雙輪差速型AGV小車通過兩側行走驅動輪差速轉向。該車型具有機構簡單、工作可靠、成本低。在自動運行狀態下小車能做前進、后退行駛并能垂直轉彎機動性好。和舵輪驅動的四輪行走機構小車相比,該車型由于省去了舵輪,不僅可以還能節省空間,小車可以做的更小些,因此常見于潛伏式AGV/AGC,是目前市面上應用最廣的AGV車型。
一般來說,AGV主要由安全裝置(急停按紐、激光雷達、安全PLC、安全速度模塊),控制裝置、負載搬運裝置、驅動裝置,電池和電機等組成。其中,控制方面,包括功能控制(如指令解析、無線通信、導航數據處理、圖像處理等)、動力控制(如電源、充電控制等)、安全控制(如障礙物檢測、速度和轉向控制等)。
比較國際上比較通用的標準有:
除了以上標準,德國有VDI 2510,美國有UL3100,中國有CR等標準要求。
在AGV車型設計的時候,常見的安全防護功能有急停按鈕、安全掃描儀、安全觸邊等等,雖然這些在進行AGV安全防護配置時比較容易會想到。但是在實際做出來的系統,還是不能滿足安全標準的要求。以下有個簡單的框圖,以SICK的系統為例,做個簡單的介紹。
首先,在雙輪差速AGV系統設計的過程中,最容易忽視的是通過接觸器通斷驅動系統的供電,一般需要在兩個電機的供電回路上各增加一個接觸器,并且兩個接觸器串聯到供電回路中,組成雙保險。有興趣的也可以看看下面瑞士Bluebotics系統建議的安全配置方案。
在電機的選擇上,國內的雙輪差速AGV普遍沒有機械制動系統,多數采用電子剎車。這種是不符合機械制動系統的要求了。我曾經和一位做AGV的創業者聊過,不加機械制動系統的原因,是為了便于人工推動AGV進行搬運或脫離現場,這個想法除了不安全外,還有一個問題,就是人工推動AGV的時候,電機就會變成發電機,如果不加二極管會損壞驅動器的。
此外,在電機的選擇上,還比較容易忽略的是速度和轉向監控。為了滿足安全性的要求,建議做成雙編碼器,其中輸入給安全雷達或者速度監控模塊的編碼器一定要是24V的,雙輪差速驅動相對于舵輪驅動的AGV來說,可以直接借助安全雷達是實現速度和轉向監控,目前SICK的S300中的專業版和專家版(低配的兩款不支持)、北陽的UAM等雷達均支持編碼器輸入。如果是做激光導航的產品,比較推薦是SICK的S300專家版,可以直接通過EFM總線和安全PLC連接,不占用安全PLC的I/O,同時還可以直接作為導航雷達使用,節約系統成本。
除了單車的安全外,在設計移載工具的時候,目前大部分裝置主要是依靠摩擦力來保持貨架與AGV的相對位置關系,緊急情況下,一旦拍下急停按鈕,貨架很有可能會傾倒或者失穩。所以在設計移載工具的時候,需要考慮到穩定性的要求:如果用于負載搬運,速度控制和轉向控制的控制系統故障,可能導致穩定性喪失,這些控制系統的安全相關部分應符合ISO 13849-1:2015: Cat.2。這里面就需要借助編碼器的輸入,實現速度控制和轉向控制,防止因過彎速度太快而造成的“甩尾(ESP)”等問題出現。
關于安全觸邊,常規的安全觸邊便是是NO輸出,如果接線斷開或者觸邊失效,是沒有辦法監測的。安全觸邊屬于接觸式安全設備,也是AGV最后一道防線,為了提高安全性,要加個專用的安全監控器,以提高安全性。(如果想了解更多,可以看之前的文章)。
除了采用安全PLC的方案外,如果出于成本控制,但是還是想提高安全性的話,建議考慮價格支持OSSD的安全繼電器,也可以滿足基本的安全需求,一般安全激光雷達都是支持OSSD輸出。一個這樣的安全繼電器,也就是幾百塊錢。(OSSD是安全產品常用的輸出形式之一,比如我們熟悉的安全光柵輸出就是OSSD,關于OSSD,接下來我會做個專門的文章來講OSSD)
最后附上科爾摩根的一段視頻,其中最認同的一句話:
“The first priority in AGV application is safety”。
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