[導讀] 無人搬運車系統簡稱AGVS，是當今柔性制造系統(FMS)和自動化倉儲系統中物流運輸的有效手段。無人搬運車系統的核心設備是無人搬運車(AGV)，作為一種無人駕駛工業搬運車輛，AGV在本世紀50年代即得到了應用。

美國國家儀器嵌入式系統
　　無人搬運車系統簡稱AGVS，是當今柔性制造系統(FMS)和自動化倉儲系統中物流運輸的有效手段。無人搬運車系統的核心設備是無人搬運車(AGV)，作為一種無人駕駛工業搬運車輛，AGV在本世紀50年代即得到了應用。一般用蓄電池作為動力，載重量從幾公斤到上百噸，工作場地可以是辦公室、車間，也可以是港口、碼頭。現代的AGV都是由計算機控制的，車上裝有微處理器。多數的AGVS配有系統集中控制與管理計算機，用于對AGV的作業過程進行優化，·發出搬運指令，跟蹤傳送中的構件以及控制AGV的路線。

1 無人搬運車引導方式及其新技術

　　無人搬運車的引導方式主要有電磁感應引導、激光引導和磁鐵.陀螺引導等方式，其中以激光引導方式發展較快，但電磁感應引導和磁鐵一陀螺引導方式占有較大比例。

1.1電磁感應引導

　　電磁感應引導的工作原理如圖且所示，也稱為導線引導，是利用低頻引導電纜3形成的電磁場及電磁傳感裝置引導無人搬運車運行。其基本工作原理是交變電流流過電纜時，在電纜周圍產生電磁場4，離導線越近處，磁場強度越大，遠處其磁場強度弱。通過感應線圈的電磁場在線圈兩端感應出電壓，這一電壓與磁場強度成正比。當電纜3處于線圈中間時，左右線圈的電壓相等，轉向信號為零。當引導天線偏向引導電纜的任一側時。一側線圈電壓升高，另一側的電壓降低，兩個感應線圈的電位差就是操縱AGV轉向的信號，從而控制轉向電機來校正 AGV的運行方向。

　　在AGV運行路線的地表下埋設若干條不同頻率電流的電纜，由AGV控制器通過天線分別檢測出信號，用于控制和引導AGV沿指定路線運行。天線及其感應線圈用于檢測AGV相對于引導電纜的偏移量，精確校正AGV的運行方向。

　　這種引導方式屬于傳統的方式，技術較成熟，AGV本身的成本低，工作可靠。其缺點是需要在運行線路的地表下埋設電纜，施工時間長，費用高，不易變更路線，這種引導方式適用于大中型的AGV，目前仍在較廣泛地應用。

1.2 激光引導

　　激光引導的工作原理如圖2所示，利用安裝在AGV上的激光掃描器5識別設置在其活動范圍內的若干個定位標志來確定其坐標位置，從而引導AGV運行，這種工作方式屬于導航式弓I導。激光掃描器一般安裝在AGV的較高位置，使各定位標志與激光掃描器較好地呼應，并通過系統的串行口與AGV的控制板聯接。定位標志是由高反光材料制成，固定在沿途的墻壁或支柱上。激光掃描器利用脈沖激光器發出激光并通過一個內部反射鏡4以定的轉速旋轉，對周圍進行掃描，測出每個定位標志的距離和角度，計算出AGV的X、Y坐標，從而引導AGV按照預先設定的路線運行。激光掃描器內部裝設有微處理器，對于新的作業環境和引導平面圖具有學習功能，可以利用學習軟件找出相應的定位標志，并將其坐標位置存儲起來。

　　瑞典AGV電子有限公司的激光引導裝置采用了GaAs脈沖激光器，旋轉掃描速率為 10r/s，即AGV的激光引導裝置每隔0.1s測量并計算一次自身的坐標位置。定位標志的可見距離通常是大于30m，并保持在運行中每次至少要檢測出3個標志，以保證定位精度。

　　美國NDC自動化有限公司是生產AGV激光引導系統的廠家，其激光掃描器的旋轉速率為20r/s，即每隔50一測量和計算一次AGV的絕對位置坐標，定位精度可達±2m。

　　激光引導方式雖開發比較早，但過去由于激光器件昂貴，沒有得到廣泛應用。近年來，隨著科學技術的發展，有些專業廠家，如美國的NDC公司專門批量生產激光掃描器件及其控制器和軟件，使產品成本大大降低。該公司生產的Lazy WayTM系列激光引導裝置被許多AGV生產廠家采用。由于AGV的激光引導裝置可以采用標準的器件、控制和軟件，所以與其它引導方式比較，具有容易安裝、容易編程和性能價格比高等優點，在導航式引導方式中，激光引導的定位精度比較高。其缺點是比電磁感應式引導的成本高一些，且在有些使用環境中易受干擾。

