AGV在重卡汽車底盤合裝線中的應用探索

呂紅衛 何曉博 王新榮

摘要：文章主要通過AGV移動式機器人硬件系統的框架構成、AGV流水線工藝控制流程、車體控制和調度控制臺系統組成的闡述，講述了AGV移動式機器人在某重卡企業汽車底盤合裝線上的應用案例，揭示了AGV移動式機器人在商用車行業逐漸推廣的趨勢，及重卡汽車制造技術向智能化、數字化、信息化、柔性化等方向轉變的必然性。

Abstract： Through the description of the framework of AGV mobile robot hardware system、AGV pipeline process control flow、car body control and dispatching console system，This paper describes the white use case of AGV mobile robot in commercial vehicle industry，And the necessity of the transformation of heavy truck manufacturing technology to intelligent、digital、information、flexible and so on.

關鍵詞：AGV;控制系統;調度臺;環形線

Key words： AGV;control system;dispatcher;loop line

中圖分類號：U466? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）21-0036-02

0? 引言

隨著“中國制造2025”提出，汽車制造行業迎來了高速、高質量發展時代，重卡汽車制造技術也趨向于智能化、數字化[1]、信息化、柔性化等方向轉變。以機器人為例，已受到乘用車制造廣泛青睞，但是商用車制造因產品特性受限，僅局限在零部件分裝或內物流環節。本文主要通過對自動引導運輸車的移動式機器人（Automated Guided Vehicle）AGV的硬件系統框架構成、AGV流水線工藝控制流程、AGV車體控制和調度控制臺系統等三個方面，闡述了AGV移動式機器人在某重卡企業汽車底盤合裝線上的應用。

1? 硬件系統的框架構成

該重卡汽車裝配線體總長234米系，呈A線、B線兩段式的U型布局，共計18個工位，其中，A線、B線又分別由合裝線與返回線組成。線體運行采用行業內首創的超重載、智能舉升型AGV裝配技術和脈沖式走線方式，滿足4*4、6*6、8*8多種底盤驅動形式的重型卡車的裝配需求，且載荷可達18-20噸，可根據作業內容調整作業操作高度，提高了生產線柔性。A線9套18輛AGV組成聯動系統、B線11套22輛液壓單剪式舉升機構AGV組成聯動系統。每套AGV聯動系統，由主動和從動兩輛AGV組成，運行特點是在合裝段成聯動狀態，在返回段上為AGV單體運行狀態[2]。A線和B線通過工業系統控制網絡組成車間級局域網。具體如下：①AGV動力電源由SEW公司的地面非接觸供電系統提供，路線軌跡信息由SIASUN公司的GH1501磁導系統引導[3]，AGV定位信息由SICK公司的RFID系統支持，整體安保系統主要由SICK公司的安全防碰撞傳感器PLS組成，主要提供人身和設備安全保障。②運行控制部分，由AGV控制臺和調度管理系統負責AGV數據采集與處理，完成與MES數據信息交換，生成運行任務，解決多臺AGV之間發生的避碰等問題。③網絡通信系統由2G、5G局域網（可自行進行選擇）組成。AGV車體與控制臺之間通過5G無線AP進行網絡信息交換[5]，通信協議為PROFINET網絡協議。調度控制臺系統與管理網絡系統之間通過以太局域網進行數據傳輸。

2? AGV流水線工藝控制流程

借助信息化手段，通過人工操作線旁特定電腦，將MES系統中的生產指令對應的車輛車架軸距信息推送至AGV控制臺指定的數據庫中[4]，并與首工位掛單手動掃描后獲取的VIN碼信息匹配，再將車架軸距信息從AGV控制臺經由PLC調度系統傳送至AGV合裝車的車體控制系統。A線首工位的主動與從動AGV成組聯動運行至指定位置泊車后，作業人員開始進行裝配作業，完成后手動按下線旁工位操作箱發出“裝配完成”信號并傳送至AGV聯動組的主動車體，合裝車成組聯動開始向下工位移動，移動路徑靠車體電磁導航系統自動引導，逐步運動至A線的最后一個工位。A線合裝聯動AGV車體解體后按環形電磁導航回到A1工位等待位置。U型線的底部是A線和B線的交匯點，完成車架的翻身作業后，線體從A線轉入B線持續運行。B線AGV合體車依舊成組聯動運行，整體的啟動、運行及停靠的控制模式與A線相同。最大的差異點在于B線的輪胎裝配工位，根據裝配工藝要求，需將車架升高250mm后才可進行輪胎裝配作業。在這個過程中，作業人員需要先通過線旁的AGV操作箱上的舉升按鈕，觸發需求信號至該工位AGV車體，從而實現AGV合裝車組的主動與從動車體的單剪式舉升機構同時動作，滿足裝配高度。另外，當AGV合裝車組運行至線體最后一個工位時，員工手動觸發線旁AGV操作箱起升按鈕，車輛舉升平臺動作抬高整個底盤牽引車，實現底盤牽引產品車和合裝聯動AGV分離，B線合裝聯動AGV車體解體后按環形電磁導航回到B8工位等待位置。

