AGV激光引导车技术工艺发展趋势分析

第一节 产品技术发展现状

目前，我国AGV物流系一般广泛应用瑞典NDC激光导引技术。AGV激光引导车技术的发展具体表现在导引技术的发展上。激光测角与测距相结合的导引技术，其导引头已经商品化；直接坐标导引则与陀螺导引技术相结合，复合应用在一台AGV之中。导引技术的进步，提高了行程路径的柔性化，同时提高了定位精度，由正负10毫米，提高至正负5毫米，甚至正负3毫米。GPS定位导航技术在大型(最大可达40t)AGV上得到应用。移栽技术已经广泛采用无级调速驱动技术，出现了背辊式，背链式，推挽式，牵引式，龙门式，侧叉式、前叉式、后叉式、三向叉式、升降伸缩叉式等。

由于ＡＧＶ的激光引导装置可以采用标准的器件、控制板和软件，所以与其它引导方式比较，具有容易安装、容易编程和性能价格比高等优点，在导航式引导方式中，激光引导的定位精度比较高。其缺点是比电磁感应式引导的成本高一些，且在有些使用环境中易受干扰。

现代AGV激光引导车技术最具有智能化的特征，车载计算机的硬软件功能日益强大不断升级，使AGV及AGV系统具有从网络、激光接收上位及客户指令，自动导引，自动行驶，优化路线，自动作业，交通管理，车辆调度，安全避碰，自动充电，自动诊断，实现了AGV的智能化、信息化、数字化、网络化、柔性化、敏捷化、节能化、绿色化。

随着激光技术和信息技术的发展，ＡＧＶ也在向智能化方向发展，因此也称ＡＧＶ为智能搬运车。相信智能化技术的应用一定会使ＡＧＶ面临一个更广阔的发展。

第二节 产品工艺特点或流程

1、AGV系统结构

现今的AGV基本上由导向模块、行走模块、导向传感器、微处理器、通讯装置、移载装置和蓄电池等构成，如图所示。其中，微处理器是车的控制核心部分，它把车的各个部分有机地联系在一起，它不仅控制整个车的运行，而且，还通过通讯系统接收地面管理站传来的各种指令，并不断地把车的所处位置、运行状况等信息返回给地面站。移载方式有手动和自动2种，根据需要可以配置货叉、升降平台、辊子输送机、外伸形货叉、机械手等设备。一定数量的AGV在地面设施的支持下，按工序完成一定的物料输送任务就构成AGV系统。

AGV系统结构图

2、激光导航工作原理

激光引导的工作原理利用安装在ＡＧＶ上的激光扫描器识别设置在其活动范围内的若干个定位标志来确定其坐标位置，从而引导ＡＧＶ运行，这种工作方式属于导航式引导。激光扫描器一般安装在ＡＧＶ的较高位置，使各定位标志与激光扫描器较好地呼应，并通过系统的串行口与ＡＧＶ的控制板联接。定位标志是由高反光材料制成，固定在沿途的墙壁或支柱上。激光扫描器利用脉冲激光器发出激光并通过一个内部反射镜以一定的转速旋转，对周围进行扫描，测出每个定位标志的距离和角度，计算出ＡＧＶ的Ｘ、Ｙ坐标，从而引导ＡＧＶ按照预先设定的路线运行。可以利用学习软件找出相应的定位标志，并将其坐标位置存储起来。激光引导AGV由AGV车体、转向驱动系统、激光导引系统、安全系统、无线通讯系统、电源系统、手动控制器等部分组成，由车载控制系统对其协调控制。

3、整车结构及其他安全性装置

自动化安全装置的构成，是基于安全保障体系的系统工程。

1）车身

车身是装配AGV其他零部件的主要支撑装置，是运动中的主要部件之一。无论是框式结构还是其他机构，考虑运行中的AGV可能会同人或者其他物体相碰撞，除了操作上的需要，车身的外表，不得有尖角和其他突起等危险部分。

2）障碍物接触式缓冲器

为了避免碰撞产生的负面影响，确保运行环境中人和物的安全，在AGV车身上必须设置有障碍物接触式缓冲器。一般地，障碍物接触式缓冲器设置在AGV车身运行方向的前后方，缓冲器的材质具有弹性和柔软性，这样，即使产生碰撞事故，不会对与之碰撞的人和物及其自身造成大的伤害，故障解除后，能自动恢复其功能。缓冲器的宽度，在正常情况下，大于或等于车身宽度，当产生碰撞事故时，缓冲器能及时使自动搬运车停车。

障碍物接触式缓冲器是一种强制停车安全装置，它产生作用的前题是与其它物体相接触，使其发生一定的变形，从而触动有关限位装置，强行使其断电停车。显然，这种机构的作用将受到路面的光滑平整度、整车及载货重量、运行速度、限位装置的灵敏度等因素的影响，其安全保护措施是终端安全保护屏障。

3）障碍物接近检测装置

障碍物接近检测装置是障碍物接触式缓冲器作用辅助装置，在规定有效作用范围内，AGV在所有的场合对于确保安全是必不可少的，在此范围内，它将带给AGV合适的运行速度，减小惯性，缓慢停车，它是先于障碍物接触式缓冲器发生有效作用的安全装置。

