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1、AGV基礎知識介紹Page 2ONTENTS目錄C一、AGV基本介紹二、AGV基本結構三、AGV控制系統四、AGV調度系統五、AGV充電系統Page 3一、AGV基本介紹1.AGV的基本概念 AGV是自動導引運輸車(AutomatedGuidedVehicle)的英文縮寫。是指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車，AGV是輪式移動機器人(WMR一一WheelMobileRobot)的特殊應用。AGV是一種以電池為動力，裝有非接觸導引(導引)裝置的無人駕駛車輛。它的主要功能表現為能在計算機監控下，按路徑規劃和作業要求，精確地行走并停靠到指
2、定地點，完成一系列作業功能。AGV可廣泛應用于機械、電子、化工、冶金、郵電、汽車、機場、碼頭、造紙、煙草、家電、醫藥、食品、商業、銀行、出版印刷、國防等行業。Page 4lAGV自動導引運輸車是指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移栽功能的運輸車l在計算機監控下，按路徑規劃和作業要求，精確地行走并?？康街付ǖ攸c，完成一系列作業功能l通過與WMS、MES結合，AGV實現倉儲的自動化搬運管理，貨位柔性動態分配；揀選由“人到貨”變為“貨到人”提高工作效率，降低勞動強度l在工業4.0背景下，通過引進AGV動態物流系統、改變現有人工分揀、人工搬運模式，可有效實
3、現分揀中心物流自動化AGV概念AGV功能2.AGV定義自動搬運分揀模式系統趨勢Page 5二、AGV的基本結構l車載控制器、導航模塊、電池模塊、障礙物探測模塊、報警模塊、充電模塊、通訊模塊、行駛機構l響應上位控制系統指令，在工作區域內行走、停止、移動搬運貨架或其他負載l控制系統軟件l通過WIFI或其他傳輸鏈路，控制AGV動作。主要控制功能包括：地圖管理、路徑導航導航、路徑規劃、AGV導引控制、自主充電控制、交通管理、任務分配、報警信息管理等。硬件（AGV）軟件（AGV）Page 6AGV機械系統動力系統控制系統安全裝置移栽裝置轉向裝置車輪車體行走電機移栽電機電池組和充電裝置信息傳輸與處理裝置驅
4、動控制裝置轉向控制裝置移栽控制裝置安全控制裝置1.AGV硬件結構Page 72.典型AGV的單機結構Page 8AGV按導引方式按驅動方式按移栽方式視覺導引激光導引慣性導引磁帶導引電磁導引3.AGV的主要類型單輪驅動差速驅動全方位驅動叉車式輥道式牽引式馱舉式揀選式機器人式Page 94.AGV的主要導引方式介紹激光導引電磁導引磁條導引慣性導引視覺導引Page 10電磁導引是較為傳統的導引方式之一，目前仍被許多系統采用，它是在AGV的行駛路徑上埋設金屬線，并在金屬線加載導引頻率，通過對導引頻率的識別來實現AGV的導引。電磁導引主要優點是引線隱蔽，不容易污染和破壞，導引原理簡單而可靠，便于控制和通
5、訊，對聲光無干擾，制造成本較低4.1電磁導引Page 11電磁導引原理1.電磁感應器主要是由兩個感應線圈組成的，可同時采入導引線的感應信號。2.通過比較兩個線圈中信號的強弱，便能得到電磁感應傳感器的偏移量，通過一定的導引計算后就可實現AGV的電磁導引。Page 12磁帶導引技術與電磁導引相近，用在路面上貼磁帶替代在地面下埋設金屬線，通過磁感應信號實現導引磁帶導引靈活性比較好，改變或擴充路徑比較容易，磁帶鋪設也相對簡單，但此導引方式易受環路周圍金屬物質的干擾，由于磁帶外露，易被污染難以避免機械損傷，因此導引的可靠性受外界因素影響較大，適合環境條件較好，地面無金屬物質干擾的場合。4.2磁帶導引Pa
