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1、物流自动化AGV中级应用技术培训第一期,2014年3月,昆船AGV系统,授课:蔡颖杰昆船智能公司研发部 部长高级工程师,昆船AGV系统培训,2/4/2023,课程内容,1：总体介绍（上午）AGV概述昆船自主研发AGV技术系统构成等2：单机介绍（下午）3：软件介绍（下午）AGV地面控制系统AGV监控4：应用介绍（下午）自动化物流搬运辅助生产,2/4/2023,总体介绍,第一部分,1,2/4/2023,总体介绍内容,AGV系统概述昆船自主研发AGV技术特点系统构成应用开发过程系统模式,1,2/4/2023,概述,AGV系统,1,2/4/2023,什么是AGV？,广义的定义轮式移动机器人（WMRWh
2、eeled Mobile Robot）,我们把具有以下性质的机械，看作是机器人：代替人进行工作能使用工具和机械2.具有通用性根据不同工作状况，相应变化工作3.直接对外界工作能够根据计算结果，对外界直接产生作用,1,2/4/2023,AGV是自动导引小车（Automated Guided Vehicle）的英文缩写。是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小车。AGV是一种以电池为动力，装有非接触导向装置的无人驾驶自动化车辆。它的主要功能表现为能在计算机监控下，按路径规划和作业要求，使小车较为精确地行走并停靠到指定地点，完成一系列作业功能。
3、,狭义的定义自动导引运输车AGV,1,2/4/2023,AGV的单机结构,1,2/4/2023,客户中心,物流上位调度系统,地面控制系统,自动导引车,客户,搬运请求,搬运命令,AGV系统的解释快滴打车！,1,2/4/2023,按导引方式：直接坐标导引 电磁导引 磁带导引 光学导引激光导引 惯性导引 图象识别导引 GPS导引,AGV单机的分类,1,2/4/2023,电磁导引是较为传统的导引方式之一，目前仍被许多系统采用，它是在AGV的行驶路径上埋设金属线，并在金属线加载导引频率，通过对导引频率的识别来实现AGV的导引。电磁导引主要优点是引线隐蔽，不易污染和破损，导引原理简单而可靠，便于控制和通讯
4、，对声光无干扰，制造成本较低。,电磁导引,1,2/4/2023,电磁导引原理,1.电磁感应传感器主要是由两个感应线圈组成的，可同时采入导引线的感应信号。,2.通过比较两个线圈中信号的强弱便能得到电磁感应传感器的偏移量，通过一定的导引计算后就可实现AGV的电磁导引。,1,2/4/2023,磁带导引技术与电磁导引相近，用在路面上贴磁带替代在地面下埋设金属线，通过磁感应信号实现导引。磁带导引灵活性比较好，改变或扩充路径较容易，磁带铺设也相对简单。但此导引方式易受环路周围金属物质的干扰，由于磁带外露，易被污染难以避免机械损伤，因此导引的可靠性受外界因素影响较大。适合于环境条件较好，地面无金属物质干扰的
5、场合。,磁带导引,1,2/4/2023,惯性导引是在AGV上安装陀螺仪，在行驶区域的地面上安装定位块，AGV可通过对陀螺仪偏差信号与行走距离编码器信号的综合计算，及地面定位块信号的比较校正来确定自身的位置和方向，从而实现导引。此项技术在航天和军事上较早运用，其主要优点是技术先进，定位准确性高，灵活性强，便于组合和兼容，适用领域广，已被国外的几家AGV生产厂采用。,惯性导引,1,2/4/2023,激光导引是在AGV行驶路径的周围安装位置精确的激光反射板，AGV通过发射激光束，同时采集由反射板反射的激光束，来确定其当前的位置和方向，并通过连续的三角几何运算来实现AGV的导引。此项技术最大的优点是，
