AGV控制技术报告完整编辑版.docx

1、AGV控制技术报告完整编辑版自动导弓车(AGV)系统1.国内外发展情况先进制造技术、工厂物流自动化是目前国内外极受重视的新技术应用领域。柔性加工、柔性装配、仓储物流自动化是其中的重要组成部分。自动导引车(Automated Guided Vehicle )则是其中不可缺少的重要设备和系统技术。在世界范围内，随着市场需求的增长，近几年有了很大发展。 AG技术的发展，进 步促成了先进的柔性生产线、自动化物流系统的实现。国外发达国家中日本、德 国、美国、瑞典、意大利AG沪品种类齐全，技术先进，处于领先地位。沈阳新 松机器人自动化股份有限公司多年来， 从基础技术研究开始，已开发出具有自主 知识产权的A

2、G及其系统技术，获得多项专利。在先进的加工制造生产线上使用柔性加工系统 (FMS)技术,在装配(例如汽 车及其部件)生产线上使用柔性装配系统(FAS)技术,在仓库存取输送线上使用自 动化柔性物流系统技术，可以增加制造生产线和物流系统的柔性，提高生产效率, 适应生产多品种产品的市场需求，提高企业的组织和设备重组能力和对市场作 出敏捷反应的能力。目前，由于国内汽车行业的快速发展，其对配套生产厂家的产品质量及产量要求不断提高，特别是装配制造业。基于这种情况对柔性装配系统的需求正在 不断提高。2.技术原理 2 . 1 AGVS系统构成AGV!动导引车系统由带辅助装置的AG车、地面导航系统、在线自动充电

3、系统、周边输送系统、AG控制台和通讯系统等构成。AGV带辅助装置的AGV完成发动机从各个工位的之间输送。地面导航系统地面导航系统主要由磁条或激光反光板构成，由磁条或激光反光板构成AGV勺运行区域，形成AGV!行的不同路径。在线自动充电系统:为了保证AG24小时内连续运行和使用的可靠性，采用大电流快速充电 的方法为AGe动补充能量。AGV勺充电过程是在控制台的监控下自动进 行的。周边输送系统周边输送系统主要是AG的自动上下货位置，这些设备在与AG进行交接 货物时，在系统监控下实现动作的互锁和协调。AGV控制台控制台是AG孫统的调度管理中心，负责与监控计算机交换信息，生成AGV勺运行任务，解决多A

4、GV之间的避碰问题。同时将 AGV系统的状态反 馈给中心控制管理系统。通讯系统通讯系统由AGV控制台和各AGV之间组成无线局域网（此通讯系统频率 2.4GHz不需向无委会申报，覆盖范围不大于 500米）。AG与控制台之间采用无线局域网进行信息交换。通过多个无线接入点的组合，覆盖 AGV 运行的区域，使agVe跨越不同的区域时实现自动漫游， 实现无缝连接。2. 2 AGV勺构成pc总线 I/O 板 UCPU板无线网SA-10DI/O扩展板(AP1、AP2、定时器板传感器电子盘前导航传感器I后导航传感器I地标传感器跟踪传感器前轮舵角后轮舵角AP3、AP4、AP5 )位控板2PW举 升 限报警位开关

5、急停开保险杠丁状态继电器电池电 I压检测关关统Pw Itw I面板开 一3.技术基础新松公司是我国唯一的一家专门从事机器人和自动化装备研究开发及产业 化的高技术股份公司，技术实力雄厚，科研及生产条件优良。多年来完成了一大 批国家攻关计划以及“ 863”高技术计划项目，取得了丰硕成果。先后解决了机 器人操作机优化设计技术、高性能机器人控制系统开发技术、机器人作业技术、 大型机器人自动化线设计技术以及机器人成套周边装备设计开发技术等关键技 术问题，取得了几十项专利，形成了一系列机器人及其周边设备产品及机器人自 动化生产线成套装备。其技术水平在国内处于领先地位，并达到世界先进水平。在AGV物流技术方

6、面，我们的自动导引车（AGV系统已被列入全球采购平台，产 品出口到美国、加拿大、俄罗斯、印度、韩国等多个国家，打破了中国高技术AGV 系列产品只有进口没有出口的历史。为汽车及汽车零部件装配行业开发与制造的AG系统形成了完整的系列产品，占据了国内大部分的汽车生产企业，在国内处于 垄断地位。沈阳新松机器人自动化股份有限公司始终致力于中国自主知识产权的 AGV技 术开发，积极推进AG产业化发展。经过近十几年的努力，已经具备了自动导引 车（AGV系统自主研究开发、生产制造、工程设计与实施的成熟技术和能力。在AG产品、工程应用、物流周边设备生产方面已经达到了相当的规模，形成了 年产300台套AG和基于A

