【专题论道】国内叉车AGV机器人发展的市场特征与技术现状

【专题论道】国内叉车AGV机器人发展的市场特征与技术现状

激光引导车叉车AGV现状分析

目前国内市场上激光叉车AGV按来源可划分为整车进口、技术进口和国内自主研发产品。整车进口的激光叉车AGV主要来自于欧美,采用的是带反射板激光导航技术,由于其售价昂贵,售后服务受限,市场接受度低;技术进口的叉车AGV,是指国内AGV厂家通过购买国外导航技术巨头的带反射板激光导航技术,搭载在电动叉车上,形成自己的激光叉车AGV产品。与整车进口相比,这种方式节省了硬件成本和进口费用,整体上降低了整车进口价格,从而获得部分市场。如今的国内企业中,沈阳新松、昆明昆船、北京机科、今天国际、合肥柯金、国自、怡丰、艾吉威等一批企业近两年都纷纷推出AGV叉车系列,大多数企业采用进口部件国内组装的办法,车体一般选用林德、杭叉、永恒力等叉车,控制部件由美国DANAHER MOTION公司提供。掌握核心技术的DANAHER MOTION公司的运动控制产品,在全球处于领先地位,它的运动控制产品仅仅提供给合作伙伴。要成为其合作伙伴,不仅需要交纳高昂的入门费用,而且每销售一台自动导引车还需要购买配套的控制软件,价格也不菲。所以采用这种组装办法的国内企业并没有真正掌握关键技术,难以降低成本,限制了激光导引叉车在国内的应用。

同质化与价格战导致利润缩水

当下国内同质化竞争激烈和人力成本高企,特别是摆在制造型企业面前主要任务的就是成本和品质,因而各种机器人的需求也越来越迫切,AGV物流机器人的使用也渐渐普及,应用遍及各行各业,如:传统生产物料运输、柔性装配线、加工线等。然而,由于AGV这一些细分领域的技术门槛较低,所以很多原来做叉车、装配物流等领域的企业都纷纷涉足AGV行业,加上这些企业之间相互模仿,导致市场上AGV技术含量和使用价值逐渐趋同,出现了严重的同质化现象,最终给企业带来的就是低价竞争,对企业的生存和发展有着很大的威胁。

面对AGV企业同质化竞争的局面,企业应该根据自身的特点去选择适合发展的行业,并且要明确自身的行业定位以及自身经营的特点,把产品进行更新换代,这样才能在激烈的价格战中获得优势。

AGV产品将从大众化向专业化市场演变。同质化的产品无法满足客户个性化的需求,唯有针对行业提供专业化的产品和服务,才能赢得市场。对企业来说,不仅需要深钻技术,建立独特的技术优势,打造无可替代的产品,提高产品多样化,而且须充分掌握客户需求,具备提供整体解决方案的能力。

行业标准难统一制约产业发展

目前我国AGV技术标准的制定明显落后于行业发展,导致产品层次不齐。共同建立健全完善的AGV服务体系只行业目前亟待解决的问题。对于AGV的市场而言,一旦服务做不到位,用户对AGV产品的信心就会下降。

核心零部件与技术制约

目前AGV行业中,一些核心部件技术包括控制系统、电机、电池和激光头等技术基本上掌握在国外,而国外很多企业不得不花更多的成本在这些配件上。要让AGV更智能化、普及化和人性化,企业必须掌握这些核心技术。

就导航而言,目前就是激光,磁条,磁钉,测距,埋线频率导航,这5种为成熟的;不管室内,室外都可以满足了;激光导航目前都找不到稳定的替代产品,统一用SICK的,但也有些厂在尝试用其它厂,但还没用到主流AGV供应商的产品上;驱动部分,Schambmuller , CFR,马路达,其中马路达是中国产的合资CFR为主。

激光叉车发展方向

自动引导搬运车(AGV)极大的减轻了人们的劳动强度,提高了物流运作效率和服务质量,降低了物流成本,在物流作业中起着重要作用,极大的促进了物流的快速发展。反过来,物流业的快速发展对物流设备也提出了更高的要求。随着现代物流的发展,物流设备作为其物质基础表现出了以下几个方面的发展趋势。

1、大型化和高速化

大型化指设备的容量、规模、能力越来越大。大型化是实现物流规模效应的基本手段。一是弥补自身速度很难提高的缺陷而逐渐大型化,包括海运、铁路运输、公路运输。油轮最大载重量达到56.3万吨,集装箱船为6790TEU,在铁路货运中出现了装载716000吨矿石的列车,载重量超过5吨的载货汽车 也已研制出来:管道运输的大型化体现在大口径管道的建设,目前最大的口径为1220毫米。这些运输方式的大型化基本满足了基础性物流需求量大、连续、平稳 的特点。二是航空货机的大型化。正在研制的货机最大可载300吨,一次可装载30个40英尺(12.2米)的标准箱,比现在的货机运输能力(包括载重量和 载箱量)高出50%~100%。所以AGV机器人要随着这些物流设备的发展而发展。

高速化指设备的运转速度、运行速度、识别速度、运算速度大大加快。提高运输速度一直是各种运输方式努力的方向,主要体现在对“常速”极限的突破

2、实用化和轻型化

由于AGV是在通用的场合使用,工作并不很繁重,因此应好用,易维护、操作,具有耐久性、无故障性和良好的经济性,以及较高的安全性、可靠性和环保性。这类设备批量较大、用途广,考虑综合效益,可降低外型高度,简化结构,降低造价,同时也可减少设备的运行成本。

3、专用化和通用化

随着物流的多样性;AGV的品种越来越多且不断更新。物流活动的系统性、一致性,经济性、机动性,快速化,要求一些设备向专门化方向发展,又有一些设备向通用化、标准化方向发展。

物流设备专门化是提高物流效率的基础,主要体现在两个方面,一是物流设备专门化,二是物流方式专门化。物流设备专门化是以物流工具为主体的物流对象专门化,如从客货混

载到客货分载,出现了专门运输客货物的飞机、轮船、汽车以及专用车辆等设备和设施。运输方式专门化中比较典型的是海运,几乎在世界范围内放弃了客运,主要从事货运,管道运输就是为输送特殊货物而发展起来的一种专用运输方式。

4、自动化和智能化

将机械技术和电子技术相结合,将先进的微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术隐蔽功用到机械的驱动和控制系统,实现AGV机器人的自动化和智能化将是今后的发展方向。例如,大型高效起重机的新一代电气控制装置将发展为全自动数字化控制系统,可使起重机具有更高的柔性,以提高单机综合自动化水平,自动化仓库中的送取货小车、智能式搬运车AHV、公路运输智能交通系统(ITS)的开发和应用已引起各国的广泛重视。此外,卫星通信技术及 计算机、网络等多项高新技术结合起来的物流车辆管理技术正在逐渐被应用。

5、成套化和系统化

只有当组成物流系统的设备成套、匹配时,物流系统才是最有效、最经济的。在物流设备单机自动化的基础上,通过计算机把各种物流设备组成一个集成系统,通过中央控制室的控制,与物流系统协调配合,形成不同机种的最佳匹配和组合,将会取长补短,发挥最佳效用。为此,成套化和系统化物流设备具有广阔发展 前景,以后将重点发展的有工厂生产搬运自动化系统、货物配送集散系统、集装箱装卸搬运系统、货物自动分拣与搬运系统等。未来AGV企业更多的是给应用企业提供一个完整的解决方案,而不是单独去卖AGV产品。要跟应用企业完整的物流体系以及相关软件对接,这样才真正的把枯燥的工业制造通过企业自身的AGV产品改善整个生产过程,并且在实践中不断改善AGV解决方案。

6、“绿色化”

“绿色”就是要达到环保要求,这涉及到两个方面:一是与牵引动力的发展以及制造、辅助材料等有关,二是与使用有关。对于牵引力的发展,一要提高牵引动力,二要有效利用能源,减少污染排放,使用清洁能源及新型动力。对于使用因素,包括对各物流的维护,合理调度,恰当使用等。

采访企业专家:

机科智能事业部副总经理 金亚萍、今天国际技术中心副总监 王勇、国自机器人副总经理 王霞、怡丰机器人副总经理 张成浩 、合肥柯金总经理金宜城、艾吉威技术总监 刘胜明。

1《物流搬运机器人》请问贵司在激光导引AGV上的投入以及产品进展情况,2015年和今年上半年的销售情况?

