近兩年,中國AGV機器人銷量在持續增長,預計2017年國產AGV機器人銷量較2016年同比增長超四成。目前中國AGV技術標準的制定明顯落后于行業發展,導致產品參差不齊。共同建立及完善AGV檢測認證體系是行業目前亟待解決的問題。
AGV是(Automated Guided Vehicle)的縮寫,意即“自動導引運輸車”,又名無人搬運車。因其減輕了工人的勞動強度,降低了工作危險性,提高了生產效率,使得AGV在各行各業得以迅速發展。世界上第一臺自主導引車是美國Barrett電子公司于1953年開發成功的,它是由一輛牽引式拖拉機改造而成的。在20世紀50年代末到60年代初期,已有多種類型的牽引式AGV用于工廠和倉庫。
1973年,AGV首次在制造業中得以應用。隨著電子技術和微處理器技術的快速發展,AGV的智能化技術得到了普遍發展。20世紀80年代末期,無線式導引技術被引入到AGV系統中,例如利用激光和慣性進行導引,大大提高了AGV系統的靈活性和準確性。之后計算機技術的引入使得AGV幾乎可以處理所有由人工控制的物料搬運過程。
AGV按照移載方式可以分為推挽式AGV、輥道式AGV、牽引式AGV、馱舉式AGV、叉式AGV、揀選式AGV以及復合式AGV。
推挽式AGV是通過自身的推挽機構與地面的輥道站實現裝卸貨物,常用于平面托盤的物料搬運;輥道式AGV是通過自身輥道與地面站臺輥道對接之后實現貨物的搬運,比較適用于重載物料的搬運;牽引式AGV自身不具有承載能力,主要用于牽引運載車輛的運行,適用于用掛斗和拖車運送物料的場合。馱舉式AGV通過升降機構馱起或下降實現貨物的移載,適合多種貨物形式和笨重物體兩地之間往返搬運;叉式AGV包括側叉式、正向叉式、落地叉式、三向叉式等多種車型,基本采用托盤堆放貨物進行作業;揀選式AGV是在傳統的人工揀選車的基礎上改造成的自動導引揀選車。常用于底層平庫中巷道貨架的多品種小件貨物場合;復合式AGV是在AGV上裝備機械手,可根據指令自動行駛,準確停位,自動完成抓舉、裝配、裝卸、堆碼、拆垛等一系列作業功能,是一個智能移動式工業機器人。常用于條件特殊、要求高或某些無人的場合,如輔料自動搭配、危險品自動抓取等。
AGV的發展及評測
AGV技術發展現狀
在技術方面,AGV得到了快速的發展,尤其是在導航技術、系統調度技術、驅動技術和供電技術等方面。
1)導航技術:AGV實現自主導航的關鍵技術在于應用導引傳感器對目標路徑進行感知然后引導AGV進行運動,目前主流的導引方式有電磁感應導引、磁點導引、激光導引、光學導引、視覺導引和慣性導引等,這幾種導引方式有各自的特點,應用于不同的場合,其精度和成本也各不相同。
2)系統調度技術:AGV調度控制系統是一個復雜的軟、硬件系統,目前國內外中高端的AGV系統均有AGV調度控制系統。系統硬件一般由服務器、管理監控計算機、網絡通信系統以及相關接口等組成;軟件由相關的數據庫管理系統、管理監控調度軟件等組成。
系統調度技術是AGV系統重要核心技術之一。系統軟件的成熟度程度低下以及國外軟件技術不開放共同制約了國內AGV的發展與推廣。近年來,調度控制系統的研發工作得到了重視,國內AGV生產廠家紛紛建立自己的AGV調度軟件系統研發平臺,研制出自己的AGV系統調度軟件產品。
3)驅動技術:目前AGV常用的驅動方式有以下三種:驅動兼轉向模式、差速驅動模式和全方位驅動模式。從利用指數來看,差速驅動和全方位驅動受市場歡迎度較高,由于驅動兼轉向驅動方式的AGV運動性能稍差,轉彎半徑較大,但導引及運動的可靠性高,因此在市場仍然有一定的占有率。差速驅動雖然靈活性較好,但驅動輪要求比較高。全方位驅動一般需要配置多個麥克納姆輪,AGV的航向不變,能夠變化回轉軸線,實現更加復雜的平面運動。
4)供電技術:AGV的供電技術除了傳統的供電電池外,以“物理線性放電”、充電效率高、使用壽命長為特點的超級電容在AGV上的應用開始發力。另外,無線供電技術得到發展,在國內雖然仍然處在實驗室和使用階段,但是,在國外已經得到應用且以德國企業為主。
