America in Motion公司的結構緊湊且堅固耐用的AGV小車(chē)可以在倉庫應用中來(lái)回移動(dòng)產(chǎn)品，只需很少或者根本不需要操作人員干預

曾經(jīng)只能在科幻小說(shuō)中看到的自動(dòng)引導車(chē)（AGV）現如今已經(jīng)成為現實(shí)，比如倉儲物流中使用的自動(dòng)引導車(chē)。America inMotion公司又取得了一項新的突破，為運輸車(chē)輛配備了革命性的路徑規劃系統，推出了最新的iBOT系列。

America inMotion（AIM）公司位于美國北卡羅來(lái)納州夏洛特市，是一家專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)AGV系統的制造商，他們可以根據客戶(hù)倉儲、物流及分配應用方面的具體需求提供定制的自動(dòng)化解決方案。AIM公司CEO TommyHessler解釋說(shuō)道：“由于每輛AGV小車(chē)的安裝需求都非常多樣化，我們的團隊會(huì )特別小心地引導客戶(hù)完成整個(gè)過(guò)程，找到最適合他們的自動(dòng)化需求的解決方案?！?/p>

AGV小車(chē)屬于自主移動(dòng)機器人，它們沿著(zhù)布置在地板上的標記或導線(xiàn)自動(dòng)行駛，或者使用視覺(jué)導航、磁導航或激光導航。在工業(yè)應用中，它們最常用于在工廠(chǎng)或倉庫中運送物料，適合用于完成各種任務(wù)。無(wú)論是搬運產(chǎn)品、遞送郵件還是執行其它自動(dòng)化作業(yè)，幾乎可以無(wú)限次地配置這些強大而靈活的機器。

iBOT優(yōu)化倉庫物流

大約三年前，美國一家領(lǐng)先的家居裝飾零售商與AIM進(jìn)行了合作接洽，使用一套專(zhuān)為他們的新倉儲運輸中心量身定制的AGV系統擴展他們的配送設施。公司指定使用具有叉車(chē)所有典型功能（如前進(jìn)、轉向和桅桿控制）的機械平臺。傳統的AGV自動(dòng)化系統并不具備完成這些任務(wù)所需的靈活性和可靠操作，因此AIM找到了倍福，使用基于PC的控制系統來(lái)開(kāi)發(fā)iBOT。它利用卡爾曼濾波和測距法進(jìn)行導航，并使用Dijkstra算法找到兩個(gè)節點(diǎn)之間最短路徑。

iBOT完全自主行駛，執行指令只需極少的操作輸入。這看似簡(jiǎn)單，其實(shí)并不簡(jiǎn)單，因為托盤(pán)的性質(zhì)因操作而異。Hessler解釋道：“你可以想像，人們不會(huì )購買(mǎi)一整個(gè)托盤(pán)的產(chǎn)品。每個(gè)托盤(pán)內都會(huì )包含不同的產(chǎn)品組合，因此每個(gè)托盤(pán)的尺寸和重量也會(huì )不斷變化。小車(chē)拾起裝好的托盤(pán)并將其運送到其中一個(gè)纏膜機中，將其放下，在此期間，AGV小車(chē)會(huì )自動(dòng)避免碰到倉庫貨架、工作人員和其它七輛AGV小車(chē)?！?br/>這個(gè)項目的規模相當大，可以說(shuō)是一項十分艱巨的任務(wù)，1200英尺長(cháng)的倉庫需要映射成千上萬(wàn)的位置，并且系統可以跟蹤托盤(pán)上的訂單號和各個(gè)產(chǎn)品，同時(shí)將這些信息發(fā)回給中央計算機進(jìn)行采集和監控。更為復雜的是，AGV車(chē)隊一次會(huì )收到約80個(gè)訂單，因此通過(guò)最小化行駛距離和行駛時(shí)間來(lái)優(yōu)化AGV小車(chē)的運行也是十分重要的。

使用基于PC的控制技術(shù)實(shí)現AGV小車(chē)的趨勢設置自動(dòng)化

iBOT的HMI使用的是安裝有TwinCAT軟件的倍福CP6606面板型PC。此外，四臺防護等級為IP65的19英寸不銹鋼面板型PC安裝在家居裝飾零售商的配送設施四周各處。每臺設備顯示8輛AGV小車(chē)的位置和流量統計信息，并跟蹤它們的性能表現、每小時(shí)負載以及任何錯誤或性能不足之處。

在A(yíng)GV小車(chē)發(fā)展歷程中的大部分時(shí)間里，都由運行某種路徑規劃算法的專(zhuān)用硬編碼系統來(lái)實(shí)現機器人系統的運動(dòng)控制。編程和調試這些小車(chē)是一個(gè)耗時(shí)耗力的過(guò)程，而且如果出現錯誤或其它系統問(wèn)題，最終用戶(hù)的工作人員排除故障的成本會(huì )很高且困難重重。Tommy Hessler解釋說(shuō)道：“大多數最終用戶(hù)都有經(jīng)驗來(lái)解決AGV小車(chē)上出現的任何機械或電氣問(wèn)題，但是在控制方面，他們常常別無(wú)選擇，只能依靠供應商支持?；跇藴式M件的工業(yè)PC平臺的實(shí)施讓我們現在擁有了突破這一障礙的AGV小車(chē)。這是將AGV小車(chē)定位為主流物料搬運和物流解決方案邁出的巨大一步。此外，倍?？刂平M件的可擴展性幫助我們降低了成本，從而也幫助我們的客戶(hù)降低了成本?！?/p>

America in Motion公司的AGV小車(chē)iBOT的“發(fā)動(dòng)機罩內部結構”揭示了節省空間、高效的車(chē)載控制架構設計

傳統的車(chē)載導航系統使用激光傳感器和算法來(lái)確定小車(chē)相對于倉庫中的障礙物的X、Y和T（角度）坐標。在iBOT中，此功能可以通過(guò)TwinCAT軟件和EtherCAT實(shí)時(shí)實(shí)現。TwinCAT TCP/IP服務(wù)器在A(yíng)GV小車(chē)和最終用戶(hù)企業(yè)網(wǎng)絡(luò )之間提供通信層，便于實(shí)現控制器與車(chē)載第三方導航系統組件之間的連接?？刂破鞯奶幚磉^(guò)程對時(shí)間要求特別嚴格，因為導航系統需要隨時(shí)知道小車(chē)在何處，以避免小車(chē)碰撞而損壞產(chǎn)品。

種類(lèi)繁多的EtherCATI/O端子模塊為AGV小車(chē)提供了快速車(chē)載通信。Hessler在談及速度提高帶來(lái)的好處時(shí)說(shuō)道：“在保持低延遲的同時(shí)，繼續向導航系統下達指令需要穩健的、高吞吐量的傳輸方法，而EtherCAT在速度方面占據領(lǐng)先地位?！北陡５腎/O系統也可以靈活地通過(guò)CANopen端子模塊EL6751和RS422端子模塊EL6021（用作路由回導航控制器的接口）與非EtherCAT設備通信。除此之外，IO-Link端子模塊EL6224用于與AGV叉車(chē)桅桿上的高度傳感器通信。Hessler強調：“精度是高度傳感器的關(guān)鍵。例如，叉車(chē)叉齒可能需要升高30多英尺才能到達位于貨架上的托盤(pán)。哪怕只是1%或2%的偏差也足以導致完全錯過(guò)托盤(pán)，這在對時(shí)間要求嚴格的應用中是完全不能接受的?！?/p>

摘自《自動(dòng)化博覽》2019年7月刊