机科智能事业部副总经理 金亚萍:

激光叉车agv是我公司销量最大的产品,也是我公司的标准化产品,有低提升及高提升两大类产品,提升高度从225mm-10000mm,额定载重从1200kg-3000kg。我公司在激光叉车agv新功能的研发及产品性能的易用性、安全性、可靠性及稳定性等方面投入了大量的研发力量,现在公司的激光叉车agv产品功能更加完善,性能更加稳定,目前我公司激光叉车agv已经在印钞造币、轮胎、玻纤、电力、工程机械、建材、制药、汽车等行业得到了比较广泛的应用。

今天国际技术中心副总监 王勇:

今天国际是一家以智能化的生产物流系统为主营业务的高新技术企业,今天国际长期与芬兰ROCLA合作,向国内企业提供AGV产品。随着多年的产品经验积累,我们对激光导引AGV有了较为深刻的认识。由此,2012年年初,今天国际正式开始启动自主AGV应用管理平台的软件开发,同步也开始进行激光导引AGV的设计与开发。

近几年来,今天国际已经成功开发出标准叉式、宽腿式以及链式等AGV车型,接下来将开发更多应用环境的AGV产品。我们的产品定位于高端市场,主要应用于锂电、烟草、金融、新能源等行业。在近三年,今天国际自主开发的AGV产品的年销售额逐年增加,应用行业也逐步拓宽。

国自机器人副总经理 王霞:

2015年国自销售合同额突破一个亿,AGV作为国自的主要产品方向,占有重要份额。我们的目标是做真正的基于AGV思维的系列产品,不仅仅只着眼于一两款产品,是基于叉车的本体技术,定制更多元化、柔性化、智能化、能全面覆盖各类复杂应用场景需求的AGV产品。经过持续的产品开发投入,已陆续推出五大系列十余款产品类型。

怡丰机器人副总经理 张成浩 :

怡丰投入大量的科研人员和资金,结合母公司的经验和技术积累,潜心研究AGV产品技术,并与香港中文大学和北京理工大学进行技术合作,共同研究开发AGV前沿技术,攻克技术难关,开发出高新技术产品,为客户提供AGV系统解决方案,实现物流的柔性供送,帮助客户打造数字化工厂。至今为止怡丰已在国内外签订了诸多项目,比如南京夫子庙地铁站,新加坡AGV项目等等;激光叉车AGV目前已完成测试并进行投产,可以运行在客户的工厂里为改善工厂物流、提高作业效率做出贡献;不仅如此,我们在工厂里设置了一个实验室,每天不停地让机器运作并观察机器在运行过程中出现的问题,每发现新的问题并找出解决方案,我们的产品就又增添了一份竞争力,客户使用我们的产品就又多了一份保障。

柯金总经理 金宜城

我们柯金公司现阶段的主营产品就是激光叉车AGV,总体的销售情况较良好。在我们掌握的销售数据看,民营企业中,我们激光叉车AGV销售量,应该是国内第一名了;而且,令人可喜的是,我们的激光叉车agv二次购买客户,占我们总的销售量上的30%左右。

艾吉威技术总监刘胜明:

艾吉威无反射板激光自主导航叉车AGV是公司全力打造的明星产品,本产品的研发投入占总投入的45%,用于技术拓展和产品升级,目前已推出非常成熟的无反射板激光自主导航叉车AGV产品。销量方面,艾吉威无反射板激光自主导航叉车AGV自上市以来,出货量持续快速增长, 16年上半年出货量同比增长40%。用户反馈使用效率和稳定性满意度高,同一客户多次购买。截止目前,本产品已成功应用在三星集团、国家电网、膳魔师、巨石集团、贝斯特、中天集团等企业。

2、《物流搬运机器人》:对目前国内市场激光导引AGV现状您怎么看?

 

机科智能事业部副总经理 金亚萍:

目前国内AGV市场比较混乱,近2-3年由于资本市场对AGV的追捧,生产AGV产品的企业如雨后春笋般的爆发式增长,带来了的激烈的竞争,很多新进入AGV市场的企业为了业绩,单纯通过降低价格来抢夺市场,而不是从满足客户的需求出发,这样,对于很多还需要市场培育的行业,造成了伤害。技术方面来看,目前国内主要有两大类产品,一是通过引进国外平台研发的激光叉车AGV产品,二是完全自主研发的激光叉车AGV产品,激光叉车AGV产品相比磁信号导航的AGV技术含量较高,目前国内完全自主研发的激光叉车AGV单车性能基本与进口系统的激光叉车AGV相当,但系统调度、管理、监控等系统软件在与国外平台上研发的激光叉车AGV产品在产品化、标准化、可靠性、稳定性方面还有明显的差距,AGV系统的性能不单取决于车的性能,它是由整个系统来决定的,稳定可靠是决定AGV系统是否好用的关键因素,也体现了一个AGV生产企业在该产品上整体技术水平。

今天国际技术中心副总监 王勇:

目前,国内的激光导引AGV没有完善的国家标准,产品质量和价格都有较大差异,国内较为领先的AGV厂商目前普遍采用国外的激光导航技术平台。激光导引AGV拥有广阔的市场应用空间,也是众多企业涉足的领域。至于用户关心的AGV产品的举升高度,今天国际的激光导引AGV产品可以做到升叉高度达到3米时AGV车辆行走平稳、运行稳定。但如果要用AGV完全取代传统叉车,我认为我们还有很长的路要走,在保证安全、保证效率和稳定性的要求下应用于更多的作业环境及具有更大的灵活性,国内企业还需长时间努力。

国自机器人副总经理 王霞:

国内很多AGV公司和叉车企业都宣传拥有激光叉式AGV产品,但有工程项目应用的为数不多,大都还是借着激光叉车AGV产品打造企业品牌形象。另外,现在多数激光叉车AGV都以电动仓储车为主进行改造,产品序列单一,并受到很多应用条件的限制。激光叉车AGV在整机设计、易用性、维护便利性等方面都有较大的提升空间。激光叉车AGV受制于关键器件进口和对国外软件平台技术依赖等因素,价格还不能达到市场普遍接受的程度。当前国内激光叉式AGV市场还处于群雄逐鹿的阶段,只有专注技术发展的公司才能突破重围,引领行业发展。

怡丰机器人副总经理 张成浩 :

传统叉车需配备叉车工人,对工人的操作水平和经验依赖较大。而随着薪资水平的增长和找工难的问题频现,企业的负担越来越大。激光导航叉车在计算机监控下,按路径规划和作业要求,精确地执行并停靠到指定地点,完成一系列作业功能,具有安全保护以及各种移载功能。实现了物料搬运无人化,能够帮助企业提高仓库或者行业操作的效率,同时不需要进行大规模投资。激光导航在国外已经非常普遍,但是在国内仍处于发展初期。未来企业改造升级,必定需要大量使用激光叉车AGV替代传统叉车,市场非常巨大。