7、G的工业自动化系统的生产能力；在 AGV生产体系、生 产设施、生产条件等方面也得到了较大的扩充和改善， 建立起了较完善的售后服务体系、人员培训体系和质量保证体系，成为国内唯一通过 IS09001国际质量体 系认证的机器人研究、开发和生产机构。4.自动导引车（AGV系统项目简介近年来，随着中国汽车零部件行业的蓬勃发展，国内汽车发动机厂家开始跟踪国外先进装配工艺，以提高生产效率和产品质量。目前国外 VOLVO依维克等 大型发动机生产厂家都采用先进的 AGV!动导引车作为装配车间移动的工作平 台。新松公司自主研发的自动导引车（AGV系统也已在国内得到成功应用。如 以潍柴动力股份有限公司的发动机装配为

8、应用背景，开发了适应发动机和变速箱 等组件装配的自动导引车（AGV系统，为潍柴动力股份有限公司的新建工业园 区发动机装配线大批量运用AGV系统，。在本项目中，新松公司充分发挥在自动控制领域和系统集成能力上的优势，对整个生产车间物流输送 AG系统、线上工具 配置系统、电器控制及管理信息系统进行详细规划设计， 使整个系统达到自动化 程度高、性能可靠、工人操作简单方便、物流规划合理等效果，该项目共应用了 24台自动导引车（AGV系统。其工艺流程是：由计算机控制的空中移栽机构将 发动机送到指定工位后，通过发动机上的飞轮壳与 AGVI、车上的法兰盘相连接,AGV在固定的环形路线依次经过各个工艺停车点（工

9、位）进行相应工艺内容的装 配工作，同时AGVt安装有信息系统的计算机终端，适时显示装配工艺，指导安装人员进行装配。完成全部预定的工作内容后， AG停靠到指定的站点由人工将 发动机吊放到测试输送线上，完成一个工作循环。同时各个系统之间通过数据库 和网络通信实现信息共享，协同实现对整个车间的作业控制和信息管理。系统建 立车间级局域网，使得车间能够独立运行，同时又可方便地与其它车间或上级管 理系统进行信息交换。该用户评价我们的AGV系统技术先进，设计合理，外形美观，设备投产运行 后，性能稳定，故障率低，达到国际先进、国内领先水平。该系统的投产应用, 提高了劳动生产率，保证了产品质量，提升了公司的形象

10、，产生了良好的经济和 社会效益。5.自动导引车（AGV系统技术参数及性能指标 系统控制方式：采用集中调度管理方式，实时监视AGV系统的运行状态，实现柔性 控制。通讯方式：AG控制台与AG间采用无线局域网通讯交换信息。导航方式：磁导航AGV激光导航 驱动方式：直流伺服驱动/交流伺服驱动AGV运行速度：负载最大：45m/min,空载最大:60m/min?2 m （最小） 24小时连续（三班） 在线自动快速充电48V/100Ah置：远程非接触防碰信息显示终端：AGVb带有信息系统的计算机终端，15”液晶屏幕，适时显示装配工艺等手持条码扫描器：用于装配过程中零部件信息录入盘车伺服系统：用于气门间隙调整

11、时调整曲轴位置 柴油机旋转：绕轴线点动旋转 1700柴油机上下升降：柴油机点动上下升降功能7.各分系统的技术介绍AGV系统中的主要元件（控制器、车轮、伺服、电台等）均使用国际知名公司的成熟产品，确保系统稳定可靠。7. 1自动导引车AGV车载控制器AGV控制器使用国际著名工控品牌研华成熟控制器的通用性与模块化，各功能模块性能稳定可靠且分工明确，即保证了 AGV整体性能的灵活配置，又便于不同系统功能的扩充与维护。7. 2自动导引车AG驱动系统AGV驱动轮使用欧洲进口的AGV专用车轮，该种AGV专用车轮外层使用树脂橡胶材料做成，具有强度高、耐磨损、稳定性高、具有一定的弹性等优点,非常适合于AGV系统

12、的使用，车轮单元独立组成一个完整的驱动机械系，在一个轮支架内安装有直流伺服电机、同轴减速器、抱闸、旋转编码器及测速机等，车轮结构紧凑、空间占用少、可控性高、性能可靠、维护简单。全方位驱动轮集成了行驶与转向两个单元，转向单元使用一个独立的伺服电机装有旋转编码器及高精度位置检测电位计， 转向单元可在 900的范围内转动，控制驱动电机的驱动轴向，配合驱动单元的正反转，可使车轮沿任意方向运动，在三轮结构AGV中装有一个全方位驱动轮。7. 3 AGV勺安全机制AGV系统具有完善的多级安全报警机制，包括控制台系统监控、非接触式 防碰保险杠、接触式防碰保险杠、停止按钮、急停按钮等，可以在各种情况下 保证AG

