12月7日,世界智能制造合作發(fā)展高峰論壇在江蘇省會南京市開幕。會上,國家工信部正式公布《中國智能制造十三五規(guī)劃》,為中國制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的重要五年確定兩大時間節(jié)點和十個重要任務(wù)。
不出意外,2016年的“雙十一”依舊火爆,對各家電商來說,這是一次巨大的機遇和考驗。這里說的機遇和考驗,指的是同一個事:暴增的訂單量。除了考驗電商網(wǎng)站服務(wù)器、支付系統(tǒng)等軟硬件設(shè)施,更是極度考驗了電商的倉儲和物流能力。為了應(yīng)對這樣的情況,自動化倉儲自然成了未來發(fā)展的主流方向。
AGV搬運機器人作為物流裝備中自動化水平最高的產(chǎn)品,越來越多地應(yīng)用于倉儲、制造、醫(yī)療等多個行業(yè)領(lǐng)域。相比傳統(tǒng)的人工搬運方式,AGV搬運機器人在不需要人工駕駛的情況下就能夠沿預(yù)定的路線自動行駛,將貨物或物料自動從起始點運送到目的地。在物流行業(yè),隨著電子商務(wù)的快速發(fā)展,亞馬遜的Kiva機器人、京東的無人倉計劃等都加快了自動化倉儲的進程。
AGV的調(diào)度控制系統(tǒng)是實現(xiàn)其自動化的關(guān)鍵,即對AGV進行準確調(diào)度,確保多個AGV能同時有序、規(guī)范作業(yè)。
通俗地說,AGV控制系統(tǒng)需要解決三個主要問題:我在哪里?我要去哪里?我怎么去?歸納起來分別就是AGV控制系統(tǒng)中的三個主要技術(shù):導(dǎo)航、路徑規(guī)劃、導(dǎo)引控制。今天我們就來談?wù)凙GV的導(dǎo)航問題。
不同的AGV導(dǎo)航方式在適合的環(huán)境下,才能較好的發(fā)揮其優(yōu)勢。
AGV從發(fā)明至今,衍生出了多種導(dǎo)航方式,目前主流的方式有以下幾種:
電磁導(dǎo)航是一種較為傳統(tǒng)的引導(dǎo)方式,通過在AGV的行駛路徑上埋設(shè)金屬導(dǎo)線,并加載低頻、低壓電流,使導(dǎo)線周圍產(chǎn)生磁場,AGV上的感應(yīng)線圈通過對導(dǎo)航磁場強弱的識別和跟蹤,實現(xiàn)AGV的導(dǎo)引。由于金屬線是被埋設(shè)在地下的,具有非常隱蔽、不易破損、不易被污染的優(yōu)點,同時成本較低,原理簡單。這種布設(shè)方式也導(dǎo)致其路徑更改靈活性差,面對實際的作業(yè)要求,路徑需要改變時,就會帶來特別多的麻煩,而且施工量也會特別大。
磁帶導(dǎo)航與電磁導(dǎo)航有著比較相近的原理,在磁帶導(dǎo)航中,磁帶是被鋪設(shè)在路面上的。目前這種技術(shù)比較成熟,應(yīng)用較為廣泛,使用起來靈活性較高,鋪設(shè)簡單,改變或擴充路徑容易。但因為磁帶外露,易受機械損傷和污染,導(dǎo)航的穩(wěn)定性受環(huán)境影響較大,容易受周圍金屬物質(zhì)的干擾。
光學(xué)導(dǎo)航是在AGV的行駛路徑上涂漆或粘貼色帶,通過對光學(xué)傳感器采入的色帶圖像信號進行識別實現(xiàn)導(dǎo)引。光學(xué)導(dǎo)航的原理與磁帶導(dǎo)航方式類似,靈活性較好,布設(shè)簡單。但同樣容易受色帶污染和磨損的影響,對環(huán)境要求比較高。
激光導(dǎo)航是在AGV行駛路徑的周圍安裝位置精確的激光反射板,AGV上的激光定位裝置發(fā)射激光束并且采集由不同角度的反射板反射回來的信號,根據(jù)三角幾何運算來確定其當前的位置和方向,實現(xiàn)AGV的導(dǎo)引。這種方式的優(yōu)點是定位精度高,地面無需其它定位設(shè)施,行駛路徑可靈活改變。缺點是制造成本高,對光線、地面、能見度等環(huán)境的要求相對苛刻。
視覺導(dǎo)航是一種比較新型的導(dǎo)航方式,在AGV上安裝CCD攝像機,行駛過程中通過視覺傳感器采集圖像信息并處理確定AGV的當前位置。這種方式具備良好的導(dǎo)航柔性,隨著計算機圖像采集、儲存和處理技術(shù)的飛速發(fā)展,其實用性也會越來越強。
慣性導(dǎo)航以陀螺和加速度計為敏感器件,利用加速度計測量載體在慣性參考系的加速度,根據(jù)陀螺的輸出建立導(dǎo)航坐標系,經(jīng)過積分運算獲得載體在導(dǎo)航坐標系中的速度和位置,達到導(dǎo)航定位的目的。
慣性導(dǎo)航技術(shù)最早應(yīng)用于火箭制導(dǎo),后來隨著科學(xué)技術(shù)的提高,人們對慣性技術(shù)了解的不斷普及和深入,慣性技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已逐步從軍用擴展到民用。慣性導(dǎo)航是AGV領(lǐng)域一項新興的技術(shù),它是一種自主式的導(dǎo)航技術(shù),相比傳統(tǒng)的導(dǎo)航方式,慣性導(dǎo)航不需要布設(shè)任何設(shè)備,不依賴于外界環(huán)境,具有更大的運動自由度,更適合應(yīng)用于智能倉儲物流、車間移動裝配等。
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