1.3 磁鐵_---陀螺引導

　　瑞典的AGV電子有限公司開發出了用于AGV的磁鐵一陀螺引導技術，其工作原理是利用特制的磁性位置傳感器檢測安裝在地面上的小磁鐵，再利用陀螺儀技術連續控制AGV的運行方向。這種引導方式是在沿引導路徑的地面上每隔5-10 m安裝一對小磁鐵。磁性傳感器是利用霍耳元件檢測磁場的基于微處理器的傳感器，當AGV通過路面上的小磁鐵時，傳感器給出AGV的X和Y坐標。陀螺傳感器是一種固態、六軸角速率傳感器，其輸出電壓與其敏感軸上的轉速成正比，由此確定AGV的運行方向。如果采用高質量元件，磁鐵一陀螺引導系統具有很高的精度，采用標準元件可大幅度降低成本，其成本比電磁感應引導式低很多。這種引導方式適用于不能埋設引導電纜的場合。

2 AGV的控制技術

　　隨著傳感技術和信息技術的發展，AGV也在向智能化方向發展，國外也稱AGV為智能搬運車。AGV智能化的主要特征是控制系統的微處理器化和集中控制及管理軟件功能上的智能化。

2.1控制系統的微處理器化

　　無論采用何種引導方式，現代的AGV都帶有以微處理器為核心的控制器，用于AGV的定位，控制沿指定路線運行和搬運貨物，以及與集中控制與管理計算機進行通訊，反饋AGV的當前狀態，并接受調度和工作指令。AGV的車載控制器既可以采用以微機系統為核心的專用控制器，也可以采用由Pie組成的通用控制器，配備有完善的A/D。D/A和數字I/O接口或模塊。

　　瑞典AGV電子有限公司的AGV控制系統采用模塊化設計，其中的CB12控制板是該公司以16位的2280微處理器為核心的第3代專用控制模塊，帶有12位的A/D轉換器和12位的D/A轉換器，以及14路數字輸人、12路數字輸出和4個串行通訊口，可通過并行總線擴展數字口I/O和 I/O模塊，并能從串行通訊線路上裝人程序。存儲器采用32K字節的ROM、8×128K字節閃速存儲器(M存儲器)、 16×32K字節的 RAM和 8×5K字節的電池后備RAM。

2.2 集中控制及管理軟件的智能化

　　各國生產AGV控制系統的主要廠家都在競相開發AGV系統的集中控制及管理軟件，在功能上實現了智能化。AGVS的集中控制與管理一般采用工作站或高檔微機，配備32位的操縱系統。由于PC硬件和軟件的迅速發展，其性能已接近或超過以前小型機工作站的水平，但價格卻低很多，容易被一般用戶接受，有取代工作站的趨勢。例如，曼克公司原采用 DECI作站，配備 OS/2或 UNIX操縱系統，目前已轉而采用基于WindowsNT32位操作系統的PC機，充分利用其真正的多任務特性，實現集中控制與管理。

　　美國AGV產品有限公司采用瑞典AGV電子有限公司生產的控制系統，但獨立開發通用的AGV控制和管理軟件包“TRACE”。該軟件包用 Visual C+十編程，可運行在裝有WindowsNT的 PC機上，通過引導路徑平面圖實現AGV的交通管制，并根據一些標準規則實現系統中AGV之間的互鎖，控制系統中的物流。“TRAE”還提供了一個圖形軟件包.用于在AGV運行期間實時顯示AGV的工作狀態和沿導引路徑運行的情況。操作人員可在窗口中觀察AGV的狀態，監視通訊情況，查看和修改運動指令序列等。

　　“TRACE”在設計上可盡量減少系統安裝調試時間。該軟件可用文本文件定義一個包括所有鎖定參數的引導平面圖，并在運行之前產生一個包括所有交通路線圖和鎖定時間表的數據庫。在系統安裝調試之前，利用內部的仿真模式，可全面測試互鎖和通訊情況，以保證所定義引導平面圖的正確性。該軟件包還具有網絡通訊功能，可以利用TCP/IP或其它協議與上一級主機系統進行通訊。

　　美國 NDC公司的Lazer Way系列AGV控制系統軟件智能化程度也。比較高，用戶可利用AutoCAD定義和修改引導平面圖，并能在任何看得見定位標志的地方定義路徑，以及隨時向系統插人AGV，使用非常方便。

3 AGV的結構形式

　　AGV目前仍以叉車式和轉載平臺式為主，以蓄電池為動力源，直流電動機驅動行走、轉向和舉升。叉車式的主要向大載重量高舉升方向發展。運行部分多采用三輪式、五輪式或六輪式，可單向。雙向或4方向運動。舉升機構一般由電動機、蝸桿減速器、滾珠絲桿及螺母等組成。一般舉升高度的AGV可采用單節固定式門架，高舉升的M采用雙節或三節伸縮式門架，通過鏈輪和鏈條實現伸，例如，瑞典AGV電子有限公司的mp型叉車式AGV，具有雙驅動/轉向單元，6個行走輪，其中2個為驅動輪，可以向前后左右4個方向運動，最大載重量5000 kg，最大舉升高度7 m。