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,AGV研發(fā)方案,項(xiàng)目經(jīng)理：技術(shù)負(fù)責(zé)人：小組成員：研發(fā)周期：2016/7/15~2016/10/30版本號(hào)：#1.1,目錄,一、AGV簡(jiǎn)介3二、整體結(jié)構(gòu)和功能5三、電氣控制部分原理和功能83.1AGV總控制系統(tǒng)構(gòu)成83.2AGV小車主要電氣部件193.3AGV電氣設(shè)備品牌20四、AGV自主研發(fā)思路22五、重點(diǎn)難點(diǎn)分析23六、技術(shù)難點(diǎn)應(yīng)對(duì)策略25七、工作計(jì)劃28,2,3,一、AGV簡(jiǎn)介,,含義,,,Automated自動(dòng),Guided引導(dǎo),Vehicle車輛,設(shè)計(jì)任務(wù),,,,自動(dòng)化控制包括無(wú)線通信系統(tǒng)、電氣伺服系統(tǒng)、編制運(yùn)行程序（由電氣工程師、IT工程師完成）,軌道、地標(biāo)包括導(dǎo)軌的敷設(shè)、地標(biāo)的定位（由現(xiàn)場(chǎng)技師完成）,運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括車輛外形、輪式行走系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、牽引結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、各元件的安裝定位（由機(jī)械工程師完成）,4,●技術(shù)參數(shù)（紅色字體部分為關(guān)鍵參數(shù)）,5,二、整體結(jié)構(gòu)和功能,1.整體結(jié)構(gòu),電氣功能部分主要完成自動(dòng)化信息的交換、處理，人機(jī)的操控、交流，防撞感應(yīng)等。,主動(dòng)行走部分主要完成自動(dòng)行走控制，牽引控制，軌道識(shí)別和定位感應(yīng)等。,能量部分提供整車的運(yùn)行能量并且有能量補(bǔ)充接口,輔助行走部分為行走提供導(dǎo)向和輔助支撐等支持，另設(shè)轉(zhuǎn)銷放置等。,6,2.導(dǎo)向磁條,上圖即為常見(jiàn)的AGV磁條，黃色為N極，鋪設(shè)時(shí)向上。磁場(chǎng)強(qiáng)度滿足0.7~0.8MT底面有粘膠，便于粘貼地面。,7,3.工作原理,AGV功能實(shí)現(xiàn)可簡(jiǎn)化為左上圖。小車通過(guò)磁導(dǎo)航傳感器感應(yīng)磁條磁場(chǎng)強(qiáng)度，并將磁場(chǎng)中心相對(duì)位置反饋給PLC總成，由PLC控制行走系統(tǒng)保持磁場(chǎng)中心位于傳感器中心，從而讓小車始終沿磁條行駛。,地標(biāo)讀寫器（RFID）和地標(biāo)（ID）,另外在磁條特定位置設(shè)置有地標(biāo)。在RFID讀出地標(biāo)信息后，總控系統(tǒng)會(huì)發(fā)出相應(yīng)指令，控制小車在此位置的減速、停止、選軌轉(zhuǎn)向等功能。,三、電氣控制部分原理和功能,8,3.1AGV總控制系統(tǒng)構(gòu)成①無(wú)線綜合管理系統(tǒng)（上位機(jī)）：實(shí)現(xiàn)AGV小車、AGV小車智能充電樁的無(wú)線綜合管理系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)控制、監(jiān)控。②AGV小車：智能控制系統(tǒng)。接收到命令后能自主行走到設(shè)定的區(qū)域或工位或按特定的路線行走；電量低時(shí)也可自動(dòng)充電。③供能系統(tǒng)：電池，充電樁（配合AGV小車實(shí)現(xiàn)小車智能充電）。,①無(wú)線綜合管理系統(tǒng)簡(jiǎn)介,9,9,①無(wú)線綜合管理系統(tǒng)簡(jiǎn)介（續(xù)）,10,9,12/23/2019,Confidential,11,②AGV小車系統(tǒng),主要構(gòu)成走形系統(tǒng)：電機(jī)、走行傳感器、信號(hào)傳感器操作面板：電源開關(guān)、起/停按鈕、復(fù)位鈕、急停鈕、揚(yáng)聲器、警示燈，通過(guò)操作面板可以顯示AGV的狀態(tài)，了解AGV目前運(yùn)行的狀態(tài)、參數(shù)設(shè)定、異常的排除。感應(yīng)系統(tǒng)：防撞機(jī)構(gòu)、障礙傳感器。