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自动导引运输车简介及无线充电技术在AGV上的应用

2019/12/31 13:54:35

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详细介绍

一、自动导引运输车——简介

AGV是Automated Guided Vehicle的缩写,意即“自动导引运输车”。大陆名称:自动导引车,台湾名称: 无人搬运车,日文名称:无人搬送车。AGV是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,具有安全保护以及各种移载功能的运输车。具有自动移载装置的AGV小车在控制系统的指挥下能够自动地完成货物的取,放以及水平运行的全过程。AGV属于轮式移动机器人(WMR――Wheeled Mobile Robot)的范畴。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(electromagneticpath-followingsystem)来设立其行进路线,电磁轨道黏贴於地板上,无人搬运车(Driverless)则依循电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作的运输车。

装备有电磁或光学,雷达激光等自动导引装置,能够沿规定的导引路径行驶,具有安全保护以及各种移载功能的运输车,可以不需要人去操控,通过电池蓄电方式让他自动运行,一般可透过调度系统来控制其行进路线以及行为,或利用电磁轨道来设立其行进路线。AGV行走系统由控制面板,导向传感器、方向电位器、状态指示灯、避障传感器、光电控制信号传感器、驱动单元、导引磁条、电源组成。下面我们来介绍下AGV的组成结构。

YMP AGV小车车体结构

AGV小车车体结构

车体由车架和相应的机械装置所组成,是AGV的基础部分,也是其他组成部件的安装基础。

蓄电和充电装置

AGV常采用24V和48V直流蓄电池为动力。蓄电池供电一般应保持连续工作8小时以上的需要。

驱动装置

由车轮、减速器、制动器、驱动电机及速度控制器等部分组成,是控制AGV正常运行的装置。其运行指令由计算机或人工控制齐发出,运行速度、方向、制动的调节分别由计算机控制。为了安全,在断电时制动装置能靠机械实现制动。

导向装置

接受导引系统的方向信息,通过转向装置来实现转向动作。

车上控制器

接受控制中心的指令并执行相应的指令,同时将本身的状态(如位置、速度等)及时反馈给控制中心。

通信装置

实现AGV与地面控制站及地面监控设备之间的信息交换。

安全保护装置

包括对AGV本身的保护、对人或其他设备的保护等方面。

移载装置

与所搬运货物直接接触,实现货物转载的装置。

信息传输与处理装置

对AGV进行监控,监控AGV所处的地面状态,并与地面控制站实时进行信息传递。

YMP AGV自动导引运输车无线充电方案

YMP专业无线充电设备制造商

二、自动导引运输车——AGV的导引方式

1.电磁感应引导利用低频引导电缆形成的电磁场及电磁传感装置引导无人搬运车的运行。

2.激光引导利用激光扫描器识别设置在其活动范围内的若干个定们标志来确定其坐标位置,从而引导AGV运行。

3.磁铁--陀螺引导利用特制磁性位置传感器检测安装在地面上的小磁铁,再利用陀螺仪技术连续控制无人搬运车的运行方向。

三、自动导引运输车——AGV的发展历程

1AGV在国外的发展历程

世界上第一台AGV是由美国Barrett电子公司于20世纪50年代初开发成功的,它是一种牵引式小车系统,可十分方便地与其他物流系统自动连接,显著地提高劳动生产率,极大地提高了装卸搬运的自动化程度。1954年英国最早研制了电磁感应导向的AGV,由于它的显著特点,迅速得到了应用和推广。

1960年欧洲就安装了各种形式、不同水平的AGVS220套,使用了AGV1300多台。到了70年代中期,由于微处理器及计算机技术的普及,伺服驱动技术的成熟促进了复杂控制器的改进,并设计出更为灵活的AGV。1973年,瑞典VOLVO公司在KALMAR轿车厂的装配线上大量采用了AGV进行计算机控制装配作业,扩大了AGV的使用范围。70年代末,欧洲约装备了520个AGV系统,共有4800台小车,1985年发展到10000台左右。其应用领域分布为:汽车工业(57%),柔性制造系统FMS(8%)和柔性装配系统FAS(44%).

20世纪80年代末,国外的AGV达到发展的成熟阶段,此时美国的AGV生产厂商从1983年的23家剧增至1985年的74家。1984年,美国通用汽车公司完成了它的第一个柔性装配系统(FAS),从此该公司就成为当时AGV的最大用户。1986年已达1407台(包括牵引式小车、叉车和单兀装卸小车),1987年又新增加1662台。美国各公司在欧洲技术的基础上将AGV发展到更为先进的水平,他们采用更先进的计算机控制系统,运输量更大,移载时间更短,小车和控制器的可靠性更高。

日本在1963年首次引进AGV,其第一家AGV工厂于1966年由一家运输设备供应厂商与美国的Webb公司合资建成。1976年后,日本对AGV的发展给予了高度重视,每年增加数十套AGV系统,有神钢电机、平田电机、住友重机等27个主要生产厂商生产几十种不同类型的AGV。1981年,日本的AGV总产值为60亿日元,1985年已上升到200亿日元,平均每年以20%的速度递增,1986年,日本累计安装了2312个AGVS,拥有5032台AGV,到1990年日本拥有AGV约一万台。到1988年,日本AGV制造厂已达47家,如大福,Fanuc公司、Murata(村田)公司等,广泛应用于汽车制造、机械、电子、钢铁、化工、医药、印刷、仓储、运输业和商业上、工业、军亊、烟草、印钞、食品、化工、新闻纸、农业温室育种、制造行业、邮局、图书馆、港口码头、机场、危险场所和特种行业。