6、AGV定位精确；地面无需其他定位设施；行驶路径可灵活多变，能够适合多种现场环境，它是目前国外许多AGV生产厂家优先采用的先进导引方式。,激光导引,1,2/4/2023,按驱动方式：单轮驱动（SDSteer Driving）差速驱动（DIFFDifferential Driving）全方位驱动（QUADQuad Motion）,1,2/4/2023,按移载方式：辊道式 叉式 推挽式 背驮式,1,2/4/2023,1,2/4/2023,1,2/4/2023,1,2/4/2023,1,2/4/2023,1,2/4/2023,1,2/4/2023,为什么要用AGV？,以节约人力为目的的原料搬运以安全为
7、目的的原料搬运对柔性装配线的需求不适宜人工作的特殊场合,1,2/4/2023,AGV的发展趋势？,AGV的智能水平将日益提高AGV的动力性能将日趋强劲AGV的综合技术将更加复杂化AGV的应用将日益普遍,1,2/4/2023,昆船自主研发AGV技术,AGV系统,2,2/4/2023,市场对AGV的需求,公司长远发展的需要,2000年6月，分别由国防科工委、云南省科技厅、昆船集团公司正式立项，于2004年10月分别完成了国防科工委及云南省的AGV系统科技攻关项目。,1999年11月，我公司先后顺利完成了青岛颐中、云南红河烟厂的物流自动化项目。,昆船自主研发AGV技术,从2004年5月开始，昆船公司
8、利用自主AGV技术先后成功实施了多个不同导引形式的AGV工程项目，均受到用户的好评。,2,2/4/2023,主要技术指标如下：定位精度：5 mm系统调度能力：10 辆系统通讯：无线以太网系统可靠性：97,昆船自主AGV技术的研发瞄准了当今世界领先水平的导航控制技术，结合多年来从引进技术的工程项目中总结的经验，在充分掌握和理解了国外技术的前提下，对AGV的主要技术实施再创新，使其更加符合中国市场的需求。其技术内容和主要技术指标达到了国外同类产品的水平。,昆船自主AGV技术达到的目标,2,2/4/2023,用户对导引形式，驱动形式的偏好用户不同执行机构的需求运行路径的复杂多变和持续完善 运行流程的
9、复杂多变和持续完善外围协作设备的多样性,ATIS的系统设计,设计思想,2,2/4/2023,设计的目标,快速开发快速部署快速应用,可配置的AGV车载控制系统可配置的AGV地面控制系统,2,2/4/2023,支持的系统,2,2/4/2023,特点,AGV系统,2,2/4/2023,特点,AGV系统是一个包括光、机、电、控制、通信等技术的综合系统，具有以下特点：1柔性规划：AGV的柔性主要表现在其路径规划上。路径规划是实施AGV应用项目的一个重要步骤，即应用专门的规划工具在生产车间的背景图上规划出AGV车辆行驶的路径和停靠的站台。因此可以根据实际需要来规划AGV车辆行走的路径，对于使用激光导引的A
10、GV的系统，甚至可以在系统开始正式的运行之后再根据需要修改AGV车辆行走的路径，因此AGV系统具有很强的柔性。,2,2/4/2023,特点,2智能：AGV系统是一个智能化的系统，它能够根据搬运任务和路径的情况动态安排AGV车辆的运行，如AGV系统能够调度离任务起点最近的AGV车辆执行任务。当路径被阻塞时，能够指挥AGV车辆选择其它的路径行走等。3适应性强：物料是放置于专门的托盘上由AGV进行运送的，只要设计相应的托盘，AGV车辆就可以用于运送不同的物料。在涉及到的物料种类较多的生产过程中，AGV系统有很强的适应性。AGV车辆也可以代替人类应用于一些特殊的，如有毒有害的环境中。,2,2/4/20
