AGV的前世今生5100字

AGV的前世今生5100字 在自動(dòng)化物流系統(tǒng)中，AGV最能充分地體現(xiàn)其自動(dòng)性和柔性，實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)、靈活的無人化生產(chǎn)，所以人們形象地把它稱作“現(xiàn)代物流系統(tǒng)的動(dòng)脈”。 AGV是自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車（Automated Guided Vehicle）的英文縮寫。是指裝備有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運(yùn)輸車。AGV屬于輪式移動(dòng)機(jī)器人（WMRWheeled Mobile Robot）的范疇。說到輪式移動(dòng)機(jī)器人大家可能就明白了，比如我們所熟知的代表輪式移動(dòng)機(jī)器人最高水平的美國宇航局（NASA）的火星車“勇氣號(hào)”。AGV以電池為動(dòng)力，并裝有非接觸導(dǎo)航（導(dǎo)引）裝置，可實(shí)現(xiàn)無人駕駛的運(yùn)輸作業(yè)。它的主要功能表現(xiàn)為能在計(jì)算機(jī)監(jiān)控下，按路徑規(guī)劃和作業(yè)要求，精確地行走并?？康街付ǖ攸c(diǎn)，完成一系列作業(yè)功能。AGV以輪式移動(dòng)為特征，較之步行、爬行或其他非輪式的移動(dòng)機(jī)器人具有行動(dòng)快捷、工作效率高、結(jié)構(gòu)簡單、可控性強(qiáng)、安全性好等優(yōu)勢。與物料輸送中常用的其他設(shè)備相比，AGV的活動(dòng)區(qū)域無需鋪設(shè)軌道、支座架等固定裝置，不受場地、道路和空間的限制。因此，在自動(dòng)化物流系統(tǒng)中，AGV最能充分地體現(xiàn)其自動(dòng)性和柔性，實(shí)現(xiàn)高效、經(jīng)濟(jì)、靈活的無人化生產(chǎn)，所以人們形象地把AGV稱作“現(xiàn)代物流系統(tǒng)的動(dòng)脈”。發(fā)展歷史AGV扮演物料運(yùn)輸?shù)慕巧呀?jīng)50多年了。第一輛AGV誕生于1953年，它是由一輛牽引式拖拉機(jī)改造而成的，帶有車兜，在一間雜貨倉庫中沿著布置在空中的導(dǎo)線運(yùn)輸貨物。到上世紀(jì)五十年代末到六十年代初時(shí)，已有多種類型的牽引式AGV用于工廠和倉庫。20世紀(jì)70年代，基本的導(dǎo)引技術(shù)是靠感應(yīng)埋在地下的導(dǎo)線產(chǎn)生的電磁頻率，通過一個(gè)叫作“地面控制器”的設(shè)備打開或關(guān)閉導(dǎo)線中的頻率，從而指引AGV沿著預(yù)定的路徑行駛。20世紀(jì)80年代末期，無線式導(dǎo)引技術(shù)引入到AGV系統(tǒng)中，例如利用激光和慣性進(jìn)行導(dǎo)引，這樣提高了AGV系統(tǒng)的靈活性和準(zhǔn)確性，而且，當(dāng)需要修改路徑時(shí)，也不必改動(dòng)地面或中斷生產(chǎn)。這些導(dǎo)引方式的引入，使得導(dǎo)引方式更加多樣化了。從20世紀(jì)80年代以來，自動(dòng)導(dǎo)引運(yùn)輸車（AGV）系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為生產(chǎn)物流系統(tǒng)中最大的專業(yè)分支之一，并出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的趨勢，成為現(xiàn)代化企業(yè)自動(dòng)化裝備不可缺少的重要組成部分。