6、ge 13磁導航傳感器探測點示意圖磁導航傳感器原理示意圖Page 14慣性導引是在AGV上安裝陀螺儀，在行駛區域的地面上安裝定位塊，AGV可通過對陀螺儀偏差信號與行走距離編碼器的綜合計算，及地面定位塊信號的比較校正來正確定自身的位置和方向，從而實現導引。此項技術在航天和軍事上較早運用，其主要優點是技術先進，定位準確性高，靈活性強，便于組合和兼容，適用領域廣。4.3慣性導引Page 15激光導引有兩種模式：一種是在AGV行駛路徑的周圍安裝位置精確的激光發射板，AGV通過發射激光束，同時采集由反射板反射的激光束，來確定其當前的位置和方向，并通過連續的三角幾何運算來實現AGV的導引。另一種是自然導引
7、，自然導引是通過激光測距結合SLAM算法建立小車的整套行駛路徑地圖，不需要任何的輔助材料，柔性化程度更高，適用于全局部署！4.4激光導引Page 16激光頭u探測反光板u測定角度和距離反光板u安裝在墻上或設備上u扁平或圓形激光導航傳感器和反光板Page 17激光導引最大的優點是AGV定位精確，地面無需其他定位設施，行駛路徑可靈活多變，能夠適合多種現場環境，是目前許多AGV生產廠家優先采用的先進導引方式。技術在航天和軍事上較早運用，其主要優點是技術先進，定位準確性高，靈活性強激光導航的缺點：制造成本高，對環境要求較相對較高（外界光線，地面要求，能見度要求等）。激光導引的應用叉車AGVPage 1
8、8視覺導引有兩種：一種是利用攝像頭實時采集行駛路徑周圍環境的圖像信息，并與已建立的運行路徑周圍環境圖像數據庫中的信息進行比較，實現對AGV的控制；另一種是基于二維碼的圖像識別方法，利用攝像頭掃描地面二維碼，通過掃碼定位技術實現路徑導航。4.5視覺導引Page 19SLAM指的是機器人在自身位置不確定的條件下,在完全未知環境中創建地圖,同時利用地圖進行自主定位和導航。SLAM問題可以描述為:機器人在未知環境中從一個未知位置開始移動,在移動過程中根據位置估計和傳感器數據進行自身定位,同時建造增量式地圖。4.6關于SLAM的認識Page 20定位(localization):機器人必須知道自己在環境
9、中位置。建圖(mapping):機器人必須記錄環境中特征的位置（如果知道自己的位置）SLAM：機器人在定位的同時建立環境地圖其基本原理是運過概率統計的方法，通過多特征匹配來達到定位和減少定位誤差的。Sk：傳感器測量一致性檢查，局部估測模型Mk-1定位創建地圖RkMkSk表示傳感器測試獲取數據，Mk-1表示第K-1時刻的局部地圖，Rk表示K時刻機器人的位姿。SLAM的基本過程Page 21IAGV(南江機器人）SLAM導引的應用Page 225.AGV的驅動方式介紹5.1單輪驅動舵機模組舵機模組應用于叉車AGVPage 235.2差速驅動差速驅動模組背負式AGVPage 24麥克納姆輪：這種全方
10、位移動方式是基于一個有許多位于機輪周邊的輪軸的中心輪的原理上，這些成角度的周邊輪軸把一部分的機輪轉向力轉化到一個機輪法向力上面。5.3全方位驅動麥克納姆輪Page 25依靠各自機輪的方向和速度，這些力的最終合成在任何要求的方向上產生一個合力矢量從而保證了這個平臺在最終的合力矢量的方向上能自由地移動，而不改變機輪自身的方向。在它的輪緣上斜向分布著許多小滾子，故輪子可以橫向滑移。小滾子的母線很特殊，當輪子繞著固定的輪心軸轉動時，各個小滾子的包絡線為圓柱面，所以該輪能夠連續地向前滾動。麥克納姆輪結構緊湊，運動靈活，是很成功的一種全方位輪。有4個這種新型輪子進行組合，可以更靈活方便的實現全方位移動功能
11、。麥克納姆輪的原理Page 26麥克納姆輪的應用Page 276.AGV的移栽方式介紹叉車式輥道式牽引式馱舉式揀選式機器人式Page 28三、AGV的控制系統磁導航AGV控制系統原理：車載控制系統通過對磁導航傳感器、RFID地標傳感器、漫反射式紅外檢測傳感器、碰撞膠條、面板控制按鈕等信號的采集，經過編寫好的算法程序計算處理，控制驅動單元、裝卸機構、顯示屏等執行機構，實現AGV的導航控制、導引控制、裝卸控制。磁導航介紹1.1磁導航AGV控制系統1.AGV控制系統Page 29驅動系統動力系統操作面板安全感應系統RFID、地標傳感器 1.2磁導航AGV系統構架AGV小車系統構架Page 30 1.
