AGV的前世今生5100字

AGV的前世今生5100字 在自动化物流系统中，AGV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，所以人们形象地把它称作“现代物流系统的动脉”。 AGV是自动导引运输车（Automated Guided Vehicle）的英文缩写。是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。AGV属于轮式移动机器人（WMRWheeled Mobile Robot）的范畴。说到轮式移动机器人大家可能就明白了，比如我们所熟知的代表轮式移动机器人最高水平的美国宇航局（NASA）的火星车“勇气号”。AGV以电池为动力，并装有非接触导航（导引）装置，可实现无人驾驶的运输作业。它的主要功能表现为能在计算机监控下，按路径规划和作业要求，精确地行走并停靠到指定地点，完成一系列作业功能。AGV以轮式移动为特征，较之步行、爬行或其他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，AGV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，所以人们形象地把AGV称作“现代物流系统的动脉”。发展历史AGV扮演物料运输的角色已经50多年了。第一辆AGV诞生于1953年，它是由一辆牵引式拖拉机改造而成的，带有车兜，在一间杂货仓库中沿着布置在空中的导线运输货物。到上世纪五十年代末到六十年代初时，已有多种类型的牵引式AGV用于工厂和仓库。20世纪70年代，基本的导引技术是靠感应埋在地下的导线产生的电磁频率，通过一个叫作“地面控制器”的设备打开或关闭导线中的频率，从而指引AGV沿着预定的路径行驶。20世纪80年代末期，无线式导引技术引入到AGV系统中，例如利用激光和惯性进行导引，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，也不必改动地面或中断生产。这些导引方式的引入，使得导引方式更加多样化了。从20世纪80年代以来，自动导引运输车（AGV）系统已经发展成为生产物流系统中最大的专业分支之一，并出现产业化发展的趋势，成为现代化企业自动化装备不可缺少的重要组成部分。在欧美等发达国家，发展最为迅速，应用最为广泛；在亚洲的日本和韩国，也得到迅猛的发展和应用，尤其是在日本，产品规格、品种、技术水平、装备数量及自动化程度等方面较为丰富，已经达到标准化、系列化、流水线生产的程度。在我国，随着物流系统的迅速发展，AGV的应用范围也在不断扩展，如何开发出能够满足用户各方面需求（功能、价格、质量）的AGV系统技术是未来我们必须面对的现实问题。应用领域AGV的应用领域非常广泛，包括烟草、汽车制造、电子、纺织、医疗、食品、造纸等行业。1.仓储业仓储业是AGV最早的应用场所，1954年世界上首台AGV在美国的南卡罗来纳州的Mercury Motor Freight 公司的仓库投入运营，用于实现出入库货物的自动搬运。目前世界上约有2万台各种各样的AGV运行在2100座大大小小的仓库中。海尔集团于2000年投产运行立体仓库，9台AGV组成了一个柔性的库内自动搬运系统，成功地完成每天23400件出入库货物和零部件的搬运任务。2.制造业AGV在制造业的生产线上大显身手，高效、准确、灵活地完成物料的搬运任务。并且可由多台AGV 组成柔性的物流搬运系统，托运路线可以随生产工艺流程的调整而及时调整，使一条生产线可制造十几种产品，大大提高了生产的柔性和企业的竞争力。目前，AGV在世界的主要汽车厂，如通用、丰田、大众等的制造和装配线上得到了普遍的应用。近年来，作为CIMS的基础搬运工具，AGV的应用深入到机械加工、家电生产、微电子制造、卷烟等多个行业，生产加工领域成为AGV应用最广泛的领域。3.