在歐美等發(fā)達(dá)國家，發(fā)展最為迅速，應(yīng)用最為廣泛；在亞洲的日本和韓國，也得到迅猛的發(fā)展和應(yīng)用，尤其是在日本，產(chǎn)品規(guī)格、品種、技術(shù)水平、裝備數(shù)量及自動(dòng)化程度等方面較為豐富，已經(jīng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、流水線生產(chǎn)的程度。在我國，隨著物流系統(tǒng)的迅速發(fā)展，AGV的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)展，如何開發(fā)出能夠滿足用戶各方面需求（功能、價(jià)格、質(zhì)量）的AGV系統(tǒng)技術(shù)是未來我們必須面對(duì)的現(xiàn)實(shí)問題。應(yīng)用領(lǐng)域AGV的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括煙草、汽車制造、電子、紡織、醫(yī)療、食品、造紙等行業(yè)。1.倉儲(chǔ)業(yè)倉儲(chǔ)業(yè)是AGV最早的應(yīng)用場所，1954年世界上首臺(tái)AGV在美國的南卡羅來納州的Mercury Motor Freight 公司的倉庫投入運(yùn)營，用于實(shí)現(xiàn)出入庫貨物的自動(dòng)搬運(yùn)。目前世界上約有2萬臺(tái)各種各樣的AGV運(yùn)行在2100座大大小小的倉庫中。海爾集團(tuán)于2000年投產(chǎn)運(yùn)行立體倉庫，9臺(tái)AGV組成了一個(gè)柔性的庫內(nèi)自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)，成功地完成每天23400件出入庫貨物和零部件的搬運(yùn)任務(wù)。2.制造業(yè)AGV在制造業(yè)的生產(chǎn)線上大顯身手，高效、準(zhǔn)確、靈活地完成物料的搬運(yùn)任務(wù)。并且可由多臺(tái)AGV 組成柔性的物流搬運(yùn)系統(tǒng)，托運(yùn)路線可以隨生產(chǎn)工藝流程的調(diào)整而及時(shí)調(diào)整，使一條生產(chǎn)線可制造十幾種產(chǎn)品，大大提高了生產(chǎn)的柔性和企業(yè)的競爭力。目前，AGV在世界的主要汽車廠，如通用、豐田、大眾等的制造和裝配線上得到了普遍的應(yīng)用。近年來，作為CIMS的基礎(chǔ)搬運(yùn)工具，AGV的應(yīng)用深入到機(jī)械加工、家電生產(chǎn)、微電子制造、卷煙等多個(gè)行業(yè)，生產(chǎn)加工領(lǐng)域成為AGV應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。3.郵局、圖書館、港口碼頭、機(jī)場在郵局、圖書館、港口碼頭、機(jī)場等場合，物品的運(yùn)送存在著作業(yè)變化大、動(dòng)態(tài)性強(qiáng)、作業(yè)流程經(jīng)常調(diào)整以及搬運(yùn)作業(yè)過程單一等特點(diǎn)，AGV的并行作業(yè)、自動(dòng)化、智能化和柔性化的特性能夠很好地滿足上述場合的搬運(yùn)要求。瑞典于1983年在大斯德哥爾摩郵局，中國于1990年上海郵政樞紐開始使用AGV，完成郵品的搬運(yùn)工作。在荷蘭鹿特丹港口，50輛被稱為“yard tractors”的AGV完成集裝箱從船邊運(yùn)送到幾百碼以外倉庫這一重復(fù)性工作。4.煙草、醫(yī)藥、食品、化工在對(duì)于搬運(yùn)作業(yè)有清潔、安全、無排放污染等特殊要求的煙草、食品、化工等行業(yè)中，AGV的應(yīng)用也受到重視。在卷煙行業(yè)中，如青島頤中集團(tuán)、紅塔集團(tuán)、紅河卷煙廠等，應(yīng)用激光引導(dǎo)式AGV完成托盤貨物的搬運(yùn)工作。5.