制造業仍是主流市場
市場主要活躍的AGV機器人企業有60家左右,由于國外AGV企業開拓中國市場的進度較晚,國內AGV企業已經搶占國內市場先機,并且具備高性價比優勢和為客戶提供個性化服務的能力,國內企業占有市場份額達到90%。在行業應用方面,目前國內外AGV市場主要集中在高端市場,例如_煙草、汽車制造、汽車零部件、制藥和報紙印刷行業等。相關數據顯示,2015年國產AGV機器人增長4280臺,較2014年同比增長34%,其中AGV產品銷售占比51%,AGC(Automated Guided Cart)占比45%。2015年AGV市場新增需求主要來自汽車、3C、電商、煙草行業,其中汽車制造業仍然是最為主要的市場。其次,在電商領域的應用也有不錯的表現,2016年一些電商建設物流基地,對AGV需求較為旺盛。未來三年,流通物流領域和3C電子制造領域對AGV需求將有突破性的進展,增長速度將超過45%,行業將進入快速的發展時期。
同時,我們也不能忽略AGV產品自身、企業以及市場推廣等方面存在的問題。由于國家和地方政策支持和大量熱錢涌入等因素,國內部分企業帶著“搭便車”的心態進入AGV產業,在AGV產品及應用技術上并沒有太多核心技術積累和創新,仍停留在上世紀日本淘汰的技術體系,產品核心競爭力低下。國內企業的一哄而上造就產品的同質化與價格戰。
在應用推廣方面,目前的AGV產品還是以傳統物流行業為主,雖然AGV應用層面很廣,很多涉及搬運的行業如汽車制造、機械加工、電子等行業都可以適用AGV產品,但卻存在著推廣難題。例如對于一家規模一般的家電廠商來說,將數十萬元投入到AGV搬運產品上還比較奢侈。AGV產品的單品附加值處在較低水平。
AGV評測需求日益凸顯
我國AGV產業正處于蓬勃發展階段,顯示了非常巨大的潛力,在日益激烈的競爭環境下,目前AGV檢測方面呈現以下三個主要問題:
1)國內AGV行業發展基礎薄弱,產品及檢測技術水平滯后。
雖然國內AGV市場應用逐步擴大,但AGV產品及應用技術并沒有太多核心技術的積累,創新能力不足。而且,像電機、傳感器等核心零部件多數采用國外進口產品,核心關鍵技術受制于人,也制約了國內AGV行業的發展。
2)系統趨于復雜,質量和安全問題凸顯。
AGV是一種有機融合軟件工程、自動控制、機械、電子、傳感、通信等多種信息技術的綜合性設備,而且未來AGV產品更趨于集成化。目前,AGV產品已開始逐步與分揀、搬運、碼垛等自動化設備配合使用,系統更趨于復雜,加之系統中越來越多采用開放性協議和通用產品,質量問題和安全問題日益凸顯,增加把控難度。
3)AGV行業所亟須的技術標準、檢測標準及認證體系發展緩慢。
通過調研,了解到現行的AGV國家標準只有三項,行業標準一項。總體來說,AGV行業的標準體系并不健全,產品技術標準較少,尤其是AGV產品的檢測標準還處于缺失的狀態,需要AGV行業相關的機構和企業一起去研究和開拓。
目前在我國,機器人檢測認證已經引起了政府等相關機構的重視。機器人的檢測認證在經濟發展中的作用日益凸顯,已成為提升產品質量、規范行業發展、推動技術創新、服務社會治理、促進國際貿易的重要手段。AGV作為機器人領域的代表性產品,提出并發展AGV行業的檢測標準也將是解救AGV市場不良現狀的一劑良藥。共同建立健全完善的AGV的檢測認證體系是行業目前亟待解決的問題。
AGV檢測標準制定
工業和信息化部計算機與微電子發展研究中心(中國軟件評測中心)(以下簡稱“中國評測”)與《機器人產業》雜志社共同主辦了“賽迪杯”智能機器人友誼賽系列活動。本次友誼賽系列活動的測評對象為“貨到人”倉儲機器人(馱舉式AGV類產品),是國內首次在實際應用環境下進行倉儲機器人測評活動。
倉儲機器人測評規范評審會現場
