第11章物流智能装备分析

物流设施与设备1第十一章物流智能装备与技术本章要点11.1自动导引车11.2物流机器人11.3智能物流系统本章小结习题学习目标知识目标：了解自动导引车在物流中的应用；掌握自动导引车的工作原理。能力目标：能根据仓库布局合理设置自动导引车。11.1自动导引车11.1.1自动导引车概述一、自动导引车含义自动导引车（AutomaticGuidedVehicle，简称AGV）也称无人搬运车或自动搬运车，是一种现代化的先进物料搬运装备。《中华人民共和国国家标准——物流术语》定义自动导引车（AGV）为：能够自动行驶到指定地点的无轨搬运车辆。二、自动导引车的分类按导引方式分类外导式导引：在预定的行走路线上，铺设电磁、光学或磁性导引带，导引车通过车上的检测装置检出导引带的信号、并通过分析计算，不断调整导引行走方向。自导式导引：储存作业环境的信息，通过识别车体某一时刻的位置信息，计算机与环境信息相比较，自动计算并调整路径。按控制方式分类智能型：车载计算机，自动导引车自动选择最佳路线完成指定的任务。普通型：所有功能、路线和控制方式均由主控计算机进行控制。11.1.2自动导引车构成工作原理自动导引车的构成1、机械系统车体车轮和转向装置移载装置2、动力系统大多数自动导引车都以车载蓄电池为能源，以直流电动机提供驱动力。自动导引车常用的蓄电池有：铅-酸蓄电池和镍-镉蓄电池。铅-酸蓄电池。采用全封闭免维护的固态电解质，具有自动充液系统，可以减少对室内作业环境和车上电气设备的酸性腐蚀。镍-镉蓄电池。采用纤维极板类型，无污染，寿命长，比能量高，可以短时快速大电流充电，适合车辆高效连续作业的要求。3、控制系统导引信号发生器中央控制微机数字量输入输出调度控制微机无线通讯系统自动导引车I自动导引车II自动导引系统电磁导引激光导引惯性导引电磁导引在AGV的行驶路径上埋设金属线，当高频电流流经导线时，导线周围产生电磁场，AGV上左右对称安装有两个电磁感应器，它们所接收的电磁信号的强度差异可以反映AGV偏离路径的程度。AGV的自动控制系统根据这种偏差来控制车辆的转向，连续的动态闭环控制能够保证AGV对设定路径的稳定自动跟踪。这种电磁感应引导式导航方法目前在绝大多数商业化的AGVS上使用，尤其是适用于大中型的AGV。电磁导引电磁导引基本原理1---导向电线2—导向轮3—信号检测器4—放大器5—导向电机6—减速器电磁导引特点优点：引线隐蔽，不易污染和破损，导引原理简单而可靠，便于控制和通讯，对声光无干扰，制造成本较低。缺点：路径难以更改扩展，对复杂路径的局限性大。激光导引AGV上安装有可旋转的激光扫描器，在运行路径沿途的墙壁或支柱上安装有高反光性的定位标志，AGV依靠激光扫描器发射激光束，然后接受由四周定位标志反射回的激光束，车载计算机计算出车辆当前的位置以及运动的方向，通过和内置的数字地图进行对比来校正方位，从而实现自动搬运。激光导引目前，激光AGV的应用越来越普遍。并且依据同样的引导原理，若将激光扫描器更换为红外发射器、或超声波发射器，则激光引导式AGV可以变为红外引导式AGV和超声波引导式AGV。激光导引的特点AGV定位精确；地面无需其他定位设施；行驶路径可灵活多变，能够适合多种现场环境。激光导引是目前国外许多AGV厂家优先采用的先进导引方式。惯性导引惯性导引是在AGV上安装陀螺仪，在行驶区域的地面上安装定位块，AGV通过对陀螺仪偏差信号的计算及地面定位块信号的采集来确定自身的位置和方向，从而实现导引。惯性导引特点惯性导引技术在航天和军事上较早运用，是AGV领域新兴的一项技术。优点：技术先进，定位准确性高，灵活性强，便于组合和兼容，适用领域广。缺点：制造成本高，导引的精度和可靠性与陀螺仪的制造精度及使用寿命密切相关。11.1.3自动导向车的选型1，运送物品的特点：要求提供物品的长宽高、重量、成箱或散料、温度、气味、有无毒害以及其他对作业环境会产生影响的因素。2、运送物品的环境：作业环境可能为室外、室内、过跨、越沟、高温、高湿、冷藏、暗房，与其他通过运输装置的交叉、出入门洞、楼层提高等。3、运送首尾装置的接口：被运送的物品使用的移栽装置和送到目的地的移栽装置，可以使货架、货台、库房、工作站、滚道、悬挂输送、机械手、其他车辆等，还应考虑如何进行定位、对准、识别、记录、显示、标记、要适当确定接口移栽的自动化程度。4、适应AGV类型要求，应考虑AGV的结构、功能、控制系统层次、通信联系、寻呼方式、待机位置、充电方式等，使AGV类型与AGVS类型紧密匹配。