危險(xiǎn)場所和特種作業(yè)在軍事上，以AGV自動(dòng)駕駛為基礎(chǔ)集成其他探測和拆卸設(shè)備，可用于戰(zhàn)場排雷和陣地偵察，如英國軍方正在研制的Minder Recce，這是一輛具有地雷探測、銷毀和航路驗(yàn)證能力的自動(dòng)型偵察車。在鋼鐵廠，AGV用于爐料運(yùn)送，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。在核電站和利用核輻射進(jìn)行保鮮儲(chǔ)存的場所，AGV用于物品的運(yùn)送，避免了輻射的危險(xiǎn)。在膠卷和膠片倉庫，AGV可以在黑暗的環(huán)境中，準(zhǔn)確可靠地運(yùn)送物料和半成品。工作原理AGV在其運(yùn)行區(qū)域內(nèi)，規(guī)定有通信區(qū)和非通信區(qū)。在通信區(qū)域內(nèi)，AGV通過其車載通信裝置與系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)通信，報(bào)告其位置及狀態(tài)，并接受工作指令。在非通信區(qū)域內(nèi)，AGV按照小車控制器中的預(yù)定程序獨(dú)立行駛，不與系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)發(fā)生聯(lián)系。其工作過程為：當(dāng)接收到貨物搬運(yùn)指令后，小車控制器就根據(jù)所存儲(chǔ)的運(yùn)行地圖和AGV當(dāng)前位置及行駛方向進(jìn)行計(jì)算、分析，選擇最佳的行駛路線，通過驅(qū)動(dòng)放大器自動(dòng)控制AGV的行駛和轉(zhuǎn)向，到達(dá)裝載貨物目標(biāo)點(diǎn)準(zhǔn)確停位后，移載機(jī)構(gòu)動(dòng)作，完成裝貨過程。然后AGV啟動(dòng)，駛向目標(biāo)卸貨點(diǎn)，準(zhǔn)確停位后，移載機(jī)構(gòu)動(dòng)作，完成卸貨過程，并向控制計(jì)算機(jī)報(bào)告其位置和狀態(tài)。隨之AGV啟動(dòng)，駛向待命區(qū)域。接到新的指令后再作下一次搬運(yùn)。 AGV行駛過程中，車上的激光掃描頭不斷地掃描周圍環(huán)境，當(dāng)掃描到行駛路徑周圍預(yù)先垂直設(shè)定好的反射板時(shí)，即“看見”了“路標(biāo)”。只要掃描到三個(gè)或三個(gè)以上的反射板，即可根據(jù)它們的坐標(biāo)值，以及各塊反光板相對(duì)于車體縱向軸的方位角，由定位計(jì)算機(jī)算出AGV 當(dāng)前在全局坐標(biāo)系中的X、Y坐標(biāo)，和當(dāng)前行駛方向與該坐標(biāo)系X軸的夾角，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位和定向。如果對(duì)于AGV的工作原理還是難以理解，這里有一個(gè)非常恰當(dāng)易懂的例子：假設(shè)某市有一家出租車公司，該公司管理先進(jìn)，每輛出租車都裝有全球定位系統(tǒng)（GPS），公司的監(jiān)控中心可以隨時(shí)獲得每輛出租車的位置及行駛路線信息，出租車司機(jī)還可通過無線通信設(shè)備隨時(shí)向公司匯報(bào)車輛的性能及服務(wù)狀況。當(dāng)有客戶需要乘坐出租車時(shí)，客戶可以打電話到出租車公司的客戶中心，并提供他當(dāng)前的位置（A點(diǎn)）及目的地（B點(diǎn)）信息。在這里，我們可將客戶的電話理解為來自物流上位調(diào)度系統(tǒng)的需求，客戶中心理解為AGV地面控制系統(tǒng)，即AGV系統(tǒng)的上位控制系統(tǒng)?？