为了安全起见，障碍物接近检测装置最好是多级的接近检测装置。一般地，障碍物接近检测装置有两级以上的安全保护设置，如在一定距离范围内，它将使AGV降速行驶，在更近的距离范围内，它将使AGV停车，而当解除障碍物后，AGV将自动恢复正常行驶状态。

4）自动装卸货物的执行机构的安全保护装置

AGV的主要功能是解决物料的全自动搬运，除了其全自动运行功能外，还有自动装载和卸载货物的装置。如辊道式AGV的辊道，叉车式AGV的货叉等，我们把这类机构归为自动装卸货物的执行机构。

执行机构为AGV上"动中之动"的结构，其安全保护装置为又一难点，这类结构包括机械和电气两大类。一般地在同一辆车上，机械和电气这两类保护装置都具备，互相关联，同时产生保护作用。如位置定位装置、位置限位装置、货物位置检测装置、货物形态检测装置、货物位置对中结构、机构自锁装置等结构。

5）警报装置

为了通知AGV的运动状态和唤起周围的注意，AGV须装备多种警报装置：

自动运转显示灯：AGV自动运行时，显示灯亮，AGV处于非自动运行状态时，显示灯亮灭。

运行警报器：AGV在运行及移载过程中，根据不同的环境，警报装置产生相应的警报信息。

前进警报器：AGV由停止状态进入运行状态时，在前进之前发出警报。

后退警报器：AGV处于后退运行状态时，发出警报。

异常警报器：AGV发生异常时，警示灯亮，警报器发出声音告诉人们发生了异常情况。

左传、右转显示灯：识别AGV的左传和右转方向，显示灯相应亮。

急停装置：AGV在突发异常状况下，必须有急停装置维护自身。急停装置位于车身上便于识别、操作的位置，通过"手按"等简单的操作就可实现紧急停止的功能；具有系统连锁保护功能，紧急停止后，只要停止原因的安全性得不到确认，就算已解除异常，AGV也不会再次启动运行；具有手动控制功能，在异常状况下，操作人员可以通过手动操作AGV。

状态监视装置：监视AGV运行状态，特别是当AGV发生异常时，能够具有了解该状态及其原因的监视功能。

6）充电保护装置

AGV结构设计的又一难点是其动力源装置的设计。动力源的功率大小直接影响AGV的功用，而动力源的体积大小将直接影响整车的体积及外观造型。

蓄电池被选作为AGV动力源。铅酸蓄电池、镉镍蓄电池、镍锌蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子蓄电池等可供选用，需要考虑的因素除了功率大小、安时数多少、功率重量比、体积大小等外，最关键的因素换需考虑充电时间的长短和维护的容易性。快速充电为大电流充电，一般为专业的充电装备，其本身必须有充电限制装置和安全保护装置。

充电装置在小车上的布置方式有多种，一般有地面电靴式、壁挂式等。在设计过程中，必须结合AGV的运行状况，综合考虑其在运行状态下，可能产生的短路等因素，从而考虑设置AGV的安全保护装置。

第三节 国内外技术未来发展趋势分析

1、控制系统的微处理器化

现代的AGV都带有以微处理器为核心的控制器，用于AGV的定位，控制沿指定路线运行和搬运货物，以及与集中控制与管理计算机进行通讯，反馈AGV的当前状态，并接受调度和工作指令。AGV的车载控制器既可以采用以微机系统为核心的专用控制器，也可以采用由Pie组成的通用控制器，配备有完善的A／D。D／A和数字I/O接口或模块。

2、集中控制及管理软件的智能化

各国生产AGV控制系统的主要厂家都在竞相开发AGV系统的集中控制及管理软件，在功能上实现了智能化。AGVS的集中控制与管理一般采用工作站或高档微机，配备32位的操纵系统。由于PC硬件和软件的迅速发展，其性能已接近或超过以前小型机工作站的水平，但价格却低很多，容易被一般用户接受，有取代工作站的趋势。例如，曼克公司原采用DECI作站，配备OS／2或UNIX操纵系统，目前已转而采用基于WindowsNT32位操作系统的PC机，充分利用其真正的多任务特性，实现集中控制与管理。

3、AGV研究区域单机智能化

目前一些发达国家对AGV的研究趋于单机智能化，即，AGV系统无固定的行驶路径。在导引技术上，结合了地理信息系统（GIS）及全球卫星定位系统（GPS）技术，AGV能够对自己行驶区域的周围环境进行图像识别，实现智能行驶。这是一种具有巨大潜力的导引技术，但将其应用到AGV上还只停留在研究中，目前还未出现采用此类技术的实用型AGV。但可以想象，图像识别技术与激光导引技术相结合将会为自动化工程提供意想不到的可能，如导引的精确性和可靠性，行驶的安全性，智能化的记忆识别等都将更加完美。

4、控制技术智能化、信息化

在控制技术上，AGV将更加智能化，柔性化，数字化，网络化和信息化。AGV的控制模式将不再是单一的集中控制管理，而是将大多数管理功能直接下放到AGV车载控制系统，单机之间实现相互通讯交流，其优越性具体表现在路径选择及交通管理方面，将现代控制理论（模糊控制）与古典理论（图论、拓扑）有机地结合起来，可确保AGV系统的高效运行。

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