解析AGV系統(tǒng)在多行業(yè)智慧物流系統(tǒng)中的應(yīng)用

世界上第一臺(tái)AGV是1953年誕生的由一輛牽引式拖拉機(jī)改造而成的。從第一臺(tái)AGV誕生至今已經(jīng)有60余年了，目前在世界上，AGV搬運(yùn)機(jī)器人已經(jīng)得到長(zhǎng)足的發(fā)展，主要的變化表現(xiàn)為AGV的引導(dǎo)方式和AGV的使用數(shù)量以及AGV的生產(chǎn)廠家數(shù)量。

我國(guó)AGV發(fā)展歷程較短，但一直以來(lái)在不斷加大這一領(lǐng)域的投入，AGV市場(chǎng)并沒(méi)有出現(xiàn)關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人一樣由幾大國(guó)外品牌把持的情況，此乃國(guó)產(chǎn)移動(dòng)機(jī)器人的大幸。我國(guó)AGV的發(fā)展雖然始于上世紀(jì)60年代，但長(zhǎng)期以來(lái)發(fā)展緩慢。近年來(lái)，在國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人需求量激增以及“中國(guó)制造2025”、智慧物流等各項(xiàng)政策的保駕護(hù)航下，我國(guó)AGV機(jī)器人銷售量持續(xù)增長(zhǎng)。

企業(yè)介紹

機(jī)科股份是一家專業(yè)提供智能高端制造裝備及系統(tǒng)集成和環(huán)保設(shè)備及工程的中央企業(yè)，主要技術(shù)和產(chǎn)品為機(jī)器人及相關(guān)設(shè)備、自動(dòng)化成套裝備、產(chǎn)品定制與服務(wù)、固廢處置設(shè)備及工程、水處理設(shè)備及工程等，主要技術(shù)和產(chǎn)品服務(wù)于環(huán)保、汽車、智能制造、物流、工程機(jī)械、冶金、印刷和國(guó)防等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的核心領(lǐng)域，并在國(guó)家級(jí)的技術(shù)創(chuàng)新工作中扮演著重要的角色，承擔(dān)過(guò)多項(xiàng)國(guó)家級(jí)技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。

工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀

中國(guó)制造2025五項(xiàng)重大工程和十大重點(diǎn)領(lǐng)域都聚焦在智能制造和機(jī)器人的發(fā)展方面的重要內(nèi)容。根據(jù)IFR最新資料顯示，2018年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)份額占全球市場(chǎng)份額的38%，其中搬運(yùn)上下料機(jī)器人占比最高。預(yù)計(jì)到2020年，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大到93.5億美元。

我國(guó)AGV的銷量及應(yīng)用領(lǐng)域占比情況顯示，2016 年銷量為 6500 臺(tái)，同比增長(zhǎng) 48.8%， 2017 年銷量為 13500臺(tái)，同比增長(zhǎng) 101.6% ，增幅較大的主要原因?yàn)殡娚虃}(cāng)儲(chǔ) AGV 的使用和推廣以及戶外港口 AGV 的應(yīng)用。2018年 AGV 機(jī)器人銷量將超 1.8 萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)超 40%。我國(guó)工業(yè)AGV主要分布在汽車工業(yè)、家電制造等生產(chǎn)物流端。在我國(guó)AGV應(yīng)用領(lǐng)域占比情況中，汽車工業(yè)領(lǐng)域占比最高，占比達(dá)到24%，其次為家電制造領(lǐng)域，占比為22%。

AGV的分類

倉(cāng)儲(chǔ)物流機(jī)器人AGV—— 外形小、載荷輕

這類機(jī)器人主要應(yīng)用于3C、電商、快遞等領(lǐng)域，它的特點(diǎn)主要是認(rèn)為載型比較小，載重比較輕，載重一噸兩噸，最小幾百公斤，在物流方面主要分以下三大類形勢(shì)，包括智能撿選、智能搬運(yùn)、智能分撿。

