AGVS在涂料行業的應用

文/劉之舟 李建旭 李 偉 謝昊天 周 宇

一、引言

1.AGVS概述

AGVS是“自動導引搬運車系統”的簡稱，具有工作效率高、結構簡單、可控性強、安全性好等優點。AGV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，具有安全保護以及多種移載功能的搬運車。與物料輸送中常用的其他設備相比，AGV的活動區域無需鋪設軌道、支座架等固定裝置。因此，在自動化物流系統中，AGVS最能充分地體現其自動性和柔性，實現高效、經濟和靈活的無人化生產。

2.AGVS的總體結構和地面控制部分結構

AGV小車通過無線網絡連接監控機、管理機，AGVS總體結構圖，如圖1。

AGVS地面控制部分主要由物流系統管理機、AGV系統管理監控主機組成，其中AGV管理和監控計算機是AGV系統運行的核心，主要功能有：執行任務命令；為不同的運輸任務分配最優的AGV小車；為每個運輸任務安排運輸路線；控制AGV系統中的多臺AGV小車的交通；處理現場的一些輸入、輸出信號。AGVS地面控制部分，如圖2。

二、涂料行業的AGVS具體實現

根據涂料行業現場實際環境，需要對AGVS系統進行針對性規劃設計

移動搬運機器人物料自動搬運范圍包括自動碼垛工序、人工碼垛工序、產品入庫工序和空托盤出庫工序等，實現物料全過程的自動轉運，并與倉庫管理系統WMS系統實現無縫集成對接。工位需要物料時，由物流系統下達搬運請求，AGV 系統接到指令后，下達任務給就近的AGV，AGV接到任務行駛到達站臺準確位置后，抬升貨叉將托盤貨物取下，自動搬運至請求要料的站臺輸送機或地面的堆位上。

為了AGV與輸送機安全對接，AGV 進入取貨工位前，向上位物流系統發出請求進入信號，收到“允許進入”信號，同時需此處安全光柵放行后AGV駛入，即AGV需與上級系統及硬件聯鎖保護。

涂料自動灌裝設備、涂料自動包裝設備、自動碼垛設備、倉儲立體庫、輸送機及軌道穿梭車、移動搬運機器人（AGV）系統等，通過互聯互通的工業有線網絡、無線網絡架構，并通過倉庫管理系統WMS、倉庫控制系統WCS、生產制造執行系統MES、AGV調度系統AMS實現涂料灌裝到倉儲、出庫過程的全生命周期管控和質量追溯。

在涂料行業的AGV項目中，機科股份作為核心物流裝備（移動搬運機器人AGV系統）的集成商，提供了移動搬運機器人（AGV）、自動充電站、AGV管理控制工作站、控制系統軟件、AGV管理監控系統、部分有線網絡、無線網絡的硬件搭建和現場設備網絡互聯互通以及與倉庫管理系統WMS、倉庫控制系統WCS和生產制造執行系統MES等的無縫集成，實現自動碼垛、人工碼垛、自動灌裝、產品入庫等生產過程涉及的物料（空托盤垛、成品涂料垛等）自動搬運，實現物料搬運和成品倉儲的無人化、電子化。

三、系統設計的重點問題和項目應用中的技術創新

1.系統優化

（1）柔性曲線及其優化工具以及Drawing Line Tool工具的使用

由于項目現場物理空間特別狹小，支路通道狹窄，采用常規模式畫線段不能滿足要求。采用柔性曲線，能夠保證在畫一條線段時自動分析線段起點和終點的坐標差距，并且結合小車轉向的最大角速度和最大速度把線段分成若干小段，然后通過優化工具進行優化，使AGV小車占用空間最小。圖3(a)為柔性曲線模式和(b)為常規模式產生的包絡線，它們的起點和終點坐標均相同，如紅框所示，柔性曲線模式占用的空間明顯較小。

由于支路通道狹窄，并且某些站臺存在的物理干涉較多，單純地采用柔性曲線難以滿足現有的條件，結合Drawing Line Tool工具，使線段的包絡線占用的空間更小，Drawing Line Tool工具相當于在無法移動的固定“障礙物”周圍加了一層保護，結合優化工具進行優化，使占用空間更小，保證AGV小車可以順利通過。圖4（a）為未使用Drawing Line Tool工具和(b)為使用Drawing Line Tool工具產生的包絡線，它們的起點和終點坐標均相同，而使用Drawing Line Tool工具占用的空間明顯較小。

圖1 AGVS總體結構圖

圖2 AGVS地面控制部分

圖3 （a）柔性曲線產生的包絡線 （b）常規模式產生的包絡線

圖4 (a)未使用Drawing Line的包絡線 (b)使用Drawing Line的包絡線

（2）復合動作和復合任務的實現

貨叉的升降和小車的行走可以單獨控制，考慮到系統的效率和觀賞性等因素，本項目中AGV小車在行走的過程當中調整貨叉高度（邊走邊升貨叉，邊走邊降貨叉），經過實際的使用，效果比較明顯。

圖5 AGV小車執行任務流程

圖6 項目現場AGV的使用情況

在任務分配和調度方面，根據AGV小車的實際位置、是否有在執行任務、執行任務的距離和時間等因素，自動將任務分配給AGV小車。AGV完成前一作業任務之后，AGV系統會根據物流系統任務指令，自動調度AGV小車執行就近任務，這樣有效地提高了系統的效率。

2.信息交互

AGV小車與其它物流設備有信息交互，為保證安全生產，AGV小車在取貨、卸貨、取貨完成、卸貨完成時均會向上級系統發出請求以及完成確認信息，待上級系統給出指令后，AGV小車方可執行任務，具體流程如圖5。

3.取消任務機制

如果上級系統下發指令有誤或者人為干預，導致AGV小車接受到錯誤任務，可以在AGV調度系統上將該任務取消。

4.復雜的交通管制

AGV運行空間狹小，取卸貨站臺較多，涂料行業AGV數量一般比較多，容易造成AGV堵塞，為減少多車在該區域的等待時間和堵塞時間，涂料行業在路徑規劃方面對系統進行了優化。

5.充電管理功能

由于涂料行業的生產任務比較繁瑣，設置了若干個充電站，AGV小車在正常的運行過程中，時刻監測電池電壓，當電池電壓低于程序中預先所設定的值時，AGV小車將會產生一個“低電量報警”信號，待AGV小車執行完當前正在執行的任務后，自動運行到充電站進行充電，待充電完成后，AGV小車可以繼續執行任務。

四、總結

涂料行業AGV項目，通過對AGVS的研究和技術創新，根據項目現場的實際環境，采用合理的路線設計，更好優化了系統的效率，有效減少AGV小車的空跑時間和等待時間，提高了工作效率，使系統更穩定、高效的運行。項目現場AGV使用情況，如圖6。