邮局、图书馆、港口码头、机场在邮局、图书馆、港口码头、机场等场合，物品的运送存在着作业变化大、动态性强、作业流程经常调整以及搬运作业过程单一等特点，AGV的并行作业、自动化、智能化和柔性化的特性能够很好地满足上述场合的搬运要求。瑞典于1983年在大斯德哥尔摩邮局，中国于1990年上海邮政枢纽开始使用AGV，完成邮品的搬运工作。在荷兰鹿特丹港口，50辆被称为“yard tractors”的AGV完成集装箱从船边运送到几百码以外仓库这一重复性工作。4.烟草、医药、食品、化工在对于搬运作业有清洁、安全、无排放污染等特殊要求的烟草、食品、化工等行业中，AGV的应用也受到重视。在卷烟行业中，如青岛颐中集团、红塔集团、红河卷烟厂等，应用激光引导式AGV完成托盘货物的搬运工作。5.危险场所和特种作业在军事上，以AGV自动驾驶为基础集成其他探测和拆卸设备，可用于战场排雷和阵地侦察，如英国军方正在研制的Minder Recce，这是一辆具有地雷探测、销毁和航路验证能力的自动型侦察车。在钢铁厂，AGV用于炉料运送，减轻工人的劳动强度。在核电站和利用核辐射进行保鲜储存的场所，AGV用于物品的运送，避免了辐射的危险。在胶卷和胶片仓库，AGV可以在黑暗的环境中，准确可靠地运送物料和半成品。工作原理AGV在其运行区域内，规定有通信区和非通信区。在通信区域内，AGV通过其车载通信装置与系统控制计算机通信，报告其位置及状态，并接受工作指令。在非通信区域内，AGV按照小车控制器中的预定程序独立行驶，不与系统控制计算机发生联系。其工作过程为：当接收到货物搬运指令后，小车控制器就根据所存储的运行地图和AGV当前位置及行驶方向进行计算、分析，选择最佳的行驶路线，通过驱动放大器自动控制AGV的行驶和转向，到达装载货物目标点准确停位后，移载机构动作，完成装货过程。然后AGV启动，驶向目标卸货点，准确停位后，移载机构动作，完成卸货过程，并向控制计算机报告其位置和状态。随之AGV启动，驶向待命区域。接到新的指令后再作下一次搬运。 AGV行驶过程中，车上的激光扫描头不断地扫描周围环境，当扫描到行驶路径周围预先垂直设定好的反射板时，即“看见”了“路标”。只要扫描到三个或三个以上的反射板，即可根据它们的坐标值，以及各块反光板相对于车体纵向轴的方位角，由定位计算机算出AGV 当前在全局坐标系中的X、Y坐标，和当前行驶方向与该坐标系X轴的夹角，实现准确定位和定向。如果对于AGV的工作原理还是难以理解，这里有一个非常恰当易懂的例子：假设某市有一家出租车公司，该公司管理先进，每辆出租车都装有全球定位系统（GPS），公司的监控中心可以随时获得每辆出租车的位置及行驶路线信息，出租车司机还可通过无线通信设备随时向公司汇报车辆的性能及服务状况。当有客户需要乘坐出租车时，客户可以打电话到出租车公司的客户中心，并提供他当前的位置（A点）及目的地（B点）信息。在这里，我们可将客户的电话理解为来自物流上位调度系统的需求，客户中心理解为AGV地面控制系统，即AGV系统的上位控制系统。客户中心在收到客户的信息后，可以选择离客户最近，又正好空闲的出租车（甲）前往A点接客，这就像AGV的地面控制系统进行的任务调度和车辆分配；在出租车甲前往接客的途中，客户中心可能又发现有其他空闲车辆（乙）距离客户更近，那么客户中心将会及时通知出租车乙去接客户，并同时取消出租车甲的任务，这就像是AGV地面控制系统的动态任务调度。客户中心对出租车将要行驶道路的交通状况也了如指掌，能够及时通知各个司机选择最便捷的道路行驶，该道路所需时间最短，但不一定是路程最短，因为，最近路程的道路上可能发生了交通阻塞，这就像AGV地面控制系统中的路径搜索和路径分配的功能。AGV系统的控制过程就类似这样一家管理先进的出租车公司，物流上位调度系统、AGV地面控制系统和AGV车载控制系统分别相当于客户、客户中心和出租车，AGV地面控制系统和各台AGV之间通过无线通信来交换信息，调度AGV的作业，并为其选择路径（线），确保交通通畅。