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AGV的发展史以及现状和瓶颈

2020-11-18 16:08 性质:转载 作者:柳仲平 来源:河南创力
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无人搬运车(AutomatedGuidedVehicle,简称AGV),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,工业应...

无人搬运车(AutomatedGuidedVehicle,简称AGV),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,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,无人搬运车则依循电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。

AGV以轮式移动为特征,较之步行、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。与物料输送中常用的其他设备相比,AGV的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置,不受场地、道路和空间的限制。因此,在自动化物流系统中,最能充分地体现其自动性和柔性,实现高效、经济、灵活的无人化生产。

50年代AGV 已在欧洲推广应用,多种类型的牵引式AGV已用于工厂和仓库;

60年代将计算机技术用于AGV 系统控制与管理;

70年代基本的导引技术是靠感应埋在地下的导线产生的电磁频率。通过一个叫做“地面控制器”的设备打开或关闭导线中的频率,从而指引AGV沿着预定的路径行驶。AGV 应用范围不断扩大,1973年,位于瑞典卡尔马市的沃尔沃装配厂着手BJ311型激光导引运输车操作使用说明书发展异步设备装配线,来替代传统的传送带式装配线,至此,由计算机控制的装配型AGV 数量达到了280 辆;

80年代无线式导引技术引入到AGV系统中,例如利用激光和惯性和磁条和视觉进行导引,这样提高了AGV 系统的灵活性和准确性,而且,当需要修改路径时,也不必改动地面或中断生产。这些导引方式的引入,使得导引方式更加多样化了。AGV 随计算机技术的发展而发展,成本降低,性能先进,普及迅速,已形成新的产业;

90年代全世界的AGV 生产厂家达到几百家个,车型也超过了上百种。AGV 进入高智能化,数字化,网络化,信息化时代。

国内AGV发展史

(磁导航传感器=磁导航产品=磁导传感器=地标传感器=站点传感器=磁传感器=磁导航=导航传感器=导航地标磁条)

历史沿革

1958年–1962年中国科学院沈阳自动化研究所筹建时期。先后经历了辽宁电子技术研究所自动化(903)专业、中国科学院辽宁分院自动化研究所、中国科学院东北工业自动化研究所等阶段。
1968年–1970年业务工作由国防科委第十五研究院代管。
1970年7月回归中国科学院。
1972年8月名称确定为“中国科学院沈阳自动化研究所”。
1958年–1978年主要研究方向为自动化技术、计算机应用、光电跟踪系统、数控技术等。
1984年依托沈阳自动化研究所建设的国家机器人示范工程正式启动。
1989年建立中国科学院机器人学开放实验室。
1996年依托机器人示范工程建立机器人技术国家工程研究中心。
1997年中国科学院开展研究所分类定位试点工作,沈阳自动化研究所成为全院首批获得批准进行分类定位的单位之一,定位为先进制造与自动化领域高技术研究与开发基地型研究所。
1999年作为首批12个试点单位之一,率先成为中国科学院知识创新工程试点,开始全面启动知识创新工程试点工作。
1979年–1998年主要研发领域是:以机器人技术为主导方向,发展自动控制技术、高精度电视跟踪技术、工程自动化总体技术。
2000年建立沈阳新松机器人自动化股份有限公司,工业机器人产业化迈出实际的步伐。以新松公司注册独立运行为标志,研究所投资的高技术公司开始与研究所主体分离,并市场化运营。
2000年-2020年新松、机科、昆船、艾吉威、华晓精密、嘉腾、驰众、远能、井源、欧铠、斯坦德、迦智、智伟达、六维、佳顺、三丰、厚达等公司主要研发磁条导航技术以外的惯性导航技术,激光导航技术,视觉导航技术,高精度UWB室内外定位系统技术,万物互联技术等与AGV技术相融

AGV的优点

(1)自动化程度高

由计算机,电控设备,激光反射板,激光3DSLAM,视觉3DSLAM,传感器,算法等控制。

当车间某一环节需要辅料时,由工作人员向计算机终端输入相关信息,计算机终端再将信息发送到中央控制室,由专业的技术人员向计算机发出指令,在电控设备的合作下,这一指令最终被AGV接受并执行——将辅料送至相应地点。