11、23,特点,4安全可靠：AGV系统有专门的软件模块控制整个系统的交通，再加上各台AGV车辆上安装的防碰撞机构，能够保证车辆之间以及车辆与环境物体之间的安全。由于物料是放置于专门的托盘上由AGV进行运送的，所以能够保证物料在运送期间的安全，避免因为运输时的碰撞而造成的损失。由于AGV系统的运行过程不需要人工干预，因此不仅可以节省劳动力，还能够避免人为因素对生产的影响。,2,2/4/2023,特点,5易于与其它系统进行集成：AGV系统是一个完整的系统，它通过以太网对外提供调用的接口和相应的协议，因此很容易与现有的生产管理系统进行集成。并能够方便地统计出生产过程的物料消耗等数据，对生产计划的制定有很
12、大的参考作用。6环保：AGV车辆是使用的动力能源是充电电池，因此AGV车辆的运行不会对生产环境造成破坏，因此AGV车辆特别适合于一些对环境质量要求较高的场合，如食品、药品等行业。,2,2/4/2023,AGV新技术讨论,无接触能量传输?,多驱动轮?,多AGV协同工作?,新能源?,墙壁导引?,动态路径？,2,2/4/2023,构成,AGV系统,3,2/4/2023,构成,AGV调度计算机AGV监控计算机AGV车辆,3,2/4/2023,构成,3,2/4/2023,AGV控制系统结构,3,2/4/2023,平台结构,AGV系统,3,2/4/2023,平台结构,平台本身和具体的应用项目相互独立。平台
13、包括构成平台的各种软件，应用项目则是使用平台提供的软件根据具体应用项目的需求而产生的各种数据。平台加上应用项目数据就构成了最终部署的应用环境。,3,2/4/2023,系统构架,设计平台和运行平台分离,3,2/4/2023,平台结构,开发平台和运行平台的系统体系结构开发平台包括系统规划工具和系统定义工具运行平台包括AGV地面控制系统、监控和车载系统,3,2/4/2023,应用开发过程,AGV系统,3,2/4/2023,平台结构下的应用开发过程,1.使用开发平台中的规划工具规划系统的路径、车辆类型等信息。2.使用定义工具定义系统的运行流程、系统规模等信息。系统提供一个可灵活定义系统流程的工具语言A
14、GVScript，使得应用开发时能够方便地进行二次定义开发。3.将数据导出到运行平台。运行平台根据开发平台提供的数据就可以控制所有AGV车辆协同、高效地完成搬运任务。,3,2/4/2023,应用开发,应用项目开发过程数据流向,3,2/4/2023,系统运行模式,AGV系统,3,2/4/2023,系统运行模式,以AGV地面控制系统为核心的系统运行模式,3,2/4/2023,系统运行模式,AGV地面控制系统接受上位控制计算机发出的任务启动命令后，启动相应的物料搬运任务。车辆管理根据AGV的任务执行情况调度AGV执行任务，并通过无线电将命令发送到AGV。AGV随时报告车辆位置、状态信息及任务执行信息
15、。交通管理根据各AGV的位置，确认每一辆AGV下一步应该走的路径。,3,2/4/2023,系统运行模式,AGV地面控制系统接受上位控制计算机发出的任务启动命令后，启动相应的物料搬运任务。车辆管理根据AGV的任务执行情况调度AGV执行任务，并通过无线电将命令发送到AGV。AGV随时报告车辆位置、状态信息及任务执行信息。交通管理根据各AGV的位置，确认每一辆AGV下一步应该走的路径。,3,2/4/2023,系统运行模式,任务管理根据AGV任务执行信息报告上位控制计算机。地面控制系统在必要时使用输入输出模块控制外围设备，如通过数字IO模块启动或停止充电站。地面控制系统把各种AGV系统的运行状态发送给
