AGV送料小车设计文献综述

 2022-08-04 10:08

文献综述

AGV（Automatic Guided Vehicle）即“自动导引运输车”，是构成智能工厂、智能车间的重要组成部分之一，现已广泛应用在电子、汽车、化工、医药、物流、冶金、医疗装配等多个行业，替代人工进行装载、搬运、卸载等工作，实现了车间物流的自动化[1].。它的主要特征表现为具有小车编程、停车装置选择、安全保护以及各种移栽功能，并且在计算机的监控之下，按照指令自主驾驶，自动沿着规定的导引路径行驶，到达指定的地点，完成一系列的作业任务。其系统技术和产品已经成为柔性生产线、柔性转配线、仓库物流自动化系统的重要设备和技术。随着经济全球化的进一步深化和发展，工业自动化的发展也进入了历史的顶峰，更加智能化的设备和加工工艺成为了工业新时代不可忽略的重要部分。在工业4.0时代即将到来产生的智能化生产和物流技术的趋势之下，更加智能化的机电一体化设备将会更进一步的解放繁重的劳动力。在这样的大环境之下，工厂自动化，柔性制造技术的逐步发展以及自动化立体仓库和计算机集成系统技术的广泛应用，使得AGV作为联系和调节离散型物流系统，以使得其作业连续化的必要的自动化搬运装卸手段，其应用范围和技术水平得到了迅猛的发展。与此同时，AGV小车作为新时代新技术的产物，它的广泛应用和蓬勃发展，也客观的反映了国家工业生产力的发展水平和智能化生产革命的方向，是我国工业竞争力和综合国力的体现。

物流技术创新涉及经营管理和工具、装备、设施、等领域、包括运输、储存、装卸、搬运、包装配送、流通加工、信息等。一种新物流技术能否被社会选择，需求和相对要素价格是重要的影响因素。物流技术与装备的发展趋势是先进性、信息化、多样性与专业性、标准化与模块化、系统性与可扩展性、智能性与人性化、绿色化与节能化[2]。装卸搬运是物流的功能要素之一，在物流系统中占据着很高的比例，也是占据了物流费用的重要部分。随着物流技术的一步步发展以及现代化生产的推动，AGV小车作为物流设备的代表，也处在迅猛发展的过程之中。而运料小车作为AGV的一项工业应用，在现代工厂之中占据着十分重要的地位。在机电一体化的稳步发展之中，传统人力早已被机械设备取代，而随着智能化工厂的发展和信息化时代的到来，AGV运料小车作为新型智能设备的标志，正在现代化工厂中，占据着自己的一席之地。因此，如何能够通过既定的要求合理地设计AGV小车的结构，如何选择恰当的控制器进行循迹程序的编译和传感设备的控制，如何选择合适的动力设备，是提升AGV送料小车质量和市场占有以及工作效率的重要途径，也是技术革新所带来的必然趋势。

众所周知，AGV小车是一种激光引导运输车，并且AGV小车属无人驾驶车种。随着科学技术的飞速发展和物流行业的迅速崛起，AGV小车系统已经对机械施工和电子技术领域以及光学研究领域等均有所涉及，并且在此基础上，被广泛的应用到相关物流自动化系统之中[3]。在日渐繁重并且追求更高效率的工厂物流运输的前提下，依靠人力和机械如叉车，起重机的传统物流装卸和搬运的方式已经无法跟上时代的步伐，适应现代化工厂的生产和物流要求。而AGV送料小车很好的解决了上述的问题。自动化物流技术技术的发展经历了从人工物流到刚性自动化物流，再到柔性自动化物流的过程之中。物流与生产同时产生，并随着加工技术提高，加工在整个生产过程之中比重的下降而逐渐地为人们所重视，物流技术的提高借助于自动化技术的发展得以实现[4]。一方面，AGV送料小车可以将人们从先前繁重切呆板的体力劳动中解放出来，节省了更多的人力资源；另一方面，智能化的AGV送料小车作为光机电一体化的新型设备，在计算机网络化的控制下，可以更加精确更加快捷的按照操作人员的指令进行工作。AGV小车实现了在某一指定位置自动进行货物的装载，自动行走到另一指定位置，自动完成货物装卸。因此，AGV送料小车是物流工程中革命性的新型设备，大大地改变了原有的生产方式，节约了更多的资源，极大地提高了物流运输效率。所以在现代化的工厂中，AGV送料小车占据着十分重要的地位，是提高生产运输效率，获得更高经济效益的保证。