5.AGV的价格和费用范围：在同样能完成生产要求的功能的前提下，选用价廉的AGV11.2物流机器人11.2.1机器人用途分类（一）机器人的发展机器人（Robot）是人类20世纪的重大发明之一。1984年末著名科学家钱学森指出：“所谓机器人，就是指那些有特定功能的自动机，它是机电一体化的，具有人工智能因素的20世纪80年代高技术，是新技术革命的重要内容之一。”20世纪70年代我国就开始了机器人的研制开发，1980年全国第一台工业机器人诞生。英国机器人酷似人类面部表情丰富能够对话保姆机器人北京农民拉车机器人拉车机器人机器人身高约1.8米，身后连接着一辆深红色的铁皮黄包车，车上装着方向盘和控制按钮，以控制黄包车的前进、后退和停止。机器人的眼睛和嘴巴都会动。机器人成本约8000元，每充电一次能走6小时，行程8公里。北京农民拉车机器人2009年1月8日，住在北京市郊的农民吴玉禄在自家附近驾驶着由他自制的行走机器人拉着的人力车溜达。这个机器人是爱热发明创造的吴玉禄制成的最新和最大的机器人。吴玉禄从1986年开始制造机器人，他用从垃圾堆捡来的金属丝、金属片、螺丝钉和钉子等制造机器人。11.2.2物流机器人的应用搬运机器人码垛机器人1.搬运机器人（一）带有自动机械手的AGV在自动导引车上加装机械手，配合车载装卸机构，自动装载货物，AGV自动行驶到指定的位置后，机械手自动卸货，并放置到指定货位。物流设施与设备36（二）直角坐标机器人直角坐标机器人(英文名：cartesianrobot)，大型的直角坐标机器人也称桁架机器人或龙门式机器人。是能够实现自动控制的、可重复编程的、多自由度的、运动自由度建成空间直角关系的、多用途的操作机。其工作的行为方式主要是通过完成沿着X、Y、Z轴上的线性运动。图9-8二维搬运机器人图9-9三维搬运机器人物流设施与设备37图9-10三维机器人拣货搬运物流设施与设备38（三）多自由度关节式搬运机器人关节机器人，也称关节手臂机器人或关节机械手臂，是当今工业领域中最常见的工业机器人的形态之一。适合用于诸多工业领域的机械自动化作业，比如，自动装配、喷漆、搬运、焊接等工作。图9-11多自由度机器人2.码垛机器人码垛机器人能自动将不同外形尺寸的包装货物整齐地、自动地码放在托盘上。当货物进入工作区，码垛机器人能够自动识别货物的大小和方位，并根据预先设定的动作程序，将货物抓起移送到托盘上，货物的堆放顺序和形式预先设定，当货物堆垛完成，能自动完成捆扎，然后通过传送带送走。码垛机器人码垛机器人11.2.3机器人的结构和主要技术参数1.机器人的结构（1）执行机构：执行机构的功能是可以抓取工件，并按照规定的运动速度、运动轨迹将工件送到指定的位置，然后放下工件。组成：（a）手部（b）腕部（c）臂部（d）机身（e）行走机构（f）头部（2）驱动系统：驱动系统是为机器人提供动力的装置。一般情况下，机器人的每一个关节设置一个驱动系统，它接受动作指令，准确控制关节的运动位置。11.2.3机器人的结构和主要技术参数（3）控制系统：控制系统控制着机器人按照规定的程序运动，它可以记忆各种指令信息，同时按照指令信息向各个驱动系统发出指令。（4）检测传感系统：检测传感系统主要是检测机器人执行系统的运动状态和位置，并随时将执行系统的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，使执行系统以一定的精度达到设定的位置。（5）人工智能系统人工智能系统赋予机器人具有五官的功能，具有学习、记忆和判断能力。2.机器人的主要技术参数（1）抓取重量：机器人在正常运行速度时所能抓取的重量（2）运动速度（3）自由度（4）重复定位精度：机器人的手部进行重复工作时能够放在同一位置的准确程度（5）程序编制与存储容量；用存储程序的字节数或程序指令数表示，容量越大，从事复杂作业的能力越强。11.3智能物流系统11.3智能物流系统概述1.智能物流系统定义智能物流系统是在智能交通系统和相关信息技术的基础上，以电子商务方式运作的现代物流服务体系。它通过智能交通系统和相关信息技术解决物流作业的实时信息采集，并在一个集成的环境下对采集的信息进行分析和处理。通过在各个物流环节中的信息传输，为物流服务提供商和客户提供详尽的信息和咨询服务的系统。11.3智能物流系统概述2.智能物流系统特征11.3.2智能物流系统体系结构智能物流系统智能生产系统智能仓储系统智能运输系统智能配送系统智能生产系统是一种由自动化生产设备、传感装置、高效的信息网络及专家共同组成的人机一体化智能系统，能在制造过程中进行智能活动，如分析、推理、判断、构思和决策等。