16、图形监控系统，图形监控使用这些运行状态构建各种监控界面，供系统维护人员监控系统。,3,2/4/2023,剩余时间提问！谢谢！,3,2/4/2023,单机介绍,第二部分（下午）,4,2/4/2023,ATIS的实际应用,2004年1012月，在云南某汽车制造厂实施了在线发动机及后桥装配系统，采用了电磁导引、差速驱动型AGV。,4,2/4/2023,2004年12月2005年1月，在上海某职业 培训中心实施了工件运输AGV系统，一套地面控制系统对不同楼层的AGV进行控制，采用了磁带导引，差速驱动型AGV（推挽机构）。,4,2/4/2023,2005年8月2005年9月，在北京某学院实施了教学试验型
17、AGV系统，采用了电磁导引，单轮驱动型AGV（辊道机构）。,4,2/4/2023,2005年11月实施的深圳某自动化仓库AGV系统，采用了激光导引，单轮驱动型AGV（后叉式机构）。,4,2/4/2023,混合导引翻箱式AGV：,4,2/4/2023,激光导引全方位AGV：,4,2/4/2023,ATIS的功能简介,车载控制（VCU）功能,自动控制行走（上位/本地）本地路径搜索 手动控制行走 安全防护 障碍物探测 防撞挡板 急停按钮 内部急停 声光报警,4,2/4/2023,自主AGV器件：,4,2/4/2023,4,2/4/2023,车载监控状态信息显示操作信息显示运行信息显示,调试命令移动命
18、令校准命令数字量输出设置模拟量输出设置,系统诊断事件信息显示、存盘状态信息显示、存盘底层通信数据存盘,4,2/4/2023,车载控制的特点（VCU）,实时多任务操作系统,软件模块化设计（适用于多种导引方式）,为用户提供更多的本地调试命令,为用户开放部分车载执行程序,提供在线错误诊断信息和解决方案,为用户提供更多车量运行信息,4,2/4/2023,车载控制软件模块结构,4,2/4/2023,软件介绍,第三部分,5,2/4/2023,软件包括,AGV地面控制系统AGV监控,5,2/4/2023,AGV地面控制系统,5,2/4/2023,地面控制系统,AGV地面控制系统是AGV系统的核心，它根据上位
19、系统下达的任务，统筹调度AGV车辆，完成任务，并统一指挥AGV车辆交通避免车辆碰撞，同时自动管理车辆充电，并完成和外围设备的通信。,5,2/4/2023,消息总线,消息总线连接系统中的各个模块，转发消息,5,2/4/2023,使用无线以太网,AGV车辆和上位计算机之间采用成熟无线以太网（802.11 b/g）进行通信,5,2/4/2023,功能结构,5,2/4/2023,模块介绍（1）,任务管理模块：根据任务流程，对任务进行解析执行，对外提供启动任务、停止任务等接口。当任务太多，而没有空闲的AGV时，需将任务暂时储存起来，然后按顺序逐步完成。各种任务还需有等级之分，等级高的任务将优先执行。其中
20、有些任务是必须立即执行的，如AGV充电任务。,5,2/4/2023,模块介绍（2）,车辆管理模块：根据即时的AGV车辆位置和状态，选择距目标点最近（含各路段加权值计算结果）的空闲小车执行任务。根据所须执行的任务，以及各台AGV的当前位置来优化AGV的分配。这种优化计算必须连续进行，当某台AGV被分配给某个任务后，AGV和任务之间没有进行稳定的关联，在AGV行驶的期间，有可能选择别的更合适的AGV来完成此项任务。只有当该AGV行驶到距目标点的前一点时，AGV和任务之间才会变为稳定的关联。,5,2/4/2023,模块介绍（3）,交通管理模块：本模块对管辖内的所有AGV车辆进行实时控制和管理。AGV
21、严格遵循规划路径行驶，彼此独立行驶和作业，能相互让车。每台AGV的工作都须在上位系统监视下进行，AGV随时要向系统报告自己的工作状态。即：在其运行时必须随时向系统申请下一步将要行走的路径段，如果该路径段已被其他车辆占有，此台AGV就不能向前行驶，必须等到其它车辆释放路径段后方可继续前进。,5,2/4/2023,模块介绍（4）,通讯管理模块：对系统通讯协议、规则、方法、过程和结果进行统一管理。因为各子系统对于通信效率的要求的差别，通信设备不同，所以通讯管理模块下面划分为各种通信接口，如AGV通讯接口、IO通信接口等。IO管理：管理和地面控制系统相连的外围设备，如充电器、可控电梯、可控门等。,5,
