干货分享：涂料行业AGVS的具体实现及系统优化

一、引言

1.AGVS概述

AGVS是“自动导引搬运车系统”的简称，具有工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优点。AGV是指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及多种移载功能的搬运车。与物料输送中常用的其他设备相比，AGV的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置。因此，在自动化物流系统中，AGVS最能充分地体现其自动性和柔性，实现高效、经济和灵活的无人化生产。

2.AGVS的总体结构和地面控制部分结构

AGV小车通过无线网络连接监控机、管理机，AGVS总体结构图，如图1。

AGVS地面控制部分主要由物流系统管理机、AGV系统管理监控主机组成，其中AGV管理和监控计算机是AGV系统运行的核心，主要功能有：执行任务命令；为不同的运输任务分配最优的AGV小车；为每个运输任务安排运输路线；控制AGV系统中的多台AGV小车的交通；处理现场的一些输入、输出信号。AGVS地面控制部分，如图2。

二、涂料行业的AGVS具体实现

移动搬运机器人物料自动搬运范围包括自动码垛工序、人工码垛工序、产品入库工序和空托盘出库工序等，实现物料全过程的自动转运，并与仓库管理系统WMS系统实现无缝集成对接。工位需要物料时，由物流系统下达搬运请求，AGV 系统接到指令后，下达任务给就近的AGV，AGV接到任务行驶到达站台准确位置后，抬升货叉将托盘货物取下，自动搬运至请求要料的站台输送机或地面的堆位上。

为了AGV与输送机安全对接，AGV 进入取货工位前，向上位物流系统发出请求进入信号，收到“允许进入”信号，同时需此处安全光栅放行后AGV驶入，即AGV需与上级系统及硬件联锁保护。

涂料自动灌装设备、涂料自动包装设备、自动码垛设备、仓储立体库、输送机及轨道穿梭车、移动搬运机器人（AGV）系统等，通过互联互通的工业有线网络、无线网络架构，并通过仓库管理系统WMS、仓库控制系统WCS、生产制造执行系统MES、AGV调度系统AMS实现涂料灌装到仓储、出库过程的全生命周期管控和质量追溯。

在涂料行业的AGV项目中，机科股份作为核心物流装备（移动搬运机器人AGV系统）的集成商，提供了移动搬运机器人（AGV）、自动充电站、AGV管理控制工作站、控制系统软件、AGV管理监控系统、部分有线网络、无线网络的硬件搭建和现场设备网络互联互通以及与仓库管理系统WMS、仓库控制系统WCS和生产制造执行系统MES等的无缝集成，实现自动码垛、人工码垛、自动灌装、产品入库等生产过程涉及的物料（空托盘垛、成品涂料垛等）自动搬运，实现物料搬运和成品仓储的无人化、电子化。

三、系统设计的重点问题和项目应用中的技术创新

1.系统优化

（1）柔性曲线及其优化工具以及Drawing Line Tool工具的使用

由于项目现场物理空间特别狭小，支路通道狭窄，采用常规模式画线段不能满足要求。采用柔性曲线，能够保证在画一条线段时自动分析线段起点和终点的坐标差距，并且结合小车转向的最大角速度和最大速度把线段分成若干小段，然后通过优化工具进行优化，使AGV小车占用空间最小。图3(a)为柔性曲线模式和(b)为常规模式产生的包络线，它们的起点和终点坐标均相同，如红框所示，柔性曲线模式占用的空间明显较小。

由于支路通道狭窄，并且某些站台存在的物理干涉较多，单纯地采用柔性曲线难以满足现有的条件，结合Drawing Line Tool工具，使线段的包络线占用的空间更小，Drawing Line Tool工具相当于在无法移动的固定“障碍物”周围加了一层保护，结合优化工具进行优化，使占用空间更小，保证AGV小车可以顺利通过。图4（a）为未使用Drawing Line Tool工具和(b)为使用Drawing Line Tool工具产生的包络线，它们的起点和终点坐标均相同，而使用Drawing Line Tool工具占用的空间明显较小。

（2）复合动作和复合任务的实现

货叉的升降和小车的行走可以单独控制，考虑到系统的效率和观赏性等因素，本项目中AGV小车在行走的过程当中调整货叉高度（边走边升货叉，边走边降货叉），经过实际的使用，效果比较明显。

在任务分配和调度方面，根据AGV小车的实际位置、是否有在执行任务、执行任务的距离和时间等因素，自动将任务分配给AGV小车。AGV完成前一作业任务之后，AGV系统会根据物流系统任务指令，自动调度AGV小车执行就近任务，这样有效地提高了系统的效率。

2.信息交互

AGV小车与其它物流设备有信息交互，为保证安全生产，AGV小车在取货、卸货、取货完成、卸货完成时均会向上级系统发出请求以及完成确认信息，待上级系统给出指令后，AGV小车方可执行任务，具体流程如图5。

3.取消任务机制

如果上级系统下发指令有误或者人为干预，导致AGV小车接受到错误任务，可以在AGV调度系统上将该任务取消。

4.复杂的交通管制

AGV运行空间狭小，取卸货站台较多，涂料行业AGV数量一般比较多，容易造成AGV堵塞，为减少多车在该区域的等待时间和堵塞时间，涂料行业在路径规划方面对系统进行了优化。

5.充电管理功能

由于涂料行业的生产任务比较繁琐，设置了若干个充电站，AGV小车在正常的运行过程中，时刻监测电池电压，当电池电压低于程序中预先所设定的值时，AGV小车将会产生一个“低电量报警”信号，待AGV小车执行完当前正在执行的任务后，自动运行到充电站进行充电，待充电完成后，AGV小车可以继续执行任务。

四、总结

涂料行业AGV项目，通过对AGVS的研究和技术创新，根据项目现场的实际环境，采用合理的路线设计，更好优化了系统的效率，有效减少AGV小车的空跑时间和等待时间，提高了工作效率，使系统更稳定、高效的运行。项目现场AGV使用情况，如图6。