3? 調度控制臺系統和AGV車體控制系統

3.1 調度控制臺系統

調度控制臺系統由控制柜（內含PLC控制系統、HMI、VIN碼存儲數據系統）、無線AP、各工位操作箱、分布式I/O、及MES數據信息系統組成[4]。具體如圖1所示。

MES數據信息系統將軸距信息推送至B線PLC控制柜上的VIN碼暫存數據系統中，再通過以太網同步傳輸至B線，實現信息共享。A線及B線控制柜上的PLC控制系統通過掃描VIN碼的方式調取數據系統中的軸距信息，然后通過無線AP傳輸系統發送給各AGV車體。指令信號由人工操作工位旁操作箱實現控制車體動作。反之，車體運行狀態也是通過無限AP實施傳輸至車體控制臺。

調度控制臺系統負責AGV運行中的交通管理，調度控制臺內有避碰參數設置文件，可對不同的區域設置不同的避碰原則。有效控制各種條件下AGV的安全間距，保證運行中不發生碰撞和追尾等事故。同時，調度控制臺系統將對進入系統和退出系統的AGV進行管理，以保證系統安全運行。

另外，AGV車的養護作業也需要通過調度控制臺才可實現，分為自動模式與手動模式。自動模式是通過控制臺的HMI選擇需要維修的AGV車號后，當該車體離開合裝區后可自動駛入維修區，待維修養護結束后再次通過HMI下達維修取消命令后，則車體自動駛入線體正常作業。手動模式是通過人工操作將需要維修的AGV車體從生產線的任意點駛出產線進行維修區。待維修作業結束后，再由AGV控制臺通過系統選擇合適的時間將該車體插入生產線體中。為了更好的提高生產線柔性，縮短停線時間，可通過調度控制臺系統的HMI隨意匹配備用的AGV切換故障車，從而實現短時間內恢復生產。

運行中的AGV與車間其他設備之間設定了必要的連鎖信號，以保障人身與設備的安全。例如當車間翻轉機構進行運作時，便會禁止AGV進入與之相關的兩個工位。

3.2 AGV車體控制系統

車體控制系統（如圖2所示）主要包括安全和位置檢測系統外、動力供電系統、運動控制系統、網絡通信系統級舉升升降機構等。首先，AGV車體運動控制系統是由伺服電機驅動實現，滿足連續與間歇性運動的平穩切換，車體在重負荷下也可快速起動，整體運動平穩且噪音低，提升整體運動性能。其次，動力供電是通過非接觸的方式，供電系統在AGV環線運行過程中完成，不需要集中充電。位置檢測系統主要由多個導航傳感器、地標傳感器及RFID讀寫器構成，運行過程中由各導航傳感器動態判定車體的姿態，在合裝狀態下借助地標傳感器與RFID讀寫器即可快速判定車體的位置信息，在滿足生產需求的同時，亦可實現動態充電作業。再者，安全保護系統則重點從車體安全及作業環境人員安全出發考慮，借助激光防碰撞裝置，設置有效感應距離，當車體前方在有效感應扇形區域面積內，出現例如物料配送車輛、人員等障礙物時，車體會自動泊車或減速，提升AGV本體安全性。另外，舉升升降機構中的液壓單剪刀式機構和機械鎖裝置的目的，處理滿足工裝裝配高度升降需求外，同時在過程中利用機械鎖進行剛性鎖定，提高液壓裝置的穩定性，保證在作業過程中人身安全。

4? 結束語

本文結合重卡汽車底盤生產線的現狀，將AGV的控制系統引入到重卡汽車行業的應用，通過AGV硬件系統的框架構成、AGV流水線工藝控制流程、車體控制和調度控制臺系統組成的闡述。為AGV在重型卡車裝配上的應用提供了經驗基礎。揭示了AGV移動式機器人在商用車行業逐漸推廣的趨勢，及重卡汽車制造技術向智能化、數字化、信息化、柔性化等方向轉變的必然性。

參考文獻：

[1]智能制造在紅旗新H平臺總裝的應用[J].機械設計與制造，2019（12）：209-212.

[2]AGV用戶手冊[Z].沈陽：新松公司.2019.

[3]AGV電氣維護手冊[Z].沈陽：新松公司.2019.

[4]AGV、RGV、立庫在焊接材料行業的集成應用[J].物料技術與應用，2018（8）：124-127.

[5]AGV調度系統的設計[J].物料技術與應用，2015（9）：149-152.