22、2/4/2023,模块介绍（5）,车辆驱动模块：负责车辆管理模块发出到小车命令的驱动，并向车辆管理和交通管理模块报告小车的状态和任务执行情况。车辆仿真：AGV仿真管理能够仿真AGV车辆的运行。用于在没有实际的AGV车辆的时候对目标应用系统进行调试。,5,2/4/2023,AGV监控,5,2/4/2023,监控,AGV监控是一个图形监控系统，是AGV系统的人机界面。在AGV地面控制系统运行时，只要启动AGV监控就可以监视和查看小车的运行情况，包括车上是否有货、车是否产生了急停等，另外还可以从监控系统中下发任务、查看命令等。,5,2/4/2023,监控界面,5,2/4/2023,3D 监控界面,5
23、,2/4/2023,功能结构,5,2/4/2023,监控功能,任务监控提供任务启动、取消、运行状态显示以及查看任务详细信息的的图形界面。车辆监控是监控系统的最主要模块，它根据小车运行情况提供动态的矢量图形（由AutoCAD产生DXF文件）显示，矢量图形可以由颜色显示小车状态，如红色表示小车急停、蓝色表示小车阻塞等，同时车辆监控还提供察看车辆详细信息等功能的图形操作界面。IO监控：提供数字输入输出（IO）模块状态查看、IO点状态设置的图形化界面。,5,2/4/2023,监控功能,交通监控：提供对车辆驱动模块的各种监控界面。车辆驱动监控：提供对车辆驱动模块的各种监控界面。通信监控：提供查看地面控制
24、系统当前的通信连接状态和跟踪通信的各种图形界面。仿真监控：包括察看仿真车辆详细信息等功能，提供设置仿真小车状态如电量等设置的图形界面。,5,2/4/2023,应用介绍,第四部分,6,2/4/2023,应用模式,自动化物料搬运：利用AGV车辆为自动化生产线运送生产原料和成品等。辅助自动化生产装配线：利用AGV去辅助自动化装配线进行装配工作。,6,2/4/2023,生产物料配送,自动化物流搬运,6,2/4/2023,生产物料配送型应用特点,AGV系统根据接收到的物料搬运任务，统筹调度系统内的各台AGV车辆，以最优的方式完成其上位系统下达的各个搬运任务。在AGV系统控制软件的控制下，各台AGV车辆沿
25、着预先设定的路线自动高效地进行物料搬运。在需要的时候AGV系统会进行一些系统的操作，如及时调度AGV车辆进行自动充电、控制相关的外围设备如房间的自动门等。AGV系统以其很大的柔性，被应用于对生产过程提供支持的物流系统中。,6,2/4/2023,生产物料配送物流系统,在生产物料配送应用模式下，AGV系统属于设备层的子系统。其与穿梭车、输送机等设备系统构成整个物流系统的执行层。,6,2/4/2023,生产物料配送型应用地图,6,2/4/2023,生产物料配送型应用对象,装卸货站台：用圆圈表示。AGV车辆在装卸货站台处进行装卸货操作。停位站台：用三角形表示。用于让空闲的AGV车辆停靠。当系统启动的任
26、务小于系统的执行能力时，系统中会出现空闲的AGV车辆。空闲的AGV车辆会行驶到最近的停位站台进行停靠。停位站台的分布位置对系统的效率有很大的影响。,6,2/4/2023,生产物料配送型应用对象,充电站台：用正方形表示。当AGV车辆工作了一段时间之后，AGV车辆会变为低电量状态，此时AGV系统会启动AGV充电任务，指挥AGV车辆进行充电。AGV车辆在充电站台处进行充电。AGV车辆充电完成之后，其电量状态又变为高电量状态。路径：路径包括点和段两种对象。点是连接多条段的连接点或段的端点。段是连接两个点之间的路径。点和段共同组成一个复杂的AGV路径规划地图。点有坐标等信息。段有构成段的图形信息。,6,