檢測(cè)AGV行駛前方是否有物體，并起到保護(hù)AGV正方向被碰撞的功能。動(dòng)力系統(tǒng)：電池充電器、自動(dòng)充電、電池組、本系統(tǒng)所用電壓DC24V內(nèi)部控制器系統(tǒng)：接收信號(hào)和控制小車的一切動(dòng)作。,12,●走形系統(tǒng),信號(hào)傳感器（讀地標(biāo)）識(shí)別不同工位、路線，實(shí)現(xiàn)分別控制小車的不同動(dòng)作。,電機(jī)：兩個(gè)電機(jī)通過(guò)分別控制速度可實(shí)現(xiàn)直線行走和拐彎行走。,走行傳感器，檢測(cè)貼于地面的磁條，把檢測(cè)結(jié)果傳給PLC控制電機(jī)按磁條路徑行走。,13,●AGV小車操作面板,蜂鳴器：行走、報(bào)警、音樂(lè),急停按鈕,人機(jī)界面：有各種參數(shù)、按鈕等，可進(jìn)行查看、控制AGV.,報(bào)警指示燈,電源開關(guān),啟動(dòng)、停止按鈕,故障復(fù)位按鈕,14,鋰電池：24V鋰電池，為AGV提供動(dòng)力,障礙物掃描器：障礙物檢測(cè)是可編程、設(shè)定檢測(cè)距離。,防撞機(jī)構(gòu)：機(jī)構(gòu)內(nèi)安裝有微動(dòng)開關(guān)，能感應(yīng)到碰撞障礙物,●動(dòng)力系統(tǒng)與感應(yīng)系統(tǒng),15,●內(nèi)部控制器,PLC:AGV主控制器，控制小車的一切動(dòng)作。,無(wú)線AP從站：接收上位機(jī)的指令,人工按鈕無(wú)線接收器，工人可以用無(wú)線遙控器控制小車,障礙物掃描器處理器：處理傳感器檢測(cè)到的信號(hào)然后把結(jié)果傳給PLC,16,(1)電池,小電流充電口,大電流充電口,開關(guān),信息線,電源輸出線,手柄,③供能系統(tǒng),(2)自動(dòng)充電站簡(jiǎn)介,17,(2)自動(dòng)充電站簡(jiǎn)介（續(xù)）,18,自動(dòng)充電機(jī),移動(dòng)充電電極頭（自動(dòng)伸縮式）,鋰電池上固定式靜置電極,AGV停止→自動(dòng)充電機(jī)電極伸出→充電完畢→自動(dòng)充電機(jī)電極縮回→AGV走自動(dòng)充電機(jī)與電控柜明線直連。無(wú)需土工作業(yè)。安裝維護(hù)方便，工作量小，施工安裝快速。,AGV本體,鋰電池,12/23/2019,Confidential,19,3.2AGV小車主要電氣部件：,20,3.3AGV電氣設(shè)備品牌,以上就是典型的AGV小車,21,但是……,我們需要一個(gè)自己的AGV小車,四、AGV自主研發(fā)思路,22,1.因?yàn)槲覀優(yōu)槭状窝邪l(fā)，且為初稿。所以所有功能部分先完全參照以上典型AGV小車設(shè)計(jì)，不做功能更改。,2.自主產(chǎn)品必須與市面已有產(chǎn)品有所區(qū)別，所以在完全參照典型樣機(jī)制作后，我們下一步可選擇先修改外觀形狀。,3.所有外購(gòu)件以實(shí)現(xiàn)其功能為基本原則，可先按樣機(jī)選取同型號(hào)外購(gòu)件。下一步修改時(shí)選擇供貨周期短且便宜的外購(gòu)零件用以替換，以縮短研發(fā)周期以及經(jīng)費(fèi)。,五、重點(diǎn)難點(diǎn)分析,23,●重點(diǎn)AGV小車首先以實(shí)現(xiàn)其功能為重點(diǎn)，即達(dá)到精確定位、按路線牽引、準(zhǔn)確響應(yīng)、可靠制動(dòng)等。其次設(shè)備必須保證其工作的可靠性，如保證多次循環(huán)后機(jī)械磨損達(dá)標(biāo)、電池壽命達(dá)標(biāo)、按鍵不失靈、磁軌無(wú)消磁、線路無(wú)松動(dòng)等。最后重點(diǎn)考慮設(shè)備的制造成本。在同樣達(dá)到其功能的前提下，一個(gè)低成本的產(chǎn)品最終才能存活于市場(chǎng)。,24,●難點(diǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)對(duì)電器結(jié)構(gòu)的支持。其表現(xiàn)為設(shè)計(jì)之初電器元件的外形尺寸與安裝尺寸無(wú)從獲得，容易造成元件安裝空間不足，孔位不對(duì)的情況。行走的精確控制。AGV小車如何精確定位工位，客戶要求精度10mm。以及AGV小車在分叉路口如何選擇所需要走的路線。充電循環(huán)：AGV小車自動(dòng)充電與如何短時(shí)間內(nèi)充完電（1分鐘內(nèi)）。