蛻糁行脑谑盏娇蛻舻男畔⒑螅梢赃x擇離客戶最近，又正好空閑的出租車（甲）前往A點(diǎn)接客，這就像AGV的地面控制系統(tǒng)進(jìn)行的任務(wù)調(diào)度和車輛分配；在出租車甲前往接客的途中，客戶中心可能又發(fā)現(xiàn)有其他空閑車輛（乙）距離客戶更近，那么客戶中心將會(huì)及時(shí)通知出租車乙去接客戶，并同時(shí)取消出租車甲的任務(wù)，這就像是AGV地面控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)任務(wù)調(diào)度。客戶中心對(duì)出租車將要行駛道路的交通狀況也了如指掌，能夠及時(shí)通知各個(gè)司機(jī)選擇最便捷的道路行駛，該道路所需時(shí)間最短，但不一定是路程最短，因?yàn)?，最近路程的道路上可能發(fā)生了交通阻塞，這就像AGV地面控制系統(tǒng)中的路徑搜索和路徑分配的功能。AGV系統(tǒng)的控制過程就類似這樣一家管理先進(jìn)的出租車公司，物流上位調(diào)度系統(tǒng)、AGV地面控制系統(tǒng)和AGV車載控制系統(tǒng)分別相當(dāng)于客戶、客戶中心和出租車，AGV地面控制系統(tǒng)和各臺(tái)AGV之間通過無線通信來交換信息，調(diào)度AGV的作業(yè)，并為其選擇路徑（線），確保交通通暢。AGV是以電池為動(dòng)力的，當(dāng)電量不足時(shí)，會(huì)向地面控制系統(tǒng)發(fā)出充電請求，在得到允許后，前往充電站自動(dòng)充電，在充電期間，AGV地面控制系統(tǒng)不會(huì)向此AGV分配任何任務(wù)，就像出租車進(jìn)了加油站不再載客一樣。發(fā)展模式綜合分析AGV技術(shù)的發(fā)展，一般認(rèn)為AGV有兩種發(fā)展模式：第一種是以歐美國家為代表的全自動(dòng)AGV技術(shù)，這類技術(shù)追求AGV的自動(dòng)化，幾乎完全不需要人工干預(yù)路徑規(guī)劃，能夠運(yùn)用在幾乎所有的搬運(yùn)場合。這種AGV功能完善，技術(shù)先進(jìn)；同時(shí)為了能夠采用模塊化設(shè)計(jì)，降低設(shè)計(jì)成本，提高批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)，歐美的AGV放棄了對(duì)外觀造型的追求，采用大部件組裝的形式進(jìn)行生產(chǎn)；系列產(chǎn)品的覆蓋面廣：各種驅(qū)動(dòng)模式，各種導(dǎo)引方式，各種移載機(jī)構(gòu)應(yīng)有盡有，系列產(chǎn)品的載重量可從50kg到60000kg。盡管如此，由于技術(shù)和功能的限制，此類AGV的銷售價(jià)格仍然居高不下，而在國內(nèi)有為數(shù)不多的企業(yè)可以生產(chǎn)，技術(shù)水平與國際水平相當(dāng)。第二種是以日本為代表的簡易型AGV技術(shù)或只能稱其為AGC（Automated Guided Cart），該技術(shù)追求的是簡單實(shí)用，極力讓用戶在最短的時(shí)間內(nèi)收回投資成本，這類AGV在日本和臺(tái)灣企業(yè)應(yīng)用十分廣泛，從數(shù)量上看，日本生產(chǎn)的大多數(shù)AGV屬于此類產(chǎn)品（AGC）。該類產(chǎn)品完全結(jié)合簡單的生產(chǎn)應(yīng)用場合（單一的路徑，固定的流程），AGC只是用來進(jìn)行搬運(yùn)，并不刻意強(qiáng)調(diào)AGC的自動(dòng)裝卸功能，在導(dǎo)引方面，多數(shù)只采用簡易的磁帶導(dǎo)引方式。由于日本的基礎(chǔ)工業(yè)發(fā)達(dá)，AGC生產(chǎn)企業(yè)能夠?yàn)槠渑渲蒙蠋缀鹾唵蔚貌荒茉俸唵蔚墓δ芷骷笰GC的成本幾乎降到了極限。這種AGC在日本80年代就得到了廣泛應(yīng)用，2002到2003年達(dá)到應(yīng)用的頂峰。