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America in Motion公司的結(jié)構(gòu)緊湊且堅固耐用的AGV小車可以在倉庫應(yīng)用中來回移動產(chǎn)品，只需很少或者根本不需要操作人員干預(yù)

曾經(jīng)只能在科幻小說中看到的自動引導(dǎo)車（AGV）現(xiàn)如今已經(jīng)成為現(xiàn)實，比如倉儲物流中使用的自動引導(dǎo)車。America inMotion公司又取得了一項新的突破，為運(yùn)輸車輛配備了革命性的路徑規(guī)劃系統(tǒng)，推出了最新的iBOT系列。

America inMotion（AIM）公司位于美國北卡羅來納州夏洛特市，是一家專業(yè)生產(chǎn)AGV系統(tǒng)的制造商，他們可以根據(jù)客戶倉儲、物流及分配應(yīng)用方面的具體需求提供定制的自動化解決方案。AIM公司CEO TommyHessler解釋說道：“由于每輛AGV小車的安裝需求都非常多樣化，我們的團(tuán)隊會特別小心地引導(dǎo)客戶完成整個過程，找到最適合他們的自動化需求的解決方案。”

AGV小車屬于自主移動機(jī)器人，它們沿著布置在地板上的標(biāo)記或?qū)Ь€自動行駛，或者使用視覺導(dǎo)航、磁導(dǎo)航或激光導(dǎo)航。在工業(yè)應(yīng)用中，它們最常用于在工廠或倉庫中運(yùn)送物料，適合用于完成各種任務(wù)。無論是搬運(yùn)產(chǎn)品、遞送郵件還是執(zhí)行其它自動化作業(yè)，幾乎可以無限次地配置這些強(qiáng)大而靈活的機(jī)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，使用一套專為他們的新倉儲運(yùn)輸中心量身定制的AGV系統(tǒng)擴(kuò)展他們的配送設(shè)施。公司指定使用具有叉車所有典型功能（如前進(jìn)、轉(zhuǎn)向和桅桿控制）的機(jī)械平臺。傳統(tǒng)的AGV自動化系統(tǒng)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(tǒng)來開發(fā)iBOT。它利用卡爾曼濾波和測距法進(jìn)行導(dǎo)航，并使用Dijkstra算法找到兩個節(jié)點(diǎn)之間最短路徑。

iBOT完全自主行駛，執(zhí)行指令只需極少的操作輸入。這看似簡單，其實并不簡單，因為托盤的性質(zhì)因操作而異。Hessler解釋道：“你可以想像，人們不會購買一整個托盤的產(chǎn)品。每個托盤內(nèi)都會包含不同的產(chǎn)品組合，因此每個托盤的尺寸和重量也會不斷變化。小車拾起裝好的托盤并將其運(yùn)送到其中一個纏膜機(jī)中，將其放下，在此期間，AGV小車會自動避免碰到倉庫貨架、工作人員和其它七輛AGV小車。”
這個項目的規(guī)模相當(dāng)大，可以說是一項十分艱巨的任務(wù)，1200英尺長的倉庫需要映射成千上萬的位置，并且系統(tǒng)可以跟蹤托盤上的訂單號和各個產(chǎn)品，同時將這些信息發(fā)回給中央計算機(jī)進(jìn)行采集和監(jiān)控。更為復(fù)雜的是，AGV車隊一次會收到約80個訂單，因此通過最小化行駛距離和行駛時間來優(yōu)化AGV小車的運(yùn)行也是十分重要的。

使用基于PC的控制技術(shù)實現(xiàn)AGV小車的趨勢設(shè)置自動化

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(hù)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(shè)施四周各處。每臺設(shè)備顯示8輛AGV小車的位置和流量統(tǒng)計信息，并跟蹤它們的性能表現(xiàn)、每小時負(fù)載以及任何錯誤或性能不足之處。

在AGV小車發(fā)展歷程中的大部分時間里，都由運(yùn)行某種路徑規(guī)劃算法的專用硬編碼系統(tǒng)來實現(xiàn)機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動控制。編程和調(diào)試這些小車是一個耗時耗力的過程，而且如果出現(xiàn)錯誤或其它系統(tǒng)問題，最終用戶的工作人員排除故障的成本會很高且困難重重。Tommy Hessler解釋說道：“大多數(shù)最終用戶都有經(jīng)驗來解決AGV小車上出現(xiàn)的任何機(jī)械或電氣問題，但是在控制方面，他們常常別無選擇，只能依靠供應(yīng)商支持。基于標(biāo)準(zhǔn)組件的工業(yè)PC平臺的實施讓我們現(xiàn)在擁有了突破這一障礙的AGV小車。這是將AGV小車定位為主流物料搬運(yùn)和物流解決方案邁出的巨大一步。此外，倍福控制組件的可擴(kuò)展性幫助我們降低了成本，從而也幫助我們的客戶降低了成本。”

America in Motion公司的AGV小車iBOT的“發(fā)動機(jī)罩內(nèi)部結(jié)構(gòu)”揭示了節(jié)省空間、高效的車載控制架構(gòu)設(shè)計

傳統(tǒng)的車載導(dǎo)航系統(tǒng)使用激光傳感器和算法來確定小車相對于倉庫中的障礙物的X、Y和T（角度）坐標(biāo)。在iBOT中，此功能可以通過TwinCAT軟件和EtherCAT實時實現(xiàn)。TwinCAT TCP/IP服務(wù)器在AGV小車和最終用戶企業(yè)網(wǎng)絡(luò)之間提供通信層，便于實現(xiàn)控制器與車載第三方導(dǎo)航系統(tǒng)組件之間的連接。控制器的處理過程對時間要求特別嚴(yán)格，因為導(dǎo)航系統(tǒng)需要隨時知道小車在何處，以避免小車碰撞而損壞產(chǎn)品。

種類繁多的EtherCATI/O端子模塊為AGV小車提供了快速車載通信。Hessler在談及速度提高帶來的好處時說道：“在保持低延遲的同時，繼續(xù)向?qū)Ш较到y(tǒng)下達(dá)指令需要穩(wěn)健的、高吞吐量的傳輸方法，而EtherCAT在速度方面占據(jù)領(lǐng)先地位。”倍福的I/O系統(tǒng)也可以靈活地通過CANopen端子模塊EL6751和RS422端子模塊EL6021（用作路由回導(dǎo)航控制器的接口）與非EtherCAT設(shè)備通信。除此之外，IO-Link端子模塊EL6224用于與AGV叉車桅桿上的高度傳感器通信。Hessler強(qiáng)調(diào)：“精度是高度傳感器的關(guān)鍵。例如，叉車叉齒可能需要升高30多英尺才能到達(dá)位于貨架上的托盤。哪怕只是1%或2%的偏差也足以導(dǎo)致完全錯過托盤，這在對時間要求嚴(yán)格的應(yīng)用中是完全不能接受的。”

摘自《自動化博覽》2019年7月刊