(2)充电自动化

当AGV小车的电量即将耗尽时,它会向系统发出请求指令,请求充电(一般技术人员会事先设置好一个值),在系统允许后自动到充电的地方"排队"充电。

另外,AGV小车的电池寿命很长(10年以上),并且每充电15分钟可工作4h左右【根据电池的设计决定工作时间的长短】未来也可以无线充电,一边工作一边充电。

(3)美观,提高观赏度,从而提高企业的形象

(4)方便,快捷,小巧,灵活,减少占地面积;生产车间的AGV小车可以在各个车间穿梭往复。

综合分析AGV技术的发展,我们不难分析出国内外AGV有两种发展模式:第一种是以欧美国家为代表的全自动AGV技术,这类技术追求AGV的自动化,几乎完全不需要人工的干预,路径规划和生产流程复杂多变,能够运用在几乎所有的搬运场合。这些AGV功能完善,技术先进,同时为了能够采用模块化设计,降低设计成本,提高批量生产的标准,欧美的AGV放弃了对外观造型的追求,采用大部件组装的形式进行生产。系列产品的覆盖面广:各种驱动模式,各种导引方式,各种移载机构应有尽有,系列产品的载重量可从50kg到以上百吨以上。由于技术的不断提升,未来大吨位的AGV需求量会大增,不过由于国内配套体系不健全,核心的销售价格仍然居高不下。此类产品在国内有为数不多的企业可以生产,技术水平与国际水平相当。第二种是以日本为代表的简易型AGV技术——或只能称其为AGC(AutomatedGuidedCart),该技术追求的是简单实用,极力让用户在最短的时间内收回投资成本,这类AGV在日本和台湾企业应用十分广泛,从数量上看,日本生产的大多数AGV属于此类产品(AGC)。该类产品完全结合简单的生产应用场合(单一的路径,固定的流程),AGC只是用来进行搬运,并不刻意强调AGC的自动装卸功能,在导引方面,多数只采用简易的磁带导引方式。由于日本的基础工业发达,AGC生产企业能够为其配置上几乎简单得不能再简单的功能器件,使AGC的成本几乎降到了极限。这种AGC在日本80年代就得到了广泛应用,2002到2003年达到应用的顶峰。由于该产品技术门槛较低,目前国内已有多家企业可生产此类产品。

AGV系统构成

曾有国外专家对AGV控制系统需解决的主要问题做了恰当的比喻: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?),这三个问题归纳起来分别就是AGV控制系统中的三个主要技术:AGV的导航(Navigation),AGV的路径规划(Layoutdesigning),AGV的导引控制(Guidance)。为了能够解决好这些问题,AGV系统的构成也必然复杂。

AGV控制系统分为地面(上位)控制系统、车载(单机)控制系统及导航/导引系统,其中,地面控制系统指AGV系统的固定设备,主要负责任务分配,车辆调度,路径(线)管理,交通管理,自动充电等功能;车载控制系统在收到上位系统的指令后,负责AGV的导航计算,导引实现,车辆行走,装卸操作等功能;导航/导引系统为AGV单机提供系统绝对或相对位置及航向。

AGV系统是一套复杂的控制系统,加之不同项目对系统的要求不同,更增加了系统的复杂性,因此,系统在软件配置上设计了一套支持AGV项目从路径规划、流程设计、系统仿真(Simulation)到项目实施全过程的解决方案。上位系统提供了可灵活定义AGV系统 流程的工具,可根据用户的实际需求来规划或修改路径或系统流程;而下位系统也提供了可供用户定义不同AGV功能的编程语言。

地面控制系统

AGV地面控制系统(StationarySystem)即AGV上位控制系统,是AGV系统的核心。其主要功能是对AGV系统(AGVS)中的多台AGV单机进行任务分配,车辆管理,交通管理,通讯管理等。

任务管理AGV地面控制程序的解释执行环境;提供根据任务优先级和启动时间的调度运行;提供对任务的各种操作如启动、停止、取消等。

车辆管理AGV管理的核心模块,它根据物料搬运任务的请求,分配调度AGV执行任务,根据AGV行走时间最短原则,计算AGV的最短行走路径,并控制指挥AGV的行走过程,及时下达装卸货和充电命令。

交通管理AGV的物理尺寸大小、运行状态和路径状况,提供AGV互相自动避让的措施,同时避免车辆互相等待的死锁方法和出现死锁的解除方法;AGV的交通管理主要有行走段分配和死锁报告功能。

通讯管理:AGV地面控制系统与AGV单机、地面监控系统、地面IO设备、车辆仿真系统及上位计算机的通信功能。和AGV间的通信使用无线电通信方式,需要建立一个无线网络,AGV只和地面系统进行双向通信,AGV间不进行通信,地面控制系统采用轮询方式和多台AGV通信;与地面监控系统、车辆仿真系统、上位计算机的通信使用TCP/IP通信。

车辆驱动AGV状态的采集,并向交通管理发出行走段的允许请求,同时把确认段下发AGV。

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