由于該產(chǎn)品技術(shù)門檻較低，目前國內(nèi)已有多家企業(yè)可生產(chǎn)此類產(chǎn)品。行業(yè)前景從2013年的市場情況來看，AGV在中國的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，呈現(xiàn)出了良好的發(fā)展前景。據(jù)物流專業(yè)媒體統(tǒng)計(jì)，2013年物流系統(tǒng)及裝備的市場總額是360億元，其中包括AGV在內(nèi)的智能搬運(yùn)類裝備的占比為6.86%，也就是24.7億元。按此保守估計(jì)，2013年國內(nèi)AGV的市場總額約為5億元。2013年國內(nèi)AGV/AGC產(chǎn)品的銷售數(shù)量大約為15002000臺(tái)。從需求行業(yè)來看，汽車制造業(yè)對(duì)AGV的需求仍然保持了旺盛態(tài)勢，AGV及AGC的應(yīng)用從總裝及主機(jī)生產(chǎn)企業(yè)延伸到了配套企業(yè)，市場份額約為65%；煙草行業(yè)得益于“十二五”技改計(jì)劃的逐步落實(shí)，基本保持了原有的需求量，市場份額約為10%；在電力行業(yè)，AGV作為物流倉儲(chǔ)的配套設(shè)備，呈現(xiàn)了上升趨勢；醫(yī)藥行業(yè)由于GMP認(rèn)證的推動(dòng)，包括AGV在內(nèi)的物流設(shè)備需求有明顯提高；其他如造紙/印刷、食品、化工、軍事等行業(yè)對(duì)AGV的需求也較往年有了明顯的增長。2013年，由主要AGV生產(chǎn)企業(yè)聯(lián)合制定的兩項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)導(dǎo)引車設(shè)計(jì)通則 GB/T 30029-2013和自動(dòng)導(dǎo)引車術(shù)語 GB/T 30029-2013正式發(fā)布，為AGV行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。2013年底，工信部在其網(wǎng)站上發(fā)布了工業(yè)和信息化部關(guān)于推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見，指明了智能裝備的發(fā)展方向和市場前景：到2020年要形成較為完善的產(chǎn)業(yè)體系，使工業(yè)機(jī)器人行業(yè)及其企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力和國際競爭能力明顯增強(qiáng)。部分省市還提出了“以空間換面積，以機(jī)器換人力”的裝備發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃。受到產(chǎn)業(yè)政策的鼓舞，各行業(yè)對(duì)傳統(tǒng)裝備的升級(jí)換代充滿了期待。正是因?yàn)榭吹搅薃GV的市場潛力，許多企業(yè)積極研發(fā)、生產(chǎn)出了各自的產(chǎn)品。目前市場上的AGV產(chǎn)品主要分為四類：第一類，擁有國產(chǎn)自主技術(shù)的AGV產(chǎn)品；第二類，采用進(jìn)口技術(shù)國內(nèi)生產(chǎn)的AGV產(chǎn)品；第三類，簡易的進(jìn)口或自主技術(shù)的AGC產(chǎn)品；第四類，進(jìn)入中國的歐美企業(yè)AGV產(chǎn)品。AGV系統(tǒng)技術(shù)是集光、機(jī)、電、計(jì)算機(jī)與一體的高新技術(shù)，是柔性化程度極高的輸送系統(tǒng)，隨著生產(chǎn)力和工業(yè)自動(dòng)化水平的日益提高，物流系統(tǒng)中所蘊(yùn)藏的巨大潛力將越來越引起人們的重視， AGV技術(shù)前景光明，必定會(huì)發(fā)揮越來越重要的作用。