柯金总经理 金宜城

在中国是全球最大的AGV小车等工业机器人需求市场,这点毋庸置疑。人员成本的增高,电子商务迅猛发展,此外一些行业因技术、工作环境等原因也会造成招工难现象。工业4.0的推进,市场形势一片大好。

市场上有需求的痛点,但从激光叉车AGV的发展历程来看,因为其价格的高昂,而使很多的需求客户望而却步。造成激光叉车AGV价格的昂贵主要原因还是我们国家相关的技术基础薄弱,相关的核心元器件需要国外进口;国内很多公司激光叉车AGV技术都要依赖于国外企业,技术完全空心化。我认为,激光叉车AGV的基础技术研发必须有更大的投入,来为用户提供有性价比优势的产品。目前,柯金及行业内其他公司在致力于此国产化的激光叉车AGV的基础技术研发,产业化等工作;有了较大的进步,比如,我们开发了多种激光导航扫描仪的产品,我们开发了双货叉的激光叉车AGV,还有我们自己开发的舵轮驱动系统等等,通过这些基础技术的开发,我们现在可以提供在30万作业的激光叉车AGV产品,相对于国外进口的整车,或者系统看,我们的性价比优势无可比拟。相信通过未来的行业进步,以及基础技术的开发,我们可以做出更有性价比优势的产品来服务客户。这个不是一家公司能做,需要行业合作,共同推进的。

艾吉威技术总监刘胜明:

目前激光叉车AGV按来源可划分为技术进口和国内自主研发产品。技术进口的激光叉车AGV主要来自于NDC公司,采用的是带反射板激光导航技术,由于其售价昂贵,售后服务受限,市场接受度有待提升;另一类是国内厂家完全自主研发的产品。其中艾吉威的无反射板激光自主导航叉车AGV是国内自主研发的代表之一,克服了激光AGV需要铺设辅助标志+反射板的弊端。

3、《物流搬运机器人》:激光导航仪和激光壁障技术是激光导引AGV的关键,目前国内技术有无进展,您对这个有什么看法和建议?

 

机科智能事业部副总经理 金亚萍:

目前激光叉车AGV多数采用激光导航仪进行导航和定位,对于激光壁障技术国内成熟的激光叉车AGV上还没有商业化应用的案例,但国内相关企业在自然导航AGV产品研发上已经开始应用激光壁障技术,我们认为这也是下一步AGV发展的一个方向,会使得AGV更加智能,也可以进一步扩大了AGV的应用范围。对于激光导航仪和激光避障技术国内也有企业在做类似的产品,但是AGV是一个系统性工程,单一的元器件并不是关键因素,更重要的是平台的建设。      

今天国际技术中心副总监 王勇:

顾名思义,激光导引AGV的关键技术就在于激光导航技术,我们所采用的是瑞典科尔摩根的导航技术平台,这种技术的导航稳定性和导航器件制造技术是当前国内企业将要突破的重点。目前,国内尚未有完全成熟可靠的激光导航技术与国外抗衡,希望我们一起努力能在这一领域做出实际性的工作,我们对此表示期待。

国自机器人副总经理 王霞:

激光避障技术相对比较成熟,但是激光导航技术在运用环境适应性、智能化等方面的发展仍然参差不齐。国自始终致力于以激光技术为核心,发展能支持全环境应用的产品,在空旷环境、室外环境、超窄道环境的应用技术上已经积累了不少的经验。

怡丰机器人副总经理 张成浩 :

激光导航仪是实现无人驾驶的核心部件之一,在我国市场仍没有成熟产品,虽然目前是有一些产家在能够生产激光导航的AGV产品,但是精度和稳定性都有待提高,希望国内在这一关键技术上可以取得较大进展,降低AGV的成本,因此率先布局实现技术积累的公司将赢得巨大先发优势。很幸运的是怡丰经过多年的技术累计,现在已走在行业的前端,我们会继续进行相关的技术累积,不断推陈出新。

柯金总经理 金宜城

国内的传感器技术起步晚,发展较慢,因此和德国、美国、日本等发达国家还是有很大的差距。现中国工业的飞速发展,而中国的传感器企业也应跟随步伐,传感器技术也应不断的探索和开发,多多参考借鉴国外传感器的先进技术,这样我国传感器技术必将会飞跃一个台阶。

4、《物流搬运机器人》贵司的激光导引AGV从技术来讲有哪些创新?

 

机科智能事业部副总经理 金亚萍:

1、将电动叉车的控制系统与自动导航系统紧密结合;

2、AGV的控制系统设备之间的通讯连接采用电动车辆通用的Can总线控制网络结构;

3、AGV的运动控制安全性设计较完善。

今天国际技术中心副总监 王勇:

今天国际从多年的应用经验着手自主开发AGV产品,因此无论是客户的使用要求,还是我们自己的标准都比较高。总体来说,产品开发设计中,以欧洲现有标准为设计依据,性能看齐同类型国外顶尖产品,我们的产品优势主要有以下几个方面:

第一,电池管理器方面领先市场,AGV用的铅酸、镍镉、磷酸铁锂蓄电池,我们均对其容量、电压、电流、温度进行实时管理,电池的可靠性得到充分保证;第二,在操作方面,我们改观叉车单机外观和设计,使得操作更简便、美观和人机工程合理化。第四,所有的器件都集成在CAN的总线之下,扩展应用更高效、方便,器件性能更稳定;第五,行走电机采用交流异步电机,动力更强、更节能环保;第五,独特的静电处理方式,防止各种车载电子器件因为静电累积而有所损害等。

除了以上创新点,今天国际对于产品的理解更多的体现在对具体实际应用的准确把握,这是我们的优势所在,也是产品开发的初衷。

国自机器人副总经理 王霞:

国自始终致力于从提升易用性、实现复杂环境大规模应用、降低应用成本等几方面规划并发展我们的产品。

国自激光叉车AGV不仅支持基于反射片的传统激光导航方式,亦可在非结构化、高动态、开放式大场景的环境条件下,依靠自然特征进行导航定位,大幅降低对环境的条件约束、环境布置的难度和复杂性。基于国自“星越导航”技术体系的产品化应用,可使激光叉车AGV具备各种环境的适应能力,甚至包括室外环境及恶劣天气。我们大幅提升了工程实施的便捷性、快速性,从而降低了应用成本。

怡丰机器人副总经理 张成浩 :

系统和软件也是AGV的一大关键要素,如何保证数十台甚至上百台AGV行动自如的跑起来,这需要强大的系统支撑。怡丰目前的演算和模拟水平可以支持500台AGV;

怡丰的软件和系统均是自主开发和管理,即使商品运输路线有所变动,后台软件也可以及时修改和变更,因此具有通用性和智能化。

目前市场上绝大多数的AGV产品还是有轨导航或者利用磁带或电磁的方式导航,而怡丰的激光叉车突破局限,使用激光导航技术,使得AGV的运行达到较高的柔性,并且精度达到±5mm,大大提高了货物搬运的准确性。

柯金总经理 金宜城

柯金的激光叉车AGV主要有以下创新点:

A、激光导航技术的创新:我们的激光导航技术,不光能在大家普遍使用的SICK NAV350上使用,而且还能在更具性价比优势的SICK NAV245及P+F R2000上使用。

B、我们可以完全自主设计激光导航叉车本体,来做真正意义上的适合AGV运行的叉车,比如说,可以开发了多款平衡重类型的激光叉车AGV,开发了双货叉的激光叉车AGV等等;

C、在国内独创了激光叉车车载控制系统(SMART BOX)平台技术,这个系统可以很容易让电动叉车变成激光叉车AGV;同时,此技术已在多家叉车企业以及相关的集成商单位形成合作,效果非常好;

D、利用激光叉车AGV平台优势,整合自主开发中央调度系统及其他业务系统,形成智能化物流解决方案的创新解决方案。

艾吉威技术总监刘胜明:

艾吉威无反射板激光自主导航叉车AGV就是对激光导航技术的革新,这一技术让激光AGV不再需要铺设任何辅助标志,实现从依赖固定环境到自主感知环境变化的飞跃。具体来说,有以下创新点:

1.导航方式的变革:无反射板激光自主导航,无需任何辅助标记;

2.构建全局地图:与企业MES、WMS系统无缝对接,实现整厂灵活调度;

3.自主规划路径:自动追踪目标,自动避障,实时自主规划搬运路径;

4.自主研发精密测量仪加上先进算法完成精确定位

5、《物流搬运机器人》:从市场应用角度来讲您觉的激光叉车的前景如何?目前制约激光叉车发展的关键因素又有哪些?对目前国内市场您有什么想说的?