12、3.站點號自動識別（RFID）RFID系統是一種具有廣泛應用前景的自動識別系統?；镜纳漕l識別系統由RFID電子標簽（Tag或者Transponder）和RFID讀寫器構成，電子標簽的存儲容量高達32Kbits。根據射頻工作的頻段和應用場合的不同，RFID能夠識別從幾厘米到幾十米范圍內的電子標簽，并且能在運動中實時讀取。采用在AGV路徑旁放置非接觸射頻卡，由車載射頻卡讀卡器實時讀取射頻卡中存儲的加減速、路徑編號、工位編號、倉庫編號、等待時間等大量信息，能夠很好地解決視覺識別標識特征所帶來的實時性、多義性問題。Page 31在無人運輸車（AGV）頭部下方安裝一個RFID讀卡器，與AGV控制系統對
13、接，然后在軌道節點處安裝一個電子標簽，并賦予每個節點上的電子標簽一個ID號和定義，比如節點A處代表AGV要拐彎，用ID號00001表示，一旦運輸車在經過A處時，RFID讀卡系統會讀取A處的電子標簽ID號，并根據ID號的特定指令做出相對應的拐彎動作，從而實現AGV調度系統功能、站點定位功能。如圖：RFID現場應用Page 32AGV的安全系統既要實現對AGV的保護，又要實現對人，或對其它地面設備的保護。其安全保護方法可歸納為兩類:接觸式和非接觸式兩種保護系統。2.1.接觸式 避障系統 AGV小車避障系統2.AGV的安全系統Page 33一般的紅外測距都是采用三角測距的原理。紅外發射器按照一定角度
14、發射紅外光束，遇到物體之后，光會反向回來，檢測到反射光之后，通過結構上的幾何三角關系，就可以計算出物體距離Da.紅外紅外線角度測距原理2.2非接觸式 避障系統 目前常見的主要有視覺傳感器、激光傳感器、紅外傳感器、超聲波傳感器等Page 34b.激光激光測距傳感器利用激光來測量到被測物體的距離或者被測物體的位移等參數。比較常用的測距方法是由脈沖激光器發出持續時間極短的脈沖激光，經過待測距離后射到被測目標，回波返回，由光電探測器接收。根據主波信號和回波信號之間的間隔，即激光脈沖從激光器到被測目標之間的往返時間，就可以算出待測目標的距離。由于光速很快，使得在測小距離時光束往返時間極短，因此這種方法不
15、適合測量精度要求很高的（亞毫米級別）距離，一般若要求精度非常高，常用三角法、相位法等方法測量。激光相位差測距原理示意圖Page 35機械防撞機構 采用激光障礙物傳感器（檢測范圍0180度，檢測距離03m可調）和雷達掃描儀組成安全防護裝置，確保運行安全。0.20.5米范圍內檢測到障礙物體剎車停止。當檢測到 障礙物進入安全警示區域時AGV減速運行并提出警示聲；當檢測到障礙物進入危險區域時AGV自動停車，障礙物移走后自動恢復運行。AGV小車前面設有接觸式傳感器保險杠。當保險杠與障礙物發生碰撞，AGV會停車保護，障礙物移走后AGV自動恢復運行。AGV小車具有離線保護、偏離軌道自動糾正功能。2.3AGV