上位機(jī)系統(tǒng)如何實(shí)時(shí)獲取小車的當(dāng)前狀態(tài)（位置、速度、負(fù)載、故障碼、電量狀態(tài)）等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)并做相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。上位機(jī)系統(tǒng)如何滿足多小車同時(shí)作業(yè)，準(zhǔn)確計(jì)算路徑及耗時(shí)，避免路徑?jīng)_突。上位機(jī)系統(tǒng)如何跟客戶其他系統(tǒng)做信息交互。,六、技術(shù)難點(diǎn)應(yīng)對(duì)策略,25,1.針對(duì)電氣元件的安裝問(wèn)題，需采用實(shí)際測(cè)量、三維模擬的辦法。待電器原件采購(gòu)到位后，直接對(duì)原件進(jìn)行外形測(cè)量，并且制作三維模型。最終以三維模型方式在軟件上進(jìn)行模擬試裝，保證現(xiàn)場(chǎng)裝配無(wú)誤。,2.針對(duì)行走精度的控制問(wèn)題（1）行走精度問(wèn)題就是工位停止精度。在需要停止工位提前一段距離安裝一個(gè)預(yù)到工位地標(biāo)，在工位上則安裝能精確定位的光電傳感器。當(dāng)讀取到預(yù)到工位地標(biāo)時(shí)PLC控制小車減速到一個(gè)低速值慢慢行走，然后利用光電傳感器進(jìn)行精確定位；（2）分叉路口控制。在分叉路口提前一段距離安裝路口地標(biāo)。小車實(shí)時(shí)與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，每輛小車都有它的目的地，PLC讀取上位機(jī)發(fā)給小車指令目的地，選擇最優(yōu)路徑，當(dāng)讀取到路口地標(biāo)，識(shí)別是什么路口，編寫程序PLC進(jìn)行最優(yōu)選擇，程序內(nèi)進(jìn)行其余的路徑磁條屏蔽最終行走最優(yōu)路徑。,26,4、考慮小車當(dāng)前狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集辦法，可以通過(guò)各種傳感器的使用或者邏輯計(jì)算獲取準(zhǔn)確的狀態(tài)數(shù)據(jù)。考慮上位機(jī)和PLC通訊設(shè)計(jì)，以效率、簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性為準(zhǔn)則?？紤]上位機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以第三范式、sql性能等原則進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)?？紤]上位機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，遵循三層架構(gòu)的設(shè)計(jì)思想，采用數(shù)據(jù)、展示、邏輯處理分開的低耦合架構(gòu)設(shè)計(jì)，方便日后的維護(hù)和擴(kuò)展。,3.針對(duì)充電問(wèn)題。（1）1分鐘內(nèi)可以從電量低充滿電。小車與上位機(jī)、充電樁與上位機(jī)都是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互的，當(dāng)電量低時(shí)需要快速停車就位充電，選擇大功率充電器且選用現(xiàn)在技術(shù)成熟的脈沖快速充電方法進(jìn)行快充。（2）1分鐘內(nèi)不可完全從電量低充滿電。小車與上位機(jī)、充電樁與上位機(jī)都是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互的，此時(shí)我們就不能當(dāng)小車電量低時(shí)才去充電了，而是每輛小車每一個(gè)行走循環(huán)，也就是每換一個(gè)工位就有一輛小車去進(jìn)行充電，只要能保證1分鐘內(nèi)充的電比小車行走一個(gè)循環(huán)所耗的電多就不會(huì)有問(wèn)題了。,27,5、考慮上位機(jī)系統(tǒng)的調(diào)度算法，根據(jù)客戶提出的JPH、實(shí)際場(chǎng)地大小、路徑復(fù)雜度、小車速度等客觀因素，計(jì)算出符合需求的調(diào)度安排并發(fā)給小車。6、考慮上位機(jī)系統(tǒng)跟外部其他系統(tǒng)的信息傳遞設(shè)計(jì)，可以采用xml或者DBLINK的方式進(jìn)行信息交互。需要考慮兼容性、效率、簡(jiǎn)單等因素。,七、工作計(jì)劃,28,Thanks！,29,