AGV是以电池为动力的，当电量不足时，会向地面控制系统发出充电请求，在得到允许后，前往充电站自动充电，在充电期间，AGV地面控制系统不会向此AGV分配任何任务，就像出租车进了加油站不再载客一样。发展模式综合分析AGV技术的发展，一般认为AGV有两种发展模式：第一种是以欧美国家为代表的全自动AGV技术，这类技术追求AGV的自动化，几乎完全不需要人工干预路径规划，能够运用在几乎所有的搬运场合。这种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，各种导引方式，各种移载机构应有尽有，系列产品的载重量可从50kg到60000kg。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，而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。第二种是以日本为代表的简易型AGV技术或只能称其为AGC（Automated Guided Cart），该技术追求的是简单实用，极力让用户在最短的时间内收回投资成本，这类AGV在日本和台湾企业应用十分广泛，从数量上看，日本生产的大多数AGV属于此类产品（AGC）。该类产品完全结合简单的生产应用场合（单一的路径，固定的流程），AGC只是用来进行搬运，并不刻意强调AGC的自动装卸功能，在导引方面，多数只采用简易的磁带导引方式。由于日本的基础工业发达，AGC生产企业能够为其配置上几乎简单得不能再简单的功能器件，使AGC的成本几乎降到了极限。这种AGC在日本80年代就得到了广泛应用，2002到2003年达到应用的顶峰。由于该产品技术门槛较低，目前国内已有多家企业可生产此类产品。行业前景从2013年的市场情况来看，AGV在中国的应用领域越来越广，呈现出了良好的发展前景。据物流专业媒体统计，2013年物流系统及装备的市场总额是360亿元，其中包括AGV在内的智能搬运类装备的占比为6.86%，也就是24.7亿元。按此保守估计，2013年国内AGV的市场总额约为5亿元。2013年国内AGV/AGC产品的销售数量大约为15002000台。从需求行业来看，汽车制造业对AGV的需求仍然保持了旺盛态势，AGV及AGC的应用从总装及主机生产企业延伸到了配套企业，市场份额约为65%；烟草行业得益于“十二五”技改计划的逐步落实，基本保持了原有的需求量，市场份额约为10%；在电力行业，AGV作为物流仓储的配套设备，呈现了上升趋势；医药行业由于GMP认证的推动，包括AGV在内的物流设备需求有明显提高；其他如造纸/印刷、食品、化工、军事等行业对AGV的需求也较往年有了明显的增长。2013年，由主要AGV生产企业联合制定的两项国家标准自动导引车设计通则 GB/T 30029-2013和自动导引车术语 GB/T 30029-2013正式发布，为AGV行业技术标准体系的发展奠定了基础。2013年底，工信部在其网站上发布了工业和信息化部关于推进工业机器人产业发展的指导意见，指明了智能装备的发展方向和市场前景：到2020年要形成较为完善的产业体系，使工业机器人行业及其企业的技术创新能力和国际竞争能力明显增强。部分省市还提出了“以空间换面积，以机器换人力”的装备发展战略规划。受到产业政策的鼓舞，各行业对传统装备的升级换代充满了期待。正是因为看到了AGV的市场潜力，许多企业积极研发、生产出了各自的产品。目前市场上的AGV产品主要分为四类：第一类，拥有国产自主技术的AGV产品；第二类，采用进口技术国内生产的AGV产品；第三类，简易的进口或自主技术的AGC产品；第四类，进入中国的欧美企业AGV产品。AGV系统技术是集光、机、电、计算机与一体的高新技术，是柔性化程度极高的输送系统，随着生产力和工业自动化水平的日益提高，物流系统中所蕴藏的巨大潜力将越来越引起人们的重视， AGV技术前景光明，必定会发挥越来越重要的作用。