机科智能事业部副总经理 金亚萍:

激光叉车AGV的前景是光明的,但目前由于自动化物流系统在逐步实施,与自动化物流系统集成的AGV会得到更多地应用,搬运托盘类型物料的激光叉车也会逐步得到更广泛地应用。 AGV的发展,要看用户流程化和标准化做的如何,比如生产企业采用的托盘等标准化的提高,这方面工作做的越好,AGV的应用得就好。

生产AGV的企业一定要沉下心来,多为用户所想,研发出符合市场需求的好产品,共同来培育这个市场,做好各自不同的细分市场,共同发展,

今天国际技术中心副总监 王勇:

对于国内正在使用或将要使用AGV的企业,我认为应该更多的把目光关注在实际应用中AGV的性能及稳定性上,并同时关注AGV在信息化管理方面给企业带来的提升。如果AGV只能单纯的用来点到点的搬运物体,这种产品是比较低端的,也难以发挥智能设备的作用。只有将AGV真正的与信息化相结合,帮助企业提升了企业的管理水平和物流水平,才能真正的称之为AGV机器人。

现阶段,受劳动力成本比较的影响,国内的AGV市场仍然不够理性,不够成熟,我们希望企业竞争能把产品性能作为第一因素,核心器件及各种导航技术都能有所突破,国家也出台相关标准,届时AGV市场将会大浪淘沙,推动国产设备的技术进步。

国自机器人副总经理 王霞:

作为移动机器人的一种产品形态,激光叉车可以取代人工叉车,实现规模化应用。激光导航技术具有无轨化、精度高、柔性强、对环境要求低等特点,可做到低施工或无施工,有着巨大的应用优势。虽然由于核心器件成本高及先进导航技术未普及等因素的制约,造成应用成本偏高的现状,但随着关键技术的发展与突破,一定会有更加广阔的市场空间。

1、国自始终致力于开发应用更为便捷、环境适应性更好,以及更符合用户成本诉求的产品。

2、国内自主技术发展迅猛,AGV的技术及产品发展已经到了逆转拐点,我们将会更关注于技术和产品的标准化及品质控制,维护用户的核心价值。

3、AGV的市场环境需要AGV公司共同维护,吸纳更多的高技术精英,引导行业朝着健康有利的方向发展。

怡丰机器人副总经理 张成浩 :

激光叉车不仅能够提高仓库或者行业操作的效率,而且投资回报率周期较短,两到三年时间即可回收成本,这对于当前自动化工厂而言,极具诱惑力。我们相信激光叉车的前景肯定是一片光明的,还有很大的市场等待我们去挖掘。

目前激光叉车都是应用在室内,在室外无法运行,而有许多企业或者用户需要在室外使用叉车AGV,这是制约激光叉车发展的一大难题。并且如上所述,目前国内激光导航的技术还不成熟,导致产品成本较高,精度和稳定性也亟待提高。

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,发展迅速,应用广泛;在亚洲的日本和韩国,也得到迅猛的发展和应用。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,在工业生产的物料配送、货物搬运、柔性装配等领域得到大量应用。李克强总理提出工业4.0,国家大力扶持物流相关行业,在这些背景下,AGV会得到更好的发展,实现工厂自动化,AGV是必不可少的设备.

柯金总经理 金宜城

当今社会是一个科技飞速发展和进步的时代,传统技术逐渐趋于现代化技术,机器人也从科幻想象中走到了现实生活,人力成本的日益增高和电子商务的迅猛发展对于高效作业的需求,AGV在智能物流行业的需求也逐渐高涨。

我认为制约激光叉车发展关键因素主要有两个:A、核心零部件成本高:核心的传感器及控制器都需要国外进口。国内相关的生产开发单位进展较为缓慢,激光叉车AGV的性价比不明显,这个应该是叉车AGV发展的关键因素。B、激光导航软件技术及中央调度的核心算法,极少的企业有掌握,同时需要更多的项目验证及经验积累。

目前AGV需求市场众多,包括汽车、电力、烟草、医药以及食品饮料等众多行业。我国AGV市场尚未完全打开,目前AGV机器人市场销售规模仍偏小,存在巨大的市场空间。AGV市场并未出现国外机器人巨头垄断的局面,国产品牌市场占有率接近90%。未来,我们将继续加大研发投入,不断开发新的产品,提高现在产品的性能,通过产品的不断开发和更新换代、升级引领产品走向高端。同时,我们应当采取合作共赢的模式来共同开拓市场,为我们的客户创造价值。

艾吉威技术总监刘胜明:

我认为,激光叉车AGV的市场是无可限量的。这主要基于以下几点:1.替代新增人工电动叉车市场,使叉车市场容量增大;2.升级改造客户现场使用的人工电动叉车,让传统电动叉车进入机器人叉车时代,使其能应用于工业4.0智能工厂中;3.替代并补充有标记导航方式的AGV市场; 4.替代输送线、升降机等高能耗、固定设备进行长距离、灵活搬运; 5.室内外均可应用,打造车间与车间的无缝流通等。

当然,目前制约无反射板激光叉车AGV发展也有一定的因素:第一、客户的认识度不足,目前难以大规模推广;第二:行业规范程度低,现有市场仍然处于探索阶段。

对于自主研发AGV的企业来说,国内市场报价体系没有形成行业标准,市场重视价格远大于价值,导致恶性竞争弥漫,企业没有利润无法维持大量的研发投入,从而影响产品的创新能力和质量把控,进一步造成核心竞争力的缺失。因此我们强烈呼吁,制定行业价值标准,打击恶性价格竞争行为,建立公平、公正、健康的生存环境,提高行业技术标准,维持国内AGV行业可持续发展!

