團隊還為換電系統拓展了電池全生命周期管理功能，通過歷史數據和外部樣本數據，估算電池健康狀況，制定維護計劃，生成可視化報表，讓電池在“數字管家”的呵護下煥發更持久的綠色能量，守護“智慧駝群”的綠色奔跑路。

AGV換電系統應用前景不止于港口物流運輸終端。在“雙碳”目標引領下，AGV換電系統的綠色基因正釋放更大價值。從智能倉儲系統緣起到智慧物流運輸應用，這份經受時間檢驗的換電技術方案必將在更多節能智造領域閃爍光芒。

文：陳新宇/港機重工

圖：劉明亮/港機重工

編輯：陸怡艷/上海振華重工集團