搬运型自导引小车AGV设计文献综述
2020-04-14 20:02:02
自动导引小车(Automated Guided Vehicle,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及行为,或利用电磁轨道(electromagnetic path-following system)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。随着近年来中国庞大的制造业转型升级,AGV在中国市场上越来越被广泛应用。本文通过对AGV的机械部分及其各部分系统进行设计,掌握其工作原理,对某些存在的不足予以改进。
1. 1AGV的发展历程
福特汽车公司在1913年将自动搬运车应用到汽车底盘装配上,体现了无人搬运车的优越性,但当时是有轨道的(RGV)。最早的自主导航车在1953年开发的,由一辆拖拉机改造而成,带有车兜,在一间杂货仓库沿着布置在空中的导线运输货物。上世纪50年代中期,英国人采用地板下埋线,组成电磁导引的AGVS,1959年AGV应用到仓储自动化和企业生产作业上。六十年代将计算机技术用于AGV 系统控制与管理;七十年代 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;八十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;
日本在上个世纪七十年代也引进了欧美的AGV。但日本人具备很强的转化能力,他们觉得欧美AGV过于高精尖,不太适应他们的市场需求。日本主要以高端轻工业为主,例如电子等科技产业占据了工业的半壁江山,因此日本人对AGV进行了本地化的改进,使其技术复杂程度和车体的复杂程度均得到极大的简化。简化后的AGV在日本称之为AGC (Automated Guided Cart)。Cart与Vehicle的区别还是挺大的,从单词的应用上就能感受出来,cart感觉更加亲民和低端,Vehicle则偏向于大而全的高科技。但日本人不这么认为,他们觉得最实用的,市场需要的东西才是最好的,这就是他们做市场的宗旨。日本研究的AGV如同日本汽车一样,追求的是简单但是功能能满足需要,成本相对低廉。
日本多数采用简易型AGV技术后,这种类型的AGV在日本和台湾企业十分受欢迎,这两者的特征十分相似,因为地域的限制,这两个地区的工业均是轻工业,因而不需要大而全的AGV,相反简单易用又不占地方的AGC更加符合企业需求。他们不仅仅停留在AGV的简化上,更是把AGC做到极致。日本AGC企业开始把AGC模块化,开始向国外输出AGC部件,通过出口模块化的部件来开拓市场,其中一个很大的市场就是中国。
在我国,北京起重运输机械所研究院于1976年研制出第一台ADB型AGV.邮电部北京邮政研究所为上海新火车站邮政枢纽、济南军区仓库研究所研究了WZC、WAC-1两种AGV,1991年投入了运行。中科院沈阳自动化所在国家“863”计划支持下,完成了多项移动机器人的应用基础研究和应用技术开发项目。并开发出实践较为成熟的的AGV(电磁导引)及其系统技术。
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 应用市场在近几年才真正打开。目前行业并未出现国外机器人巨头垄断的局面,国产品牌市场占有率接近 90%,其中重载型的中高端市场以新松、昆船、机科等为代表,轻负载的中低端市场以远能、佳顺智能、嘉腾等为代表。