多功能AGV在汽車(chē)物料運(yùn)輸系統(tǒng)的應(yīng)用

于洪

摘要：在汽車(chē)制造過(guò)程中，各車(chē)間之間的物料運(yùn)轉(zhuǎn)量龐大，為提高輸送效率，降低輸送成本，多采用AGV小車(chē)進(jìn)行物料輸送。在AGV輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，則需要搭配多類(lèi)別AGV小車(chē)進(jìn)行配合使用，但AGV小車(chē)功能出廠后就已經(jīng)確定，在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)法再改變，如果在工廠建設(shè)完畢并投產(chǎn)之后發(fā)現(xiàn)輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題，則需要重新購(gòu)買(mǎi)所需類(lèi)型的AGV小車(chē)，浪費(fèi)大量時(shí)間和財(cái)力。本文主要研究一種多功能AGV小車(chē)在汽車(chē)物料運(yùn)輸系統(tǒng)的應(yīng)用，該小車(chē)能夠隨意更換不同的應(yīng)用模塊來(lái)改變AGV的功能，適用范圍更廣。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)物料;AGV輸送系統(tǒng);多功能;應(yīng)用模塊

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）02-0208-03

0? 引言

汽車(chē)制造過(guò)程中，各個(gè)車(chē)間的零部件運(yùn)輸量龐大，主要表現(xiàn)為原材料生產(chǎn)后，需要經(jīng)過(guò)下料、發(fā)料，然后運(yùn)送到指定的下一加工地點(diǎn)加工或存儲(chǔ)。在物料輸送過(guò)程中，需要物流設(shè)計(jì)科學(xué)合理，在輸送時(shí)，盡量做到按照同一輸送方向進(jìn)行輸送，從而避免物流運(yùn)輸過(guò)程中，產(chǎn)生交叉，出現(xiàn)輸送事故，進(jìn)而提高輸送效率，降低輸送成本。因此在設(shè)計(jì)物料輸送路線時(shí)，在設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)就要反復(fù)驗(yàn)證，如果在工廠建設(shè)完畢并投產(chǎn)之后發(fā)現(xiàn)路線設(shè)計(jì)問(wèn)題，這時(shí)如果要再改變輸送線路布置方案，則需要浪費(fèi)大量時(shí)間和財(cái)力。現(xiàn)階段，大量工廠采用車(chē)間運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行物流運(yùn)輸產(chǎn)線布置，采用AGV運(yùn)輸小車(chē)作為主要運(yùn)輸載體。

傳統(tǒng)的AGV功能比較單一，往往汽車(chē)物料輸送系統(tǒng)中，需要多種類(lèi)AGV設(shè)備相互配合，從而組建起完整的物料輸送線路。因此在傳統(tǒng)汽車(chē)物料輸送產(chǎn)線智能化改造過(guò)程中，需要一次性購(gòu)入多種類(lèi)AGV小車(chē)進(jìn)行匹配，該種AGV小車(chē)功能出廠后就已經(jīng)確定，在生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)法再改變。隨著多元化生產(chǎn)的需求，需要更多功能的AGV來(lái)匹配。在這種情況下，圍繞著能夠搭載多種應(yīng)用模塊，具有多功能的AGV小車(chē)進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足小車(chē)能夠根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景更換不同的應(yīng)用模塊，從而改變AGV的功能，最終將多功能AGV小車(chē)應(yīng)用在汽車(chē)物料運(yùn)輸系統(tǒng)上，提高AGV適用范圍。

1? 整體設(shè)計(jì)方案

圍繞能夠搭載多種可替換的應(yīng)用模塊這一主要功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖1所示，該多功能AGV包括底盤(pán)和若干能與底盤(pán)搭配的應(yīng)用模塊，底盤(pán)包括底盤(pán)外殼、行走機(jī)構(gòu)和底盤(pán)外殼的頂面形成承接平臺(tái)。應(yīng)用模塊舉升模塊、翻蓋模塊、傳輸模塊等，相對(duì)應(yīng)的AGV類(lèi)型為：舉升AGV、傳輸AGV和翻蓋AGV等。AGV底盤(pán)和應(yīng)用模塊，通過(guò)螺栓柱與螺母的配合以及公母插頭對(duì)接，完成不同應(yīng)用模塊的搭載，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)應(yīng)用模塊相對(duì)應(yīng)的功能。