工業(yè)物流機(jī)器人AGV——型式多樣、載荷重

這類機(jī)器人主要應(yīng)用于工程機(jī)械、國(guó)防軍工、印鈔造幣、印刷、食品、醫(yī)藥、輪胎、玻璃纖維及航空航天等領(lǐng)域。

這類AGV按照形式又可以分為叉式AGV，所用的AGV主要是市面上一直用的叉車改裝成AGV，操作里應(yīng)用的沒(méi)有叉車可以改成AGV，這樣可以節(jié)省一定的成本。叉式AGV的特點(diǎn)是載重比較大，最大可以載重達(dá)到五噸，另外主要特點(diǎn)是提升的高度比較矮，一般到兩百五十毫米左右，所以在工廠中適合從定量到低量搬運(yùn)貨物，叉式穩(wěn)定性比較高。

背駝式AGV，根據(jù)生產(chǎn)的需要和產(chǎn)品的搬運(yùn)產(chǎn)品的類別，可以用在玻璃纖維行業(yè)電子輸送，部隊(duì)物資儲(chǔ)備的運(yùn)輸以及印刷行業(yè)，復(fù)合軟包裝印染。重載式AGV，主要應(yīng)用于工程機(jī)械重載，承載量能達(dá)到10—20T。還有其它種類的AGV，適用于軌道交通（城軌轉(zhuǎn)向架、抱軸箱齒圈）和航空制造（飛機(jī)蒙皮鉆鉚）中。

AGV系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

AGV系統(tǒng)的服務(wù)方式，是由地面控制系統(tǒng)和車載控制系統(tǒng)組成的，地面控制系統(tǒng)主要由AGV管理調(diào)度系統(tǒng)和其他的AGV的系統(tǒng)里車載系統(tǒng)，和一些對(duì)接的外部設(shè)備。車載控制系統(tǒng)，采用無(wú)線通電的方式，內(nèi)部采用WIFI方式，另外隨著5G應(yīng)用也可以做車載控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，首先路徑管理文化，根據(jù)中央調(diào)度系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度的。

中央管理調(diào)度系統(tǒng)，發(fā)了信息經(jīng)過(guò)處理之后全部給車載系統(tǒng)，車載系統(tǒng)根據(jù)廣告系統(tǒng)和詳細(xì)的路面信息，應(yīng)用一些功能算法采用驅(qū)動(dòng)車的命令，從而對(duì)AGV車的運(yùn)動(dòng)件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，根據(jù)預(yù)定所設(shè)好的路線行進(jìn)。

提供車載導(dǎo)航系統(tǒng)和車載指引，系統(tǒng)是關(guān)鍵技術(shù)。車載導(dǎo)航技術(shù)，目前在市面上AGV主要有以下幾大類：二維碼導(dǎo)航，二維碼導(dǎo)航現(xiàn)在在倉(cāng)儲(chǔ)物流AGV中，主要是使用二維碼方式，目前也逐步使用了性能介紹的SLAM算法進(jìn)行導(dǎo)航。磁導(dǎo)航方式是最傳統(tǒng)的AGV導(dǎo)航方式，缺點(diǎn)大家都知道，因?yàn)槌杀颈容^低，所以還是有一定應(yīng)用。

現(xiàn)在主要的方式是激光導(dǎo)航，也是目前在工業(yè)中的常見(jiàn)的導(dǎo)航方式，這里包括有反射板導(dǎo)航和無(wú)反射板導(dǎo)航，底下反射板，有圓柱形和平面的，反射板也有所應(yīng)用，但反射板導(dǎo)航的應(yīng)用這個(gè)要求可靠性比較高，無(wú)反射板導(dǎo)航應(yīng)用相比有反射板，因?yàn)榄h(huán)境可變化性比較大，從應(yīng)用角度來(lái)說(shuō)比復(fù)合導(dǎo)航應(yīng)用的少一點(diǎn)。

下面是復(fù)合導(dǎo)航，復(fù)合導(dǎo)航可以把激光導(dǎo)航方式進(jìn)行結(jié)合，部分區(qū)域可以優(yōu)化導(dǎo)航，這種方式，所以有的做倉(cāng)儲(chǔ)物流的小的AGV，為了保證導(dǎo)航記錄，可能在一些行駛路線上SLAM導(dǎo)航，站臺(tái)采用二維碼導(dǎo)航提高定位精度，最后是視覺(jué)導(dǎo)航，通過(guò)攝像頭加PDF導(dǎo)航，這些應(yīng)用APP失敗巡檢也做了。