“貨到人”倉儲機器人因其體型小,運行速度快,載重量一般在50kg-1000kg左右,正逐步應用于中大型倉儲和電商。為有效規范倉儲機器人的質量活動,中國評測針對“貨到人”倉儲機器人調研編制了國內首個《倉儲機器人測評規范》,以彌補行業內所缺乏的倉儲機器人標準和測評方法。隨著倉儲機器人應用領域的逐漸擴大,測評規范的制定將有利于產品研發推廣與市場應用逐漸步上正軌。
測評現場
《倉儲機器人測評規范》詳細參考了《GB/T 20721-2006 自動導引車通用技術條件》、《GB/T 30030-2013 自動導引車(AGV) 術語》、《GB/T 30029-2013 自動導引車(AGV) 設計通則》等標準,主要規定了倉儲機器人的外觀與結構、功能參數、性能參數以及測試方法等內容。
從整機性能角度考慮,依據《倉儲機器人測評規范》制定的檢測指標和檢測方法,通過開展第三方客觀、規范化的評測活動,可以綜合了解產品的功能/性能水平,發現產品存在的不足,促進企業自身研發、設計、生產技術的提高,提高產品安全穩定性,更好地讓倉儲機器人產品服務于市場。
從行業應用角度考慮,由于以電子商務、物理倉儲為代表的行業正在突飛猛進的發展,所涉及的應用場景也不近相同,例如規模大小不一致、貨物的多樣性、揀貨的復雜度等等。通過實際應用環境的測評活動也有助于考察倉儲機器人產品的適用性,從而幫助企業提高產品的多領域應用能力。
《倉儲機器人測評規范》測評指標
未來機器人檢測/認證能力建設
中國評測在嵌入式軟件、工業控制系統、數控系統等領域具備堅實的檢測檢驗能力與豐富的資源條件,并已獲批建設“國家機器人檢測與評定中心機器人檢驗檢測公共服務平臺”項目,是我國首批國家授牌的第三方機器人檢驗檢測服務機構。同時,中國評測是中國國家認證認可監督管理委員會批準的“國家機器人質量監督檢驗中心(北京)”、“機器人檢測認證聯盟”核心單位、“機械設備及零部件認證機構”,是中國機械工業聯合會批準的“機械工業機器人試驗驗證技術重點實驗室”。
機器人CR認證標志
目前,中國評測正積極開展機器人檢測能力建設,對外提供工業機器人、服務機器人、特種機器人等產品的檢測、認證服務,可為我國自主知識產權機器人產品提供質量保障,促進我國機器人產業的健康發展。
機器人測評服務
機器人測評服務
近期,工業和信息化部、國家發展改革委、國家認監委發工信廳聯裝〔2016〕169號文,明確要從建立認證采信制度等10個方面引導我國機器人產業協調健康發展。文件指出以機器人檢測認證聯盟等為支撐,開展機器人檢測認證,積極推動認證結果在財政專項、金融信貸、稅收減免、重大工程等政策中的采信使用,提高政策扶持精準度和產品市場公信力,也將依照有關規定通過“信用中國”網站向全社會公開。2016年第65號文《工業機器人行業規范條件》提出了更具體的質量要求,包括工業機器人本體生產企業和應用集成企業研發生產使用的機器人本體、關鍵零部件產品須獲得“國家機器人CR認證標志”,機器人應用集成系統須經國家認可的第三方檢測認證機構的安全評估合格等內容。
認證范圍
機器人認證推進國家采信和國際互認,認證的目的包括但不限于:
·認證采信有效提高政策扶持精準度和產品市場公信力;
·獲取國家及地方對機器人產業的資金補貼和政策支持;
·為機器人領域的企業融資和技術并購提供價值評估;
·國際互認的專業檢測報告向用戶證明機器人產品質量;
·對接國際標準為機器人關鍵技術成熟度提供技術鑒定;
·促進中國制造業的轉型升級,增強企業的核心競爭力。
機器人檢測、認證和標準制定是當前的重要工作,認證是建立在檢測之上的生產制造全流程的質量把控,從檢測到認證是質量提升的必經之路,實施機器人檢測和認證有利于實現以自主知識產權機器人為代表的“中國制造2025”戰略目標。憑借在基礎軟件、工控系統、數控系統、嵌入式軟件、機器人等領域豐富的技術能力和經驗,中國評測和賽迪認證可為我國自主知識產權機器人產品提供質量保障,促進我國機器人產業的健康發展。
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