2? 底盤(pán)的結(jié)構(gòu)及功能

如圖2所示，底盤(pán)包括底盤(pán)外殼、行走機(jī)構(gòu)、無(wú)線通訊系統(tǒng)和供電系統(tǒng)等。底盤(pán)的主要作用是與外部通訊，攜帶應(yīng)用模塊行走，向應(yīng)用模塊供電和控制應(yīng)用模塊的動(dòng)作。底盤(pán)外殼的頂面形成承接平臺(tái)，承接平臺(tái)用于支撐應(yīng)用模塊，承接平臺(tái)的頂面上設(shè)有與應(yīng)用模塊電性連接的公插頭，承接平臺(tái)頂面的四個(gè)邊角分別設(shè)有與應(yīng)用模塊機(jī)械連接的螺栓柱。

3? 應(yīng)用模塊

多功能AGV底盤(pán)通過(guò)與不同功能的應(yīng)用模塊搭配可實(shí)現(xiàn)不同功能的AGV，如舉升AGV、傳輸AGV和翻蓋AGV等;通過(guò)螺栓柱與螺母的配合可實(shí)現(xiàn)底盤(pán)與應(yīng)用模塊的機(jī)械連接。

如圖3所示，應(yīng)用模塊包括舉升模塊、翻蓋模塊和傳輸模塊。

傳輸模塊與底盤(pán)配合形成傳輸AGV。傳輸模塊包括傳輸機(jī)構(gòu)，傳輸機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)輥、被動(dòng)輥、傳輸帶和驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輥的電機(jī);

舉升模塊與底盤(pán)配合形成舉升AGV。舉升模塊包含舉升機(jī)構(gòu)，舉升機(jī)構(gòu)包括剪式升降座以及驅(qū)動(dòng)剪式升降座的舉升氣缸;

翻蓋模塊與底盤(pán)配合形成翻蓋AGV。如圖4所示，翻蓋模塊包含翻蓋和用于驅(qū)動(dòng)翻蓋翻轉(zhuǎn)的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括翻轉(zhuǎn)桿、連桿機(jī)構(gòu)和翻轉(zhuǎn)電機(jī);翻轉(zhuǎn)電機(jī)通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)桿旋轉(zhuǎn)。翻蓋通過(guò)L型桿與翻轉(zhuǎn)桿連接。

4? AGV汽車(chē)物料輸送工作流程

AGV系統(tǒng)發(fā)布任務(wù)信息，AGV小車(chē)接收任務(wù)并開(kāi)始執(zhí)行任務(wù)。當(dāng)AGV小車(chē)通過(guò)掃描工位二維碼，獲取汽車(chē)物料配送的位置信息，從而生成配送任務(wù)。AGV到達(dá)任務(wù)地點(diǎn)后放置汽車(chē)物料，系統(tǒng)根據(jù)AGV小車(chē)反饋電量信息，確認(rèn)是否需要充電，如需要充電則前往指定充電樁進(jìn)行充電，否則返回任務(wù)待命地點(diǎn)。具體物料輸送工作流程如圖5所示。

5? 汽車(chē)生產(chǎn)車(chē)間物料輸送系統(tǒng)的布局設(shè)計(jì)

汽車(chē)行業(yè)汽車(chē)物料在輸送時(shí)，應(yīng)盡量做到按照同一輸送方向進(jìn)行輸送，從而避免物流運(yùn)輸過(guò)程中，產(chǎn)生交叉，出現(xiàn)輸送事故。針對(duì)上述要求，進(jìn)行汽車(chē)物料輸送系統(tǒng)作業(yè)流程設(shè)計(jì)。如圖6所示，在汽車(chē)物料輸送系統(tǒng)中，設(shè)置呈九宮格分布的1～9號(hào)工位、傳輸AGV、翻蓋AGV、舉升AGV、機(jī)械臂、第一傳送料架、第二傳送料架和承載料架。傳輸AGV行走在1號(hào)工位與2號(hào)工位之間，第一傳送料架位于2號(hào)工位與3號(hào)工位之間，承載料架位于3號(hào)工位的上方，舉升AGV行走在3號(hào)工位與6號(hào)工位之間，翻蓋AGV行走在7號(hào)工位與8號(hào)工位之間，第二傳送料架位于4號(hào)工位與7號(hào)工位之間。傳輸AGV、翻蓋AGV、舉升AGV與機(jī)械臂、第一傳送料架、第二傳送料架和承載料架相互協(xié)調(diào)配合，形成汽車(chē)物料輸送系統(tǒng)。