劉洋也談到了車載的技術(shù)，機(jī)科的AGV主要有以下幾種形勢(shì)，有單舵輪和雙舵輪，多舵輪比雙舵輪好一點(diǎn)，手臂會(huì)更靈活一點(diǎn)，多握輪支持多種性質(zhì)，在重載上采用多舵輪，增加驅(qū)動(dòng)力和承載力。驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向電機(jī)控制技術(shù)，AGV采用是方向機(jī)，主要優(yōu)點(diǎn)供應(yīng)范圍比較廣，而且扭矩較大，之前叉車采用的智能電機(jī)的方式，現(xiàn)在電動(dòng)剎車全部更換成了交融電機(jī)方式，針對(duì)不同的交融電機(jī)，有很廣泛的電機(jī)來(lái)適應(yīng)它，通過(guò)臺(tái)和對(duì)電機(jī)因素控制，把電機(jī)多種融合扭矩的情況下進(jìn)行測(cè)試，電機(jī)驅(qū)動(dòng)力的參數(shù)使驅(qū)動(dòng)器對(duì)電機(jī)有更好的設(shè)置，達(dá)到最優(yōu)的要求。

多臺(tái)AGV管理系統(tǒng)和地面控制系統(tǒng)

多臺(tái)AGV交通管控技術(shù)是拖車?yán)锏囊粋€(gè)核心技術(shù)，把實(shí)際項(xiàng)目的路線地圖，通過(guò)它轉(zhuǎn)化成一個(gè)拓?fù)潢P(guān)系的網(wǎng)絡(luò)圖，利用智能的算法進(jìn)行智能交通管控，使效應(yīng)達(dá)到最高。采用了兩種狄克斯特拉算法，單車是比較簡(jiǎn)單的，搜索可能會(huì)有多種，這個(gè)要考慮整體最終的方案，介紹一下多臺(tái)AGV的任務(wù)調(diào)度技術(shù)，現(xiàn)在AGV調(diào)度系統(tǒng)是根據(jù)所有下發(fā)的AGV的任務(wù)和AGV的信息做任務(wù)，達(dá)到整體運(yùn)行效率最優(yōu)。

這里主要考慮三個(gè)基本原則，首先是系統(tǒng)總的運(yùn)行效率最優(yōu)，另外考慮任務(wù)等待的允許時(shí)間，如果任務(wù)時(shí)間太長(zhǎng)可能會(huì)影響，其次考慮任務(wù)優(yōu)先級(jí)的高低。第三個(gè)進(jìn)行遠(yuǎn)程運(yùn)維技術(shù)，把AGV數(shù)據(jù)采集起來(lái)之后，通過(guò)多種數(shù)據(jù)采集方式，通過(guò)算法進(jìn)行傳輸，通過(guò)語(yǔ)音平臺(tái)和數(shù)據(jù)處理。其實(shí)主要有四個(gè)方面的作用，數(shù)據(jù)分析和監(jiān)控和遠(yuǎn)程維護(hù)，數(shù)據(jù)分析，通過(guò)AGV運(yùn)行，可以知道AGV在路徑上是哪條路徑是最優(yōu)的，然后規(guī)劃這個(gè)路徑，統(tǒng)計(jì)在各時(shí)段AGV完成的情況，確定AGV的執(zhí)行效果。

故障報(bào)警信息顯示狀態(tài)，一些功能信息可以顯示帶有監(jiān)控，通過(guò)顏色可以看出綠色是無(wú)故障狀態(tài)，紅色是有故障狀態(tài)一目了然。這個(gè)是遠(yuǎn)程維護(hù)工程，遠(yuǎn)程維護(hù)預(yù)先維護(hù)，主要對(duì)AGV車體進(jìn)行維護(hù)，包括電池和一些AGV計(jì)算機(jī)和容易損壞的地方進(jìn)行維護(hù)，還可以進(jìn)行軟件升級(jí)，包括車載軟件和管理軟件進(jìn)行升級(jí)，同時(shí)還對(duì)遠(yuǎn)程故障處理進(jìn)行升級(jí)，設(shè)立了電池保養(yǎng)充電的情況，保養(yǎng)時(shí)間，電池保養(yǎng)的情況。