专题小结:

激光叉车对物流行业来说是新的搬运血液,但是也是未来智能物流必备的核心设备之一,正因为新,所以它代表着未来物流搬运的发展方向,也正应为是新的生产工具,所以其面临的市场竞争、技术革新也就越大,企业、资本的关注注定了这个行业一开始的乱象,同质化,价格战纷纷登场,但,我们有理由相信这是新事物发展的必然阶段,也有理由相信它的未来是值得期待的。希望行业企业能注重技术研发,拓展新的细分领域,新的应用模式,恪守市场规律且行且珍惜。

 

 

 

自动导引车(AGV)在传统造纸业中的应用

本文针对国内传统造纸业的物流现状,介绍了AGV新技术在其中的应用,并针对原有物流系统的情况,介绍了所开发的AGV系统的结构和关键技术

一、项目简介

现代造纸产业是国际经济的重要基础产业和支柱性产业。我国是世界第二位纸品消费大国和第三位纸业生产大国,但我国造纸企业装备水平比较低,纸品的包装及搬运、物流仓储自动化水平落后,急待改善。

本项目针对国内传统造纸企业落后的物流现状,探索和开发了应用于造纸行业的自动导引机器人(AGV),为造纸行业改善物流运输环节。提高了在搬运、仓储物流方面的自动化水平。

二、项目难点和目标

传统的造纸企业有着成形的配套物流运输环节,但其自动化水平落后,生产效率低,无法与现代化物流管理系统相结合。如何既保有现有造纸企业生产环节和厂房设计,又能将现代的物流仓储技术应用于其中成为了改善造纸企业物流仓储现状的一个难点。

AGV作为现代仓储物流系统的关键性设备,其可靠的性能和优秀的柔性系统设计成为了造纸企业物流系统改善的最佳选择。通过对所要进行试点的企业环境的考察,最终认定采用激光导航方式的AGV作为纸品运输环节的主要设备。

根据企业的生产需求,结合AGV系统的特点,针对应用于纸品搬运自动化过程的AGV系统,项目集中在以下几个技术重点和难点:

(1)多AGV系统调度的实现

(2)系统任务的集中管理和下达

(3)激光导航技术的实现

(4)AGV最优化漫游路径的选择

(5)AGV安全系统的设计

(6)AGV移载机构的设计

(7)AGV重载能力的设计

(8)AGV系统通信的实现

(9)AGV充电系统的实现

三、系统设计

3.1总体设计思想

根据造纸行业在该生产过程中的特点,决定采用叉式AGV系统完成货物的运输。配备AGV控制台统一进行多AGV之间的调度协调和自身系统管理。配备人机交互终端便于使用人员进行任务管理及下达。

3.2系统结构设计

该系统各组成部分之间采用无线以太网通信方式。任务管理操作终端与管理软件被分配在工作区的立式终端中,与AGV控制台之间采用无线通信方式进行数据传输。AGV控制台终端与AGV充电机被置于AGV工作区边,以便无线信号良好覆盖,与各AGV之间实现无线以太网通信。AGV充电机信号经由以太网IO模块经由通信线缆直接与AGV控制台互连。

系统通信结构

在日常使用过程中,用户仅需对位于工作区的任务管理终端下达运输指令和相关信息,管理软件即对所产生的指令下达给AGV控制台,从而AGV控制台分配AGV执行各运输指令。AGV的运动路径规划及调度管理,以及充电调度均由AGV控制台自行完成,无需人为管理操作。

任务管理结构

针对系统所应用的要求,其生产任务类型可以分为几种:

-切纸机到纸品检查区的运输

-纸品检查区到包装机的运输

-纸品检查区到不合格品区的运输

-切纸机到特殊存储区的运输

根据各任务类型的要求,设计现场AGV运输路径。由于从切纸机出来的托盘方向不一,故要根据其托盘方向,让AGV在需要进可以对托盘进行方向调转,以保证托盘运输到令包机上一致性的要求。

3.3多AGV系统调度的设计

AGV控制台内部调度逻辑

AGV控制台是AGV系统的中央管理器,它主要负责对整个AGV系统进行管理、调度和维护,其主要功能如下:

3.3.1.任务分配:

AGV控制台是AGV系统中的调度管理员,它向上可以与上级管理计算机相连接,向下通过无线局域网与系统中的AGV相连接,控制台可根据系统中上级管理计算机或外部配合信号情况,以及AGV系统的当前状况决定是否产生系统任务,并按一定的原则指派合适的AGV去完成任务。

3.3.2.避碰管理:

在多AGV系统中,AGV是按照各自的任务程序运行的,各AGV本身不能进行系统避碰协调,AGV系统控制台可根据系统中各AGV的位置与状态自动地发现可能发生碰撞的情况,并发出挂起指令,暂时停止低优先级AGV的运行,在碰撞的可能性消失时,能够发出指令解除AGV的挂起,允许AGV继续运行。

3.3.3.AGV充电管理:

当AGV系统中的多个充电站共用一个充电机时,或AGV系统中有多个充电机时,AGV系统控制台负责协调各AGV的充电顺序与充电时间,保证系统中各AGV的电量处于较佳的状态;当系统中有优先级较高的事件发生时,控制台还可强制解除指定AGV的充电操作。

3.3.4.控制台人工操作:

在AGV控制台上,操作人员可以通过屏幕的显示观察地图、AGV的位置与状态、系统任务的运行情况等,对系统的运行进行一些相关的设置,并可以对一些特殊情况进行查看和操作。
AGV在生产线中

3.4AGV驱动方式的设计

目前国际上AGV多采用直流伺服电机驱动结构,在该项目中采用了交流电机,其驱动能力大于同体积的直流伺服电机,适合在体积紧凑的AGV应用环境下使用。与直流伺服电机相比较,其优点为:

-免维护

-体积较同级别直流电机更为紧凑

-较直流电机,更加适应重载环境使用

由于AGV是由电池供电,因此针对交流驱动电机采用了交流逆变技术。借鉴了该领域国际上技术较为成熟的DanaherMotion的ACSuperDrive系列产品。从而实现了在AGV上用电池供电驱动大功率交流电机。

3.5AGV移载机构的设计

根据造纸行业的特点,其生产工艺过程中该段的产品均由托盘承载,而且托盘种类很多,因此对于AGV移载机构的设计定位为自动可调距叉式结构。

对于该叉式移载设备的设计,借鉴了成熟的叉属具厂家的可调距叉属具,并在其结构上面增加了同步机构,以实现叉距调节时的双叉运动的绝对同步,从而适应托盘叉孔的精度要求。

叉属具结构

3.6AGV充电系统设计

由于AGV所使用环境多为长时间连续不间断运行。故其充电能力是系统能力的一个重要衡量指标。对于该项目所应用环境和工作特点,AGV采用了镍镉电池组,并配备了地面快速充电站。

该电池及充电系统的特点为:

-具备24小时连续运行能力

-充电过程迅速

-充电站施工简单

四、项目实施前后的情况对比

在该系统应用于本项目实施企业之前,原有纸品运输完全由人工来完成,存在着劳动强度大、可能产生人为伤害和设备损坏问题。同时,人工运输使纸品无法被物流管理系统进行自动追溯,无法实现自动化仓储物流管理。

该项目实施后,纸品的运输完全由AGV来完成。AGV的重复工作及路径固定等特点避免了以往周边设备的意外损坏,减少了工人的工作强度。另外,AGV的高可靠性和安全性使工人可以在AGV运行区域安全工作,避免以往的意外伤害。同时,通过AGV运输纸品,实现了纸品在运输过程中可以实时被物流管理软件所监控和追踪,完全实现了与自动化仓储物流管理系统的对接。

五、小结

该项目是AGV在国内造纸行业应用的一次尝试,在一定程度上改善了该造纸企业落后的物流运输环节。

国内造纸行业的整体自动化物流装备水平比较低,工艺技术水平相对落后,劳动生产率低。还有待进行更多研究以应用到实际生产过程中,从而改善国内造纸行业的整体自动化物流水平。本项目中所采用的一些思想日后也可推广使用到其它行业中相似的生产过程。

 

 

 

AGV小车在工厂生产自动化中的应用


    AGV是(Automated Guided Vehicle)的缩写,意即“自动导引运输车”,是指装备有电磁或光学等自动导引装置,它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(WMR――Wheeled Mobile Robot)的范畴。