13、V系统以及AGV周边操作人员及设备的安全。为确保AGV在运行过程中自身安全，特别是现场人员的安全及各类设备的 安全，AGV自身采取多级安全措施。在AGV的前后方均设有非接触激光防碰传 感器和接触式传感器一保险杠。非接触激光防碰传感器使用国际著名品牌的激光扫描测距传感器，分两个区域即减速区和停车区，减速区距离较远，停车区距离较近。该传感器安装在AGV的前后两个方向，主要对高速运行的AGV进行防碰保护，AGV在遇到障碍 物时先减速后停车。保险杠是最后一道检测，安装在AGV的四周，宽出车体，主要用于AGV低 速运行时的防碰保护（如在侧移过程中），保险杠检测到障碍物，受到一定的压 力后将报警并控制AG

14、V停止。在AGV的周边设有急停开关，任何时间按下急停开关，AGV立即停止运行。在AGV安装有醒目的信号灯和声音报警装置，以提醒周围的操作人员。旦发生故障，AGV自动用声光报警。同时通过无线通讯系统通知AGV监控系统。AGV监控系统在控制台上显示当前状态和文字提示。监控人员可以根据提示的信息，指挥现场人员排除故障。7. 4自动导引车AGV勺导航系统:磁导航自动导引车AG使用磁导航，在AG下方装有磁传感器专业公司为AG专门设 计的磁导航传感器，该传感器结构紧凑、使用简单、导航范围宽、导航精度高、灵敏度高、横向产品，安装尺寸更小，可与导航传感器使 用相同的信号磁条。导航线地标中所能达到的路径，主要由

15、以下几部分构成：运行路径导航线、地标导航线和弯 道导航线。采用磁导航的方法，运行路径导航线由长 500mm宽50mm厚度为1mm 的磁性橡胶铺设而成，根据路径的具体要求可以进行适当的裁剪。 地标导航线由 长150mm宽50mm厚度为1m的磁性橡胶铺设而成，在地图上地标是各个站点的 标志。弯道导航线由路径导航线和地标导航线构成，如下图所示：导航线及地标AG在弯道的运行分成下述几个步骤:找到地标。按一定的转弯半径，AGV靠码盘的位置编程来完成圆弧的轨迹。寻找导航线，按导航线的路径行走。激光导航系统激光导航系统如图所示IfIIX /激光导航原理AGV的上部安装了激光扫描器，激光扫描器随 AGV的行走

16、,发出旋转的 激光束。发出的激光束被沿 AGE驶路径铺设的多组反光板（全向反光板） 直接反射回来，触发控制器记录旋转激光头遇到反光板时的角度。控制器根AGV的绝对坐标,据这些角度值与实际的这组反光板的位置相匹配，计算出基于这个原理就可以实现非常精确的激光导引。探测角度：360。激光安全级别：1类激光，绝对安全7. 5在线自动充电系统AGV使用高容量镍镉充电电池作为供电电源该种电池一方面在短时间内可提供较大的放电电流，在AGV启动时可提供给驱动系统以较大的加速度，另一方面该种电池的最大充电电流可达到额定放电电流的 10-20倍,使用大电流充1: 10, AGV 可使电即可减少电池的充电时间，AG

17、V的充电运行时间比可达到数值时，产生充电申请。AGV通过无线局域网向控制台提出充电申请，由控制台调度AGV到达充电站进行充电；充电机是全自动的，充电机可自动完成电池 电压检测、恒流充电、恒压充电，按标准充电曲线完成整个充电过程，控制台 通过I/O点对充电机进行检测，当检测到充电完成时，控制台可以通知AGV完成 充电，AGV可脱离充电位置继续投入运行。7. 6无线局域网通讯系统AGV控制台与AGV间采用无线通讯方式，控制台和 AGV构成无线局域网。控制台依靠无线局域网向AGV发出系统控制指令，任务调度指令，避碰调度指 令。控制台同时可接收AGV发出的通讯信号。AGV依靠无线局域网向控制台报 告各

18、类指令的执行情况、AGV当前的位置及AGV当前的状态。U-无线局域网使用工业级专业通讯电台，车载电台与系统通讯接入点之间使用多频点跳频（或直序扩频）数字通讯，系统具有 60多个频点可选，通讯速度 高、抗干扰性好，且通讯电台支持多主无缝方式漫游，在较大的应用空间内有802.11X非常好的区域扩展能力。执行标准:3dB车载天线:开放空间通讯距离： 100米 使用国际开放频段，无需向无线电管理委员会申请应用频带。7. 7自诊断系统AGV车载控制器软件和硬件的设计提供了 AGV系统的自检测，自诊断，自保护能力。在AGV车载界面中可完整的查询AGV中各关键部件的工作状态，且多数信息均可进行动态观察，使用