同時(shí)，1～9號(hào)工位處均設(shè)有二維碼，傳輸AGV、翻蓋AGV和舉升AGV的底部均設(shè)有用于識(shí)別二維碼的掃描器，AGV通過(guò)二維碼進(jìn)行定位。在二維碼中，已經(jīng)存儲(chǔ)了制造過(guò)程中AGV移動(dòng)的軌跡及相應(yīng)的位置信息，AGV掃描了工位處所設(shè)置的二維碼，就能夠識(shí)別小車(chē)在輸送過(guò)程中的位置信息，幫助AGV小車(chē)的輔助定位和軌跡移動(dòng)，從而提高汽車(chē)物料輸送的效率。由于小車(chē)在移動(dòng)過(guò)程中通過(guò)掃描工位的二維碼，獲取軌跡信息及位置信息之后，能夠幫助AGV小車(chē)在移動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行路徑規(guī)劃以及防碰撞，進(jìn)一步提高AGV小車(chē)的定位精度，實(shí)現(xiàn)多輛AGV小車(chē)的協(xié)同工作，提高貨物輸送的效率。

1號(hào)工位、6號(hào)工位和8號(hào)工位的旁邊設(shè)有充電樁，三個(gè)充電樁分別給三個(gè)AGV充電。

6? 汽車(chē)物料輸送系統(tǒng)的工作流程

傳輸AGV、舉升AGV、翻轉(zhuǎn)AGV在汽車(chē)物料輸送系統(tǒng)中，主要承擔(dān)了物料輸送作用，通過(guò)對(duì)三種AGV進(jìn)行物料輸送動(dòng)作的設(shè)計(jì)與匹配，從而實(shí)現(xiàn)高效的輸送流程。具體工作流程如下：

傳輸AGV移動(dòng)到2號(hào)工位并與第一傳送料架的輸送端對(duì)接，傳送物料到第一傳送料架上后，傳輸AGV回到1號(hào)工位待機(jī)及充電;第一傳送料架將物料輸送至3號(hào)工位的承載料架上;處于6號(hào)工位待機(jī)的舉升AGV移動(dòng)至3號(hào)工位，舉升托起承載料架和物料，然后移動(dòng)到6號(hào)工位，再移動(dòng)到5號(hào)工位;機(jī)械臂將物料抓起，舉升AGV原路返回到3號(hào)工位并放下承載料架，之后返回到6號(hào)工位待機(jī);處于8號(hào)工位待機(jī)的翻蓋AGV移動(dòng)到5號(hào)工位，機(jī)械臂將物料放在翻蓋AGV的翻蓋上，翻蓋AGV移動(dòng)到8號(hào)工位，再移動(dòng)到7號(hào)工位，然后將物料轉(zhuǎn)運(yùn)到第二傳送料架上，然后回到8號(hào)工位待機(jī);傳輸AGV從待機(jī)的1號(hào)工位移動(dòng)到4號(hào)工位并與第二傳送料架對(duì)接，承接物料后移動(dòng)到1號(hào)工位，再移動(dòng)到2號(hào)工位，完成循環(huán)。

7? 結(jié)論

在汽車(chē)物料輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，采用多功能AGV小車(chē)，小車(chē)底盤(pán)通過(guò)與不同功能的應(yīng)用模塊搭配可實(shí)現(xiàn)不同功能的AGV，如舉升AGV、傳輸AGV和翻蓋AGV等，能滿(mǎn)足多元化生產(chǎn)的需求。且小車(chē)能夠隨意更換不同的應(yīng)用模塊來(lái)改變AGV的功能，在汽車(chē)物料輸送車(chē)間智能化改造過(guò)程中，能夠大幅度降低改造投入，并且可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求對(duì)AGV功能進(jìn)行變更，適用范圍更廣，滿(mǎn)足更多使用場(chǎng)景。

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