       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,工业应用中不需驾驶员的搬运车,以可充电之蓄电池为其动力来源。一般可透过电脑来控制其行进路线以及行为,

或利用电磁轨道(electromagnetic path-following system)来设立其行进路线,电磁轨道黏贴於地板上,无人搬运车则依循电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。

 

        AGV以轮式移动为特征,较之步行、爬行或其它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,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。

        AGV的优点

(1)自动化程度高;

由计算机,电控设备,激光反射板等控制。

当车间某一环节需要辅料时,由工作人员向计算机终端输入相关信息,计算机终端再将信息发送到中央控制室,由专业的技术人员向计算机发出指令,在电控设备的合作下,这一指令最终被AGV接受并执行——将辅料送至相应地点。

(2)充电自动化;

当AGV小车的电量即将耗尽时,它会向系统发出请求指令,请求充电(一般技术人员会事先设置好一个值),在系统允许后自动到充电的地方“排队”充电。

另外,AGV小车的电池寿命很长(10年以上),并且每充电15分钟可工作4h左右。

(3)美观,提高观赏度,从而提高企业的形象。

(4)方便,减少占地面积;生产车间的AGV小车可以在各个车间穿梭往复。

AGV的应用领域

1.仓储业
  仓储业是AGV最早应用的场所。1954年世界上首台AGV在美国的South Carolina州的Mercury Motor Freight公司的仓库内投入运营,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AGV运行在2100座大大小小仓库中。海尔集团于2000年投产运行的开发区立体仓库中,9台AGV组成了一个柔性的库内自动搬运系统,成功地完成了每天23400的出入库货物和零部件的搬运任务。
2.制造业
  AGV在制造业的生产线中大显身手,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,搬运路线可以随着生产工艺流程的调整而及时调整,使一条生产线上能够制造出十几种产品,大大提高了生产的柔性和企业的竞争力。1974年瑞典的Volvo Kalmar轿车装配厂为了提高运输系统的灵活性,采用基于AGVS为载运工具的自动轿车装配线,该装配线由多台可装载轿车车体的AGVS组成,采用该装配线后,装配时间减少了20%,装配故障减小39%,投资回收时间减小57%,劳动力减小了5%。目前,AGV在世界的主要汽车厂,如通用、丰田、克莱斯勒、大众等汽车厂的制造和装配线上得到了普遍应用。
  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、港口码头和机场
  在邮局、图书馆、码头和机场等场合,物品的运送存在着作业量变化大,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的满足上式场合的搬运要求。瑞典于1983年在大斯得哥尔摩邮局、日本于1988年在东京多摩邮局、中国在1990年于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辆称为“yard tractors”的AGV完成集装箱从船边运送到几百码以外的仓库这一重复性工作。
4.烟草、医药、食品、化工
  对于搬运作业有清洁、安全、无排放污染等特殊要求的烟草、医药、食品、化工等行业中,AGV的应用也受到重视。在国内的许多卷烟企业,如青岛颐中集团、玉溪红塔集团、红河卷烟厂、淮阴卷烟厂都应用了激光引导式AGV完成托盘货物的搬运工作。
5.危险场所和特种行业
  在军事上,以AGV的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,英国军方正在研制的MINDER Recce是一辆侦察车,具有地雷探测、销毁及航路验证能力的自动型侦察车。在钢铁厂,AGV用于炉料运送,减轻了工人的劳动强度。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,避免了危险的辐射。在胶卷和胶片仓库,AGV可以在黑暗的环境中,准确可靠的运送物料和半成品。[2]  行车AGV行车

对AGV行驶区域的环境进行图象识别,实现智能行驶,这是一种具有巨大潜力的导引技术,此项技术已被少数国家的军方采用,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。

可以想象,图象识别技术与激光导引技术相结合将会AGV更加完美,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。

 

 

 

 

 

AGV要被淘汰了?第三代物流机器人来袭!

传统物流仓储业在以往的发展中极度依赖人力,难以实现高效率低成本,尤其近年来人力成本快速提高,使传统物流业受到极大冲击。

近年来,各个物流企业都积极开始企业的升级转型,不断引进自动化系统、追赶机器换人的潮流,以期提高效率,降低成本,增强企业竞争力,求生存,求发展,也直接促进了专业物流机器人的面世及飞速发展。

物流机器人至今的发展进程,可以大致将其分为三代:

 

第一代物流机器人

主要是以传送带及相关机械为主的设备,

为机器人原型,

实现从人工化到自动化的转变。

第二代物流机器人

主要以移动机器人小车(AGV)为代表的设备

由可自主移动的小车实现一些简单的功能例如搬运。

以亚马逊Kiva为代表的智能物流机器人,

该类型机器人依托AGV小车技术, 

实质上仍然需要人工最终完成手拣货物操作,

效率有待进一步提升,

人力成本仍然较高。

什么是第三代物流机器人?

直面行业技术痛点,

在效率和功能上远超第二代,

能够实现按需全自主的抓取、分拣、运输任务。

例如日立机器人,Fetch&Freight等,实现了从自动化到智能化的转变,由移动车体、机械臂和机械手组成,具备高度的自主性,能够完成多种功能如物体识别、抓取、分拣及运输等。

简单的说

第三代物流机器人在第二代基础上,增加了替换人工的机械手、机械臂、视觉系统、智能系统,提供更友好的人机交互界面,并且与现有物流管理系统对接更完善,具有更高的执行效率和准确性。

我们来看看视频:第三代物流机器人

 

 

 

 

 

 

AGV | 驱动未来的数字化小车!

 

随着工厂自动化、计算机集成制造系统技术的逐步发展以及柔性制造系统、自动化立体仓库的广泛应用,AGV(Automatic Guided Vehicle)即自动导引车作为联系和调节离散型物流系统以使其作业连续化的必要的自动化搬运装卸手段,其应用范围和技术水平得到了迅猛的发展。作为当代物流处理自动化的有效手段和柔性制造系统的关键设备,AGV已经得到了越来越广泛的应用,对AGV的研究也具有十分重要的理论意义和现实意义。

 

失去成本优势之后,中国制造企业该如何应对?

 

 

一、AGV概念

  

AGV是(Automated Guided Vehicle)的缩写,意即“自动导引运输车”,是指装备有电磁或光学等自动导引装置,它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是现代工业自动化物流系统中的关键设备之一,它是以电池为动力,装备有电磁或光学等自动导航装置,能够独立自动寻址,并通过计算机系统控制,完成无人驾驶及作业的设备。

图1 各类AGV

 

自从1913年美国福特汽车公司使用有轨底盘装配车,1954年英国采用地下埋线电磁感应导向车以来,到九十年代全世界拥有AGV(Automated Guided Vehicles)10万台以上。近年来,自动化技术呈现加速发展的趋势,国内自动化立体仓库和自动化柔性装配线进入发展与普及阶段。AGV以轮式移动为特征,较之步行、爬行或其它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,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。

 

二、AGV发展历史及未来发展趋势

  

1. 国外发展情况

世界上第一台AGV是美国Basrrett电子公司于20世纪50年代开发成功的,它是一种牵引式小车系统。小车中有一个真空管组成的控制器,小车跟随一条钢丝索导引的路径行驶。60年代和70年代初,除Basrrett公司以外,Webb和Clark公司在AGV市场中也占有相当的份额。在这个时期,欧洲的AGV技术发展较快,这是由于欧洲公司已经对托盘的尺寸与结构进行了标准化,统一尺寸的托盆促进了AGV的发展。欧洲的主要制造厂家有Schindler-Digitron, Wogner HJC, ACS, BT. CFC, FATA, Saxby, Denford和Blecbert等。70年代中,欧洲约装备了520个AGV系统,共有4800台小车,1985年发展到一万台左右,为美、欧、日之首。在机械制造行业的应用为:汽车工业(57%),柔性制造系统FMS(8%)和柔性装配系统FAS(4%)。