16、的安全系統應用Page 36激光導航AGV控制系統4.激光導航控制系統Page 37激光引導AGV控制系統簡介AGV的控制系統主要可分為兩部分：地面控制系統和車載控制系統。1.地面控制系統即地面固定設備，主要負責任務的分配，車輛調度，交通管理，電池充電等功能。2.車載控制系統即車載移動設備，在收到上位系統的指令后，負責AGV的引導，路徑選擇，小車行走，裝卸操作等系統結構示意圖如下：Page 38外界系統自動充電站地面控制系統車載控制系統交換機無線AP無線AP激光導航儀激光防撞主控計算機監控計算機反射板I/O設備移栽裝置工控機PLC手動控制器行走電機轉角電機行走控制器轉角控制器AGV系統結構示意
17、圖Page 39AGV系統運行模式地面控制系統圖形監控上位控制計算機外圍IO設備AGVPage 40a)AGV地面控制系統接受上位控制計算機發出的任務啟動命令后，啟動相應的物料搬運任務。b)車輛管理根據AGV的任務執行情況調度AGV執行任務，并通過無線電將命令發送到AGV。c)AGV隨時報告車輛位置、狀態信息及任務執行信息。d)交通管理根據各AGV的位置，確認每一輛AGV下一步應該走的路徑。e)任務管理根據AGV任務執行信息報告上位控制計算機。f)地面控制系統在必要時使用輸入輸出模塊控制外圍設備，如通過數字IO模塊啟動或停止充電站。g)地面控制系統把各種AGV系統的運行狀態發送給圖形監控系統，
18、圖形監控系統使用這些運行狀態構建各種監控界面，供系統維護人員監控系統。AGV系統運行模式Page 411.系統架構服務層采集層四、AGV的調度系統網絡層調度系統數據服務器ERP或MES交換機無線網絡AGV調度系統接口程序通過局域網或控制現場AGV同時，調度系統能夠提供接（OPC等）上傳數據至ERP或MES。Page 42AGV調度系統地圖任務系統管理車輛定位行駛路徑規劃充電位置調度任務交通管制小車控制路徑規劃用戶信息管理實時設備狀態權限管理通訊管理MES或ERP接口2.軟件系統架構Page 431.AGV調度任務AGV任務調度，就是與AGV進行通信，從空閑AGV中選擇一臺，并指導AGV按照一定
19、的路線完成運輸的功能。2.實時路徑規劃實時路徑規劃就是根據選中AGV所在的位置，以及目標站點位置，對AGV進行進路線進行最優回話，并指導AGV按照規劃該路線進行，以完成運輸功能。3.系統功能Page 443.交通管制在某些特定區域，由于空間原因或工藝要求，同時只能有一輛AGV通過，或者兩輛AGV不能對頭行駛，則需要調度系統對AGV進行管理，指導某一AGV優先通過，其他AGV再按照一定的次序一次通過，這個過程就叫交通管制4.現場設備信號采集與動作控制客戶現場有些設備需要與AGV進行物理對接，實現物料的自動卸車，在此情況下，必須通過調度系統采集現場設備的運行狀態信息，并且在某些時候需要發送信號控制
20、現場設備的動作Page 455.MES或ERP接口調度系統任務信息可能來自于MES或ERP系統，同時也有義務向MES或ERP匯報任務執行結果狀態查詢任務查詢任務下達任務修改或取消任務情況匯報Page 465.1狀態查詢傳感器狀態（因障礙物減速等）當前運行速度運行狀態（待命、啟動、停車等）擴展輸入輸出端口狀態對接機構狀態當前運行方向當前電池電壓AGV當前站點Page 47任務類型（特定AGV任務、隨機任務、長時間任務、充電任務等）任務詳情（起始工位、目標工位、產品類型、產品數量等）任務標識任務起止時間任務執行狀態（正在執行、已經執行完畢、正在等待執行、取消執行等）任務優先級MES或ERP查詢調度