19、十分方便。在 AGV控制台内还记录有系统自动运行过程的状态数据，记录文件的数量可以人工进行调整，保证系统运行的可追溯性。7. 8人机界面 1）新松公司设计的AGV系统中所有系统软件（包括车载软件、控制台软件、管理软件、系统参数编辑软件等等）均使用方便的中文菜单式操作界面,提供丰富的操作内容；下图是AGV控制台AGV状态窗口中的显示内容，操作人员在控制室内可通过列表详细了解系统中所有 AGV的运行状态，如出现故障,控制台会及时报警，操作人员又可通过列表快速直观地查询故障车号及原因。2） AGV的运行也使用全中文的操作界面，AGV根据当前的状态动态调整屏幕上 的显示内容，操作人员可以通过该界面掌握

20、 AGV的位置、状态、任务信息、传感器状态、附属设备状态、故障信息等多种信息，一旦 AGV出现故障，操作和 维修人员能够通过AGV的故障诊断系统及时准确地查找故障的原因，便于故障 的排除。3）维护人员可以通过显示和操作面板设定系统参数，修改系统参数。4）操作人员可以通过显示和操作面板设定工作参数，修改工作参数。7. 9 AGV与发动机的连接装置功能。在发动机的不同装配工位自动实现姿态的改变， 以适应人机工程的要求。7. 10多种运行模式AG具有手动、离线自动、自动运行三种运行模式，前两种方式均可使 AGV脱离网络独立运行，便于系统调试、维护及紧急情况的处理，多种运行方式可最大限度地保证系统可用

21、性，提高系统使用率。7. 11自动导引车AGV系统对环境的影响AG使用直流电机驱动，一体化树脂橡胶车轮，工作时运行噪声很小，远小于70dBA抱闸只在AG处于静态时起作用，AG在使用过程中，仅在充电时电池有极少量的水汽排出，对运行环境完全不会造成污染。当遇到紧急情况时，由人工按下，转运车将立即停止运行。在转运车的显著位置安装有运行警示灯，当转运车行进时警示灯闪亮，提醒 人们注意。7. 12上线站点号自动识别（RFID ）磁导航AGV上线登录时，需要知道当前点的位置标识。通常由人工输入AGV 当前上线登录的站点编号，由于人为等因素的介入，容易造成站点编号的输入错 误。为了避免人为因素造成的错误，我

22、们的 AGV系统引入了上线站点号自动识 别系统（RFID ）。当AGV需要上线进行登录操作时，AGV通过附近的站点时，可 以自动读取该站点的站点编号，从而避免站点编号的输入错误。7. 13工艺显示终端AGVt带有工艺显示终端，可根据不同柴油机的机型适时显示装配工艺和装 配信息等。当AGVJ达某一工位时，工艺显示终端自动显示该工位装配工艺及需要装配的部件，当条码扫描部件与装配部件信息不符合是显示错误状态， 提示装 配人员进行调整，同时工艺显示终端显示被装发动机在 AG上的各种姿态信息。该信息显示终端采用带有15”液晶显示屏的工控一体机，保证对工业环境的适应 性。7. 14多驱动轴协调控制由于发动

23、机装配需要多种姿态，在不同装配工位的姿态不同，要求 AGVt运 动过程中进行多轴协调运动，其中包括升降、旋转及盘车，在盘车过程中要求两 个轴同步旋转且相对角度误差小于1度。&先进性和创新点随着电子器件和控制技术的发展， AGV系统的技术也不断的提高，而且许 多新技术都应用到AGV或AGVS上。激光技术的应用使AGV实现虚拟路径的导航RFID的应用和安全保护；无线局域网的应用使 AGV的调度实时性更强，是AGV调度技术的 一场革命；现场总线的应用使 AGV的可靠性和可维护性得到提高;使AGV与地面系统的信息交互量更大，自适应性更强。本项目重点解决了 AGV的轮系结构、实时控制系统、嵌入式软件、混合导航、多AGV系统调度管理等关键技术难题，适合国内外不同应用环境的 AGV系 统，并在汽车制造等自动化生产线上应用， 提升了我国企业的工业自动化水平和 参与国际竞争的能力。并在如下方面做出了创造性的贡献:(1)适合我国现代物流特征的运输装配型 AGV系统的总体设计思想适应不同地面要求的AGV轮系结构AGV实时控制系统及嵌入式实时控制软件 混合导航方法和多极AGV调度管理算法(5)RFID在AGV调度中的应用和多 AGV通讯(6)建立符合现代物流以特征的生产执行过程管理模式，并实现制造过程管理与底层自动化装备、物流AGV系统和上层商务系统的无缝集成交流永磁同步电机控制