 

欧洲的AGV技术于80年代初,通过在美国的欧洲公司以许可证与合资经营的方式转移到美国。芝加哥的Keebler分发中心从欧洲引进直接由计算机控制的AGV。1981年John公司将AGV连接到AS/RS,以提供在制造过程中物料自动输送和跟踪。1984年,通用汽车公司便成为AGV的最大用户,1986年已达1407台(包括牵引式小车、叉式小车和单元装载小车),1987年又新增加1662台。美国各公司在欧洲技术的基础上将AGV发展到更为先进的水平。他们采用更先进的计算机控制系统(可联网于FMS或CIMS),运输量更大,移载时间更短,具有在线充电功能,以便24小时运行,小车和控制器可靠性更高。此时美国的AGV生产厂商从23家(1983年)骤增至74家(1985年)。

 

日本的第一家AGV工厂于1966年由一家运输设备供应厂与美国的Webb公司合资开设。到1988年,日本AGV制造厂已达20多家,如大福、Fanuc公司、Murata(村田)公司等。到1986年,日本己累计安装了2312个AGV系统,拥有5032台AGV。【e-works微信内容不错,值得关注】

 

2. 国内发展情况

1976年,北京起重运输机械研究所研制的ZDB-1型自动搬运车是最早的实用型AGV。1988年,原邮电部北京邮政科学技术研究所等单位研制了邮政枢纽AGV。1991年,中科院沈阳自动化所与新松机器人自动化股份有限公司为沈阳金杯汽车公司总装线上设计的九台自动装配系统,并于1996年获得国家科学技术进步三等奖,是当时国内较先进的使用型AGV。1992年,天津理工学院研制了核电站用光学导引AGV。1998年昆明船舶设备公司在红河卷烟厂研究多模式激光导引无人自动车22辆,红河项目于2002年获国家科学技术进步二等奖。同期天津师范大学、吉林大学、吉大易飞、北京军区后勤部、北京机科发展公司、北京易亨集团等也进行了试验研究。在引进国外技术与产品方面:1980年,上海石化总厂为涤纶长丝作业从日本大福公司引进国内第一套AGVS。九十年代初,华宝空调装配线上使用了日本进口的电磁导引AGV。1996年,玉溪卷烟厂首家在烟草行业引进三星的52台AGV,这是国内企业中使用数量最多的AGV系统。河北承德输送机械厂合资引进美国WEBB公司AGV技术。天津理工学院研制的TIT-1全方位视觉引导自动车,属国家863高科技项目,已通过鉴定,达到八十年代末国际先进水平。九十年代中期,昆船公司在引进国外最先进AGV技术的基础上,先后承担了数十个AGV系统的设计、安装;其水平代表了目前国内的最高水平。昆明船舶设备公司研制的各种导引形式的AGV系统已经广泛应用于烟草行业,汽车行业,造币行业等。

 

3. AGV系统技术研究方向

(1)导引技术:八十、九十年代,正当国内的一些院校厂所致力基于埋线电磁导引技术并刚开始应用,基于CCD的光学磁带识别、周边图像识别导引技术停滞不前之时,美国则以汽车行业为代表,应用推广了基于陀螺导航的定位技术;瑞典的NDC公司则推出了基于激光反射测角定位技术。近年来,出现了激光测角与测距相结合的导引技术,其导引头已经商品化。导引技术的进步,提高了行程路径的柔性化,同时提高了停位精度,由±10毫米,缩小至±5毫米,乃致±3毫米。GPS定位导航技术则在大型(最大可达40t)AGV上得到应用。

(2)移载技术:针对不同应用需求,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。由于移载技术,驱动技术、电池技术的进步,促进了载重/自重比的大幅提高,由1:4提高到1:1.2,即同样载重量,先进车型自重下降为落后车型的1/4。使车辆移动的能耗成倍降低,因而可以少装电池,使AGV的自重、功耗形成良性循环。

(3)电池技术:由采用酸性电池,进步到高能酸性电池,近年来,又开始采用高能碱性电池,提高环保性能,大幅提高了充、放电比,由充电时间/放电时间为1:1提高到1;12,大幅缩短了待机充电的时间。

(4)智能化:在企业物流自动化技术中,现代AGV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、无线或红外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。现代AGV是24小时不知疲倦的聪明小车(仅在任务间隙时随机进行短时充电),能主动、自序、有节拍按最安全、快捷的路线执行作业。智能化的结果加上动力强劲,行驶速度可达160米/分,反映在选用车辆台数上成倍减少。

 

4. AGV发展趋势

AGV智能化程度高,不会疲劳,不俱危险,不会萎靡走神,精准精确,不仅可大大节约企业人力成本;也可使员工脱离危险岗位,从事更具人性化的工作,对提高生产效率、降本提质、提升企业的生产管理水平作用显著,因此,在近几年里自动导引车系统将迎来更具挑战的时代。

 

目前,AGV已应用到物流仓储业、危险场所和特种行业、烟草、医药、化工、冶金、造纸、食品等行业。从技术的发展看, 导引技术是自动导引车(AGV)的关键技术之一。电磁感应导引已广泛应用;激光导引是目前采用的主流技术;视觉导引是研究的热点;惯性导引、超声波导引等正被关注。单导引技术不能解决成本、可靠性、灵活性和定位精度等性能指标之间的矛盾,低成本高可靠性的传感器、组合导引及信息融合技术需要进一步研究。未来,AGV系统的性能将在智能化、信息化、柔性化、敏捷化、节能化和绿色化等功能要求方面进一步改进完善,在工业现代化建设上发挥更加重要的作用。

 

三、AGV系统构成

  

1)AGV系统

AGV一般采用轮式驱动,具有电动车的特征。AGV小车能在地面控制系统的统一调度下,自动搬运货物,实现自动化的物料传送。因其具有灵活性、智能化等特点,能够方便地重组系统,达到生产过程中的柔性化运输之目的。较之传统的人工或半人工的物料输送方式,AGV系统大大减轻了劳动强度和危险性,提高了工作效率,在机械、电子、纺织、卷烟、医疗、食品、造纸等行业都可以发挥作用。国外的AGV系统设计,应用水平都比较高,应用也很广泛。国内的应用相对少一些,但是在各方面的共同努力下,国内的AGV系统的设计水平和应用水平正在接近或赶超国际先进水平。

图2 AGV系统结构简图

 

AGV系统由控制台、通讯系统、地面导航系统、充电系统、AGV和地面移载设备组成。其中主控计算机负责AGV系统与外部系统的联系与管理,它根据现场的物料需求状况向控制台下达AGV的输送任务。在AGV电池容量降到预定值后,充电系统给AGV自动充电。地面移载设备一般采用滚道输送机、链式输送机等将物料从自动化仓库或工作现场自动移载到AGV上,反之也可以将物料从AGV上移载下来并输送到目的地。AGV、充电系统、地面移载设备等都可以根据实际需要及工作场地任意布置,这也体现了AGV在自动化物流中的柔性特点。

 