機(jī)科公司AGV系統(tǒng)的集成應(yīng)用案例

劉洋介紹了目前機(jī)科所涉及到的AGV行業(yè)，有工程機(jī)械、印鈔造幣、輪胎、印鈔行業(yè)等。

工程機(jī)械行業(yè)，三一重工項(xiàng)目——這個(gè)是2015年國(guó)家工程機(jī)械建造項(xiàng)目，工程機(jī)械行業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品尺寸大、重量重，對(duì)AGV的需求主要以貨叉式和背馱式為主，低位叉式AGV輸送系統(tǒng)用于部件裝配生產(chǎn)線的原料供應(yīng)，大型部件在各工序間轉(zhuǎn)運(yùn)用重載AGV。

出版印刷行業(yè)，廣州日?qǐng)?bào)印務(wù)中心項(xiàng)目——AGV搬運(yùn)的物料多以圓柱形物料為主，最早使用AGV實(shí)現(xiàn)對(duì)紙卷的高舉升貨架式存儲(chǔ)及紙卷在線自動(dòng)稱重。昆山彩華項(xiàng)目——與立體庫(kù)、印刷機(jī)上下料設(shè)備等多種設(shè)備進(jìn)行交互。

食品行業(yè)，蘇州惠氏奶粉工廠項(xiàng)目——全自動(dòng)地完成生產(chǎn)線的原料供應(yīng)與包裝后的成品入庫(kù)等任務(wù)，提高了奶粉工廠在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的質(zhì)量和效率。還有伊利乳業(yè)的項(xiàng)目，前移叉式AGV用于高位貨架存儲(chǔ)并更換穿梭板在貨架上的位置。

輪胎行業(yè)，近幾年輪胎行業(yè)比較廣泛，由于輪胎工廠使用產(chǎn)品品類比較多，因此對(duì)互聯(lián)網(wǎng)信息跟蹤要求比較嚴(yán)格，通過(guò)物料臺(tái)車上的RFID卡傳遞物料信息，確保了物料信息的可靠性及可追溯性。通過(guò)生產(chǎn)全過(guò)程的信息化，加速了中國(guó)輪胎行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

玻纖行業(yè)，泰山玻纖項(xiàng)目——國(guó)內(nèi)玻纖行業(yè)最早使用AGV實(shí)現(xiàn)紗車的存儲(chǔ)及輸送

制藥行業(yè)，江中制藥，里面用的AGV就是機(jī)科提供的，主要涉及到原輔料、成品、半成品、一次包裝、二次包裝、外購(gòu)成品、包材以及制藥容器的搬運(yùn)。此外，還有西安楊森、杭州華東醫(yī)藥、上海君實(shí)、大連輝瑞都有應(yīng)用，后面杭州華東、上海君實(shí)、大連輝瑞都在實(shí)施。制藥業(yè)對(duì)AGV的密封性、可靠性及系統(tǒng)效率都有較高的要求。

印鈔行業(yè)，是最早應(yīng)用的行業(yè)，北京印鈔項(xiàng)目——AGV的應(yīng)用提高了產(chǎn)品在各工序間印制的輸送效率，降低了輸送對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量影響。2015年11月17日，中央電視臺(tái)新聞?lì)l道報(bào)道機(jī)科股份移動(dòng)機(jī)器人（AGV）在印鈔廠的應(yīng)用。南京造幣項(xiàng)目——使用AGV系統(tǒng)將硬幣制造的各工藝環(huán)節(jié)柔性的連通，并結(jié)合AGV車型的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了對(duì)各環(huán)節(jié)半成品物料的自動(dòng)存儲(chǔ)。

軌道交通行業(yè)，中車株機(jī)公司轉(zhuǎn)向架智能制造車間AGV項(xiàng)目——抱軸箱智能裝配線、總成智能裝配線中使用定制的AGV完成物料在生產(chǎn)線工位間的運(yùn)輸及與相關(guān)設(shè)備對(duì)接的工作，提高了生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

編輯：jq