21、系統中當前正在執行或排隊等待執行的任務信息5.2任務查詢Page 48任務類型（特定AGV任務、隨機任務、長時間任務、充電任務等）MES或ERP向調度系統下達任務信息，調度系統向MES或ERP返回任務標識任務詳情（起始工位、目標工位、產品類型、產品數量等）任務優先級其它信息5.3任務下達Page 49只要一個任務尚未開始執行，MES或ERP就可以通過修改或取消任務接口對任務進行操作。當AGV成功完成一項任務或者由于某些特殊原因導致AGV無法完成某項任務時，調度系統向MES或ERP報告任務執行結果。5.4任務修改或取消5.5任務情況匯報Page 506.現場呼叫接口響應現場某些設備信號作為呼叫信
22、息，或者響應現場人工按鈕動作為為呼叫信息。調度系統與現場呼叫信息均通過協議進行通信7.設備工況監控對AGV的運行狀態及任務信息等進行監控，以圖形化的界面對AGV行進路線與位置信息進行顯示（這部分可以考慮使用組態軟件）。任務信息歷史、AGV工作狀態日志查詢等功能（這部分可以考慮使用Web頁面方式）。Page 51企業ERPIWMSRCS智能系統訂單執行優化存儲布局優化任務調度優化群機器人規劃智能系統訂單執行優化存儲布局優化任務調度優化群機器人規劃訂單推送任務分解調度指令4.系統應用方向智能倉儲Page 52遠距離搬運分揀收貨跨樓層搬運入庫出庫智能倉儲Page 53智能機器人倉儲系統的優點適用于多
23、品種、小訂單分揀需求的倉儲作業環境、電商分揀中心、物流倉庫、制造業原料倉庫、3C制造業、煙草、醫療、服務、服裝、食品、汽車制造等行業該系統以“貨到人”的理念為核心，將倉庫分為“無人區”與“工作區”兩大區域。入庫與出庫員工只需在工作臺操作終端就可以實現物料的準確入庫與出庫?？蓪崿F倉儲作業的單據和數據全過程監控，并提供倉儲作業工作和效率的統計分析。Page 54在線自動充電系統由地面充電機、AGV電量檢測、裝置和充電管理系統構成。AGV使用鎳鉻電池作為供電電源，通過自帶的電量表檢查并顯示剩余電量。當電量不足時，AGV向控制臺申請充電，并自動行駛到固定的充電位置。地面設置有充電連接器，AGV上裝有車
24、載充電連接器。AGV行駛到位后，兩個連接器滑動接觸，實現AGV自動充電。當沒有AGV到達時，地面充電連接器不帶電。在線充電需要根據生產工藝路線，規劃充電站點的位置并進行相應的地面布線施工。在AGV 運行路線的充電位置上安裝有地面充電連接器，在AGV 車底部裝有與之配套的充電連接器AGV運行到充電位置后，AGV 充電連接器與地面充電接器的充電滑觸板連接。充電電池鉛酸電池鎳鎘電池鎳氫電池鋰離子電池：碳酸鋰、磷酸鐵鋰五、AGV充電系統Page 55車載充電連接器參考圖地面充電連接器參考圖充電站謝謝觀看!THANKS!地址：陜西省西安市長安區航天中路388號電話：029-81566686傳真：029-81566685ADD:No.388 Middle Aerospace Rd.,Changan Dist.,Xian,ChinaTEL:+86-29-81566686FAX:+86-29-
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