2)AGV的结构

AGV由车载控制系统、车体系统、导航系统、行走系统、移载系统和安全与辅助系统组成。

(1)车载控制系统

车载控制系统是AGV的核心部分,一般由计算机控制系统、导航系统、通讯系统、操作面板及电机驱动器构成。计算机控制系统可采用PLC、单片机及工控机等。导航系统根据导航方式不同可分为电磁导航、磁条导航、激光导航和惯性导航等不同形式通过导航系统能使AGV确定其自身位置,并能沿正确的路径行走。通讯系统是AGV和控制台之间交换信息和命令的桥梁,由于无线电通讯具有不受障碍物阻挡的特点,一般在控制台和AGV之间采用无线电通讯,而在AGV和移载设备之间为了定位精确采用光通讯操作面板的功能主要是在AGV调试时输入指令,并显示有关信息,通过RS232接口和计算机相连接。AGV上的能源为蓄电池,所以AGV的动作执行元件一般采用直流电动机、步进电动机和直流伺服电机等。

(2)车体系统

它包括底盘、车架、壳体和控制器、蓄电池安装架等,是AGV的躯体,具有电动车辆的结构特征。

(3)行走系统

它一般由驱动轮、从动轮和转向机构组成,形式有三轮、四轮、六轮及多轮等,三轮结构一般采用前轮转向和驱动,四轮或六轮一般采用双轮驱动、差速转向或独立转向方式。

(4)移载系统

它是用来完成作业任务的执行机构,在不同的任务和场地环境下,可以选用不同的移载系统,常用的有滚道式、叉车式、机械手式等。

(5)安全与辅助系统

为了避免AGV在系统出故障或有人员经过AGV工作路线时出现碰撞,AGV一般都带有障碍物探测及避撞、警音、警视、紧急停止等装置。另外,还有自动充电等辅助装置。

(6)控制台

控制台可以采用普通的IBM-PC机,如条件恶劣时,也可采用工业控制计算机,控制台通过计算机网络接受主控计算机下达的AGV输送任务,通过无线通讯系统实时采集各AGV的状态信息。根据需求情况和当前各AGV运行情况,将调度命令传递给选定的AGV。AGV完成一次运输任务后在待命站等待下次任务。如何高效地、快速地进行多任务和多AGV的调度,以及复杂地形的避碰等一系列问题都需要软件来完成。由于整个系统中各种智能设备都有各自的属性,因此用面向对象设计的C++语言来编程是一个很好的选择。在编程时要注意的是AGV系统的实时性较强,为了加快控制台和AGV之间的无线通讯以及在此基础上的AGV调度,编程中最好采用多线程的模式,使通讯和调度等各功能模块互不影响,加快系统速度。

(7)通讯系统

通讯系统一方面接受监控系统的命令,及时、准确地传送给其它各相应的子系统,完成监控系统所指定的动作:另一方面又接收各子系统的反馈信息,回送给监控系统,作为监控系统协调、管理、控制的依据。

(8)导航系统

AGV导航系统的功能是保证AGV小车沿正确路径行走,并保证一定行走精度。AGV的制导方式按有无导引路线分为三种:一是有固定路线的方式;二是半固定路线的方式;三是无路线方式。

表1 各种导引技术的工作原理及优缺点


 

四、AGV应用前景

  

自动导引车主要应用在工业生产、贸易和服务业中。过去,大多系统应用在生产领域,大概四分之一是用来连接不同的工作站点。大多的AGV系统和小车应用在汽车行业,其次是食品、印刷造纸、医药、机械和塑料行业。AGV的主要应用领域包括:不同作业区域、分拣、仓储和装配以及协调物料流连接等。

 

 

 

 

 

AGV在立体货架存储管理中的应用

 

应用场景

目前,大多数生产制造企业的生产布局并非是基于自动化生产物流而规划的,物料的摆放也很大程度上只是集中地面摆放,没有有效地利用生产空间,对场内立体存储和自动化的搬运重视不够。随着企业对生产制造过程自动化水平要求越来越高,以上状况对生产制造环节的货物立体存储和自动化搬运的实现带来了困难。

 

以某大型纸业集团为例,在造纸车间和印刷车间生产工艺流程中,由于在前期的生产规划中,技术人员多重视生产设备的布局,忽视了生产过程中自动化物流和缓冲存储空间布局,因此没有建立自动化立体仓库,生产资料和物料的摆放也是见缝插针地平铺于生产设备的间隙之中。随着生产规模的扩大,企业要求在不改变其生产设备布局的情况下,提高生产资料的存储能力和自动化水平,实现减员增效。

需求与解决方案

由于车间预留出的占地面积非常有限,主要生产设备布局在车间的二层,而且物料和半成品也多数集中在此,要提高物料和半成品存储量,并且实现工位与工位间的自动化搬运,很难采用传统的堆垛机+立体货架方式实现物料的自动化存储。

 

针对该集团的实际生产需求,规划在车间二层采用立体货架直接存取方式,由AGV直接完成从立体货架上存取物料,并搬运至生产车间的相应工位上;同时,AGV也完成工位之间的物料搬运。整个系统是以数据库信息管理平台为基础,结合生产工艺,使用智能搬运设备AGV实现物料的自动入库、出库与自动智能搬运,最终实现在物流系统规划范围内生产物流的无人化、智能化、信息化。

 

整体规划区域分为两部分:半成品生产区域和成品生产区域,如图1所示。

 


图1  生产区域布局图

 

半成品生产区域:立体货架采用驶入式货架,可以有效提高存储量,原有存储区域所能水平摆放的物料量约100个托盘位,采用15排5列3层的驶入式货架的存储形式后,可将存储量提高到225个托盘位,占地面积缩减一半。为满足AGV直接从立体货架上存取物料,采用高举升叉式AGV。

 


半成品生产区域AGV系统

 

AGV系统主要技术参数如表1所示。

 


表1  半成品生产区域AGV系统参数

 

成品生产区域:立体货架采用横梁式货架,采用1排20列3层,可摆放800mm(第二、三层每个单元格存放2个)幅宽的纸卷80个,1600mm(第一层每个单元格存放1个)幅宽的纸卷20个。为了满足AGV直接从立体货架上存取物料,同样采用高举升叉式AGV。

 


成品生产区域AGV系统

 

AGV系统主要技术参数如表2所示。

 


表2  成品生产区域AGV系统参数

系统功能及工艺流程

AGV系统实现了制造业仓储中心出入库及库存管理的功能,针对不同搬运工艺执行不同的作业任务,采用自主开发的“MTD AGV自动调度管理系统V7.6”作为AGV自动调度系统调度软件,具有AGV自动调度执行输送任务、实时监控AGV系统运行、控制AGV自动充电、AGV系统的故障诊断以及对外数据交互等功能。

 

AGV系统工作流程如图4所示。

 


图4  AGV系统工作流程图

应用效果

AGV作为技术改造中的核心设备,既实现了生产过程的自动化,同时还传递生产信息给MES系统,并响应MES系统的生产指令,实现了物流与信息流的无缝连接;同时,使该集团生产能力提高了一倍,车间的辅助工人数量减少了一半,取消了原有的2个叉车司机岗位,达到了减员增效的目的。

 

该集团对采用此种作业模式给予了充分的肯定,不采用巷道式堆垛机来存取立体货架上的物料,节省了巷道式堆垛机及周边输送设备所占用的面积,采用AGV直接存取货物,替代人工完成了物料的直接存取,减少人工叉车司机的作业量。该系统既减少了技术改造对车间面积的占用,又提高了生产自动化水平,是针对该集团技术改造提出的最佳解决方案。

 

随着国家对“智能制造”的逐步推进,国内生产制造行业技术提升改造的大幕已经拉开。该作业模式既能适应目前国内生产制造行业的现状,又最大限度地减少技术提升改造带来的资金投入。未来,AGV这一移动式机器人的复合功能将进一步得到增强,将不仅仅局限于简单的地面搬运,而将是能够替代堆垛机完成一定高度的立体货架式存储管理。