目前的案例是AGV在室内的应用较多。但随着需求的发展,户外或半户外AGV技术将逐步完善和进入应用阶段。

YMP AGV自动导引运输车无线充电定制方案

YMP AGV机器人无线充定制方案

2AGV在国内的发展历程

我国AGV发展历程较短,但一直以来不断加大在这一领域的投入,以改变我国AGV长期依赖进口的局面。经过不懈地努力终于取得了一定的成效,北京起重运输机械研究所、清华大学、中国邮政科学院邮政科学研究规划院、中国科学院沈阳自动化所、大连组合机床研究所、国防科技大学和华东工学院都在进行不同类型的AGV的研制并小批投入生产。

1976年,北京起重机械研究所研制出第一台AGV,建成第一套AGV滚珠加工演示系统,随后又研制出单向运行载重500公斤的AGV,双向运行载重500kg、1000kg、2000kg的AGV,开发研制了几套较简单的AGV应用系统。

1988年,原邮电部北京邮政科学技术研究所研制了邮政枢纽AGV。

1991年起,中科院沈阳自动化研究所/新松机器人自动化股份研究公司为沈阳金杯汽车厂研制生产了客车6台AGV用于汽车装配线中,可以说是汽车工业中用得比较成功的例子,并于1996年获国家科学技术进步三等奖。

1992年,天津理工学院研制了核电站用光学导引AGV。

1995年,我国的AGV技术出口韩国,标志着我国自主研发的机器人技术第一次走向了国际市场。

在国内AGV的技术来源有两种模式:一种是引进技术;一种是自有知识产权的技术。两种模式目前都涵盖AGV的所有技术,技术水平并无多大差别。引进技术主要是瑞典NDC的AGV控制系统技术,据了解NDC目前在国内现有3家合作伙伴。

AGV自动导引小车的引导原理是根据自动导引小车行走的轨迹进行编程,数字编码器检测出的电压信号判断其与预先编程的轨迹的位置偏差,控制器根据位置偏差调整电机转速对偏差进行纠正,从而使自动导引小车沿预先编程的轨迹行走。因此AGV自动导引小车行走过程中,需不断地根据输入的位置偏差信号调整电机转速,对系统进行实时控制。

小车采用两后轮独立驱动差速转向,两前轮为万向轮的四轮结构形式。步进电机经减速器后通过驱动轮提供驱动力,当两轮运动速度不同时就可以实现差速转向。

(1)车体

包括底盘、车架、壳体和控制室和相应的机械电气结构如减速箱、电机、车轮等所组成,是AGV的基础部分。具有电动车辆的结构特征和无人驾驶自动作业的特殊要求。车架常用钢构件焊接而成,重心越低越有利于抗倾翻。板上常安置移载装置、电控系统、按键、显示屏等。

(2)车架

车架是整个AGV小车的机体部分,主要用于安装轮子、光感应器、伺服电机和减速器。车架上面安装伺服电机驱动器、PCD板和电瓶。对于车架的设计,要有足够的强度和硬度要求,故车架材料选用铸造铝合金,牌号为6061。其中6061质量比较轻,焊接性好。

(3)车轮

车轮采用实心橡胶轮胎。车体后面两主动轮为固定式驱动轮,与轮毂式电机相连。前面两个随动轮为旋转式随动轮,起支承和平衡小车的作用。

(4)载荷传送装置

AGV的载荷传送装置为一平板,其作用为运输箱体类零件到指定工位。主要用来装载箱体类零件,运送物料等.

(5)驱动装置

AGV运行并具有速度控制和制动能力的子系统。主要包括电机、

减速器、驱动器、控制与驱动电路等。驱动系统一般为闭环方式与开环方式,前者以伺服直流电机为主,后者以步进电机为主。

(6)动力系统

蓄电池是目前AGV使用的唯一电源。用来驱动车体、车上附属装置,如控制、通讯、安全等。

AGV周边设施使用一般工业电力,根据用途而有不同要求。如充电间频率发生器、自动门、计算机室、通讯装置以及工作环境所需装置的动力等。根据车型、运行及载荷量而采用不同功率的蓄电他,一般都是蓄电池组合体。常用直流电压为12伏、24伏、48伏及72伏。

AGV行业发展状况:

近年来,在国内工业机器人需求量激增以及“中国制造 2025”、智慧物流等各项政策的保驾护航下,我国 AGV 机器人销售量持续增长。2013 年我国 AGV 机器人销量为 2439 台, 2014 年上升至 3150台,同比增长 29.15%; 2016 年销量为 6500 台,同比增长 51.16%, 2013-2016 年年复合增长率达38.64%,增幅较大的主要原因为电商仓储 AGV 的使用和推广以及户外港口 AGV 的应用。 预计 2018年 AGV 机器人销量将超 1.8 万台,同比增长超 40%。

从需求领域来看,目前我国 AGV 机器人需求领域较为集中,主要分布在汽车工业、家电制造等生产物流端,其中汽车工业领域 AGV 机器人销售额占比 24%,家电制造占比 22%。 除了工业领域的应用外, AGV 开始向商业行业推广应用,其中对 AGV 需求最大的是电商仓储物流、烟草和 3C 电子行业,三者占比分别为 15%、 15%和 13%。

国内 AGV 企业约 70 家,国产品牌占有率接近 90%。国内 AGV 机器人企业大约 70 家,有近 30 家是最近两三年新进入的企业,主要是国内 AGV 应用市场