27、2/4/2023,生产物料配送型应用对象,AGV车辆：以图形化的形式展现AGV车辆的位置和状态。以图形的位置和方向表示AGV的位置和方向。以图形的颜色表示AGV的状态，AGV的状态定义在各个应用项目中不同。背景图形：代表场景中的其它生产设备和建筑物等，使得图形监控界面能够直观地展现给操作人员。,6,2/4/2023,生产物料配送型应用任务示例,AGV系统的上位系统（通常是企业的生产管理系统）向AGV调度系统发出一个搬运请求，从3号站台将一箱生产原料搬运到9号站台。于是AGV系统将委派距离3号站台最近的3号AGV车辆执行此任务。在AGV系统的控制之下，3号AGV车辆行走到3号站台，然后进行装货，
28、之后沿着最短的行走路径行走到9号站台，并卸货。卸货完成之后AGV系统通知其上位系统搬运完成。搬运完成之后AGV系统指挥3号AGV车辆回停位站台等待新的任务。,6,2/4/2023,发动机热试,自动化物流搬运,6,2/4/2023,发动机热试,特点系统包括任务调度和AGV系统以任务管理的形式控制整个系统的运作任务管理产生任务AGV系统执行任务,6,2/4/2023,发动机热试,发动机热试：子系统间关系,6,2/4/2023,发动机热试软件构成,任务调度：从站台管理获取站台的状态，根据预先定义的策略和发动机信息产生任务，并将任务发送给AGV系统执行。维护正在执行中的任务，根据从AGV系统返回的数据
29、和站台状态数据变更任务的状态。提供人工干预任务执行的功能。任务仿真。OPCClient：与PLC进行通信，控制PLC。将对站台的操作转换为对PLC的控制命令。AGV系统：根据任务调度发出的搬运指令，在移行机和预装线输送机之间搬运发动机。,6,2/4/2023,发动机热试,AGV系统、预装线输送机和移行机之间的关系,6,2/4/2023,发动机热试,输送机和移行机布置,6,2/4/2023,发动机热试,三种搬运情况铺线情况：开始生产时，移行机上还没有发动机。搬运以从预装线输送机到移行机为主。正常情况：两种搬运同时发生。收线情况：工作结束，预装线没有发动机。搬运以从移行机到预装线输送机为主。,6,
30、2/4/2023,发动机热试,工作情况,6,2/4/2023,装配,辅助生产,6,2/4/2023,辅助生产型应用特点,AGV系统根据制定的生产装配流程、操作人员的指示，控制AGV车辆完成装配流程。一次完整的装配流程包括充电、装货、行走到装配起始点等待、辅助装配等步骤。AGV车辆在此流程中充当一个随着生产线移动的装配平台。,6,2/4/2023,生产物料配送型应用地图,6,2/4/2023,辅助生产型应用生产流程（1）,AGV系统用于辅助汽车生产线进行发动机的装配。系统中的AGV路径是一个环路，包括两种路径段，装配路径和行走路径。装配路径是AGV车辆辅助发动机装配人员进行发动机装配的路径。行走路径，是AGV车辆完成辅助装配后的回头路径。在行走路径上，AGV车辆返回装货站台进行装货，之后到充电站台进行充电，并等待悬链将车体移动到位。,6,2/4/2023,辅助生产型应用生产流程（2）,当有待装配的车体进入装配路径后，AGV从充电站台出发，以大于悬链运动的速度追赶车体。装配路径段处于生产线悬链的正下方，在追上车体后，AGV车辆保持与悬链相同的运动速度向前行走，此时操作人员可以将AGV车辆上运载的发动机装配到悬挂在悬链上的车体上。装配完成之后AGV加速向前行走，并进行下一轮装配工作。,6,2/4/2023,谢 谢！,6,