而当我们着眼于AGV送料小车在世界范围内的发展历程和概况，我们不难发现，在信息化时代到来的前提下，世界各主要国家的发展各有不同，各有自身具有的特点和长处。日本的模式特点是AGV制造厂商以开发和批量生产优质的AGV产品为目标，由社会上的工程方案公司来设计各行业应用所需要的AGV成套系统，在导引方面，多数采用磁带导引方式。欧美模式特点是：一揽子工程，AGV生产厂商和用户所需要的系统针对性设计制造，技术资源全部由AGV制造厂商自己完成。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，能够应用于几乎所有的搬运场合。美国模式的特点是基本不生产普通的AGV产品，项目需要的AGV产品通常由工程方案公司采购，再进行二次开发设计、制造配套的外围设备，完成交钥匙工程。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，各种引导方式，各种移栽机构应有尽有，系列产品的载重量可从50kg到60000kg（60吨）。尽管如此，由于技术和功能的限制，此类AGV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。AGV这种机器人设备是典型的应用于军工装配或者医院，在这里可以利用既定的路线规划和有限的自由度，发挥自身的优势[5]。现代AGV技术的最显著特征是智能化。车载计算机的硬软件技术日益强大，使得AGV具有从网络、无线或红外线信号接受装置接受调度中心和客户指令，自动导引，优化路线，自动作业，运行管理，车辆调度，安全避碰，自动充电，自动诊断等功能，实现了AGV的智能化、绿色化、信息化、数字化、网络化、柔性化、敏捷化、节能化。现代AGV是24小时不知疲倦的聪明车辆（仅仅在任务间隙时随机进行短时充电），能够主动、自序、有节拍按最安全、快捷的路线执行作业。由此可见，我国的AGV小车与国际先进水平相比，因为发展得相对滞后，以及工业化和信息化水平的相对不平衡发展，所以我国AGV小车系统还是存在着一定的差距。所以，在中国制造2025的潮流之中，我国制造业必须把握时代的脉搏，在新时代的推动之下，把握发展的趋势，进一步将我国的AGV水平推向新的高峰。目前，AGV在我国烟草、印钞、汽车、新闻纸等行业已经有了大规模的应用，呈现日益上升的势头。

尽管在工业信息化的时代，机电一体化设备取得了极大的发展和进步，对于AGV小车来说，仍旧还是有很多地方需要我们去改进和提高。而且面对人口老龄化的情况越来越严重的情形，使得代替人力的AGV送料小车进一步的取得发展和深层次应用，已然迫在眉睫。所以，在进行AGV送料小车设计的时候，我们必须统筹规划，在设计过程中：一方面，我们必须深刻理解AGV送料小车所处的工作环境，明确工作任务，根据载荷和工作环境，进行AGV小车的结构设计。通过精确的计算以及资料的查阅，进行零部件的选用并且进行必要的校核，使其在工作环境中能够平稳有效的进行运行，做好三维图纸的绘制和仿真模拟；其次，我们要根据工厂的工作环境，选用合适的控制器（如PLC控制或者单片机控制）设计好AGV小车的循迹程序，并且选择合适的传感器以及避障设备。多种类型的传感器设备可以被选用用于方向指引，在AGV小车上面的传感器设备，其位置的确定需要对图像识别设施，小车自身以及全景的整体理解[6]。AGV送料小车作为典型的工业机器人，之所以能够准确操作，是因为他能够通过各种传感器来准确地感应自身，操作对象及作业环境的状态，包括：其自身状态信息的获取通过内部传感器（位置、位移、速度、加速度等）来完成，操作对象与外部环境的感知通过外部传感器来实现[7]-[8]；另一方面，AGV小车的动力设备也是我们必须考虑和进行设计的。在明确工作条件和工作强度的前提下，我们必须据此进行车载电源即伺服控制系统的的选用和设计，一来满足工作条件，二来不至于浪费资源和生产成本和资金。AGV送料小车作为典型的机电一体化设备，在设计的过程之中，三者必须统筹兼顾，才可以很好的进行设计任务。AGV技术仍在发展中，随着现代高科技的进步，AGV的性能与功能将得到不断的提高。AGV系统由于自身的技术优势，将适合更为广泛的工业或非工业要求，得到越来越广泛的应用[9]-[10]。

参考文献：

  1. 智能工厂的桥梁——AGV小车 中国AGV网 2017.2.24
  2. 魏际刚. 物流技术的创新、选择和演进. 中国流通经济，2006年第三期：8-11
  3. 黄东生. 探讨自动化物流系统内AGV小车的利用. 科技创新导报，2013年第36期：55
  4. 楼应侯、刘谨. 机械制造的综合自动化物流技术. 机械制造，1998年第7期：4-7
  5. DavidCuller,JamesLong.APrototypeSmartMaterialsWarehouseApplicationImplementedUsingCustomMobileRobotsandOpenSourceVisionTechnologyDevelopedUsingEmguCV[J].ProcediaManufacturing,2016,5:
  6. 李小玲. 传感器与检测技术在机电一体化系统中的应用. 现代电子技术，2016年第一期总第216期：121-122
  7. Ming Li,Kenji Imou,Katsuhiro Wakabayashi,sHINYA Yokoyama.Review of research on agricultural vehicle autonomous guidance. Int J Agricamp;Biol Eng,September,2009:Vol.2 No.3
  8. 罗远杰、陈息坤、高艳霞.现代农业自动化AGV小车的设计和模糊控制研究. 工业控制计算机，2015年第28卷第12期：68-71
  9. 张辰西贝、黄志球.自动导航车（AGV）发展综述. 中国制造业信息化，2010年1月，第39卷第一期：53-59
  10. 董林福、赵长成、郭蓓涛、孙晓威.基于神经网络PID的送料车控制系统设计.中国机械：30
  11. 周文军、吴有明.基于AGV和工业机器人的只能搬运小车的研究.装备制造技术2016年第11期：94-98
  12. [1]OmarLengerke,MaxDutra,FelipeFranccedil;a,MagdaTavera.AutomatedGuidedVehicles(AGV):SearchingaPathintheFlexibleManufacturingSystems[J].JournalofKonbin,2008,8(1):.

资料编号：[76420]

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