以AGV為載體的重卡裝配線探討

王鐵樁

摘 要：鑒于傳統(tǒng)卡車裝配線的輸送自動(dòng)化程度較低、支撐夾具調(diào)整不便、土建施工量大、人工操作復(fù)雜、與車間管理系統(tǒng)通信不暢以及物料輸送管理麻煩等弊端，卡車生產(chǎn)線輸送將逐步采用自動(dòng)導(dǎo)航車（AGV）作為載體，這樣的裝配線具有生產(chǎn)柔性高、設(shè)備維修性好、土建施工量小、產(chǎn)線調(diào)整方便、產(chǎn)品兼容性高等特點(diǎn)。文章主要闡述卡車裝配線的生產(chǎn)現(xiàn)狀，探討以AGV為輸送載體的卡車裝配線的關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞：裝配線;AGV;導(dǎo)航;電池

智能物流、智能輸送將隨著工業(yè)智能化、信息化的大潮流逐步取代傳統(tǒng)的生產(chǎn)輸送模式，自動(dòng)導(dǎo)航車（Automated Guided Vehicle，AGV）輸送方式將逐步取代其他運(yùn)輸方式。本項(xiàng)目主要介紹以AGV為載體的卡車裝配線的主要構(gòu)成、功能、優(yōu)點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。

1 ? ?傳統(tǒng)裝配流水線

1.1 ?傳統(tǒng)裝配流水線運(yùn)輸模式

傳統(tǒng)的卡車裝配流水線大部分采用地托鏈作為傳輸動(dòng)力、軌道小車（見圖1）作為輸送載體，更為原始的產(chǎn)線只有軌道小車作為輸送載體，并無流水線驅(qū)動(dòng)設(shè)備，由操作工人推動(dòng)軌道小車運(yùn)行到下一個(gè)工位。

1.2 ?傳統(tǒng)裝配流水線主要缺點(diǎn)

（1）軌道小車間距必須由人工調(diào)整，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力而且容易與車底盤的落裝同時(shí)進(jìn)行，有安全隱患。（2）地拖鏈土建施工量大并且容易破壞地面的受力強(qiáng)度。（3）流水線改變和遷移工作量大。（4）較難實(shí)現(xiàn)裝配支線和主線間的銜接和路線交叉。

2 ? ?以AGV為載體的裝配線布局及工藝流程

2.1 ?裝配線布局

卡車裝配線（見圖2）一般分為底盤裝配線和總裝配線，底盤裝配線主要是在車架上裝配車橋等部件的流水線，總裝配線是在底盤裝配完成的基礎(chǔ)上繼續(xù)裝配發(fā)動(dòng)機(jī)、駕駛室等其他部分的流水線。按照一臺(tái)完整的卡車來劃分，車架以下部分在底盤線（見圖3）裝配，車架以上的部分在總裝線裝配。為了裝配方便，底盤線裝配時(shí)將車架翻轉(zhuǎn)180°，然后在正上方安裝車橋等部件。底盤裝配完成后流轉(zhuǎn)到總裝線，這時(shí)，將底盤翻轉(zhuǎn)回來繼續(xù)裝配其他部件。

2.2 ?工藝流程

在1工位，人工吊裝車架放置在AGV上，底盤線由1工位流向n工位，在底盤線的n工位翻身設(shè)備，將底盤反轉(zhuǎn)180°并放置在總裝線的n+1工位的AGV上，n工位的AGV通過返回路線返回1工位，n+1工位的AGV開始逐步流向n+m工位。在n+m工位設(shè)置了地面舉升機(jī)，舉升機(jī)將卡車托起，AGV返回n+1工位，舉升機(jī)落下，人工發(fā)動(dòng)卡車下線。

3 ? ?AGV系統(tǒng)分析

由于卡車自重較大，尤其是重卡，最大自重在20 t左右。為了保證車底盤以上裝配操作的舒適性，要求AGV的高度很小;為了保證車底盤兩側(cè)的操作，要求AGV的寬度很窄;由于要求AGV對(duì)卡車的不同型號(hào)尺寸兼容性好，卡車的長度在6～12 m，所以，對(duì)AGV的長度也有較高的要求。因此，本項(xiàng)目的難點(diǎn)之一為AGV的尺寸要盡量做小。

由于卡車長度跨度較大，AGV無論是太長還是太短都不合適，因此，本項(xiàng)目采用兩臺(tái)AGV共同承擔(dān)單臺(tái)卡車裝配的任務(wù)。AGV可以自動(dòng)根據(jù)卡車型號(hào)信息調(diào)節(jié)前后AGV的間距。為了降低雙車的控制難度，在裝配工位間運(yùn)行時(shí)，后車離合器打開，前車拖拽后車前行。當(dāng)卡車下線AGV返回時(shí)，后車離合器起作用，前后車各自返回上線工位。

3.1 ?AGV系統(tǒng)簡介

AGV系統(tǒng)由AGV車、供電系統(tǒng)、調(diào)度控制系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)等構(gòu)成。

3.1.1 ?AGV車

本項(xiàng)目采用兩臺(tái)AGV聯(lián)動(dòng)作為一個(gè)載體單元，AGV車按照工序要求，自動(dòng)完成物料轉(zhuǎn)運(yùn)工作。AGV本體機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包含車架、驅(qū)動(dòng)輪系、隨動(dòng)輪和舉升機(jī)。AGV車上配置液壓舉升機(jī)，在輪胎裝配等工位，需要舉升機(jī)將車體舉升到一定高度給裝配工裝留出空間。由于AGV車體相對(duì)較長，在卡車大負(fù)載情況下，需要AGV車體結(jié)構(gòu)具有較高的強(qiáng)度，因此，采用抗拉強(qiáng)度較高的鋼材。AGV車主要由機(jī)械結(jié)構(gòu)、車載控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等部分構(gòu)成。各個(gè)子系統(tǒng)與車載控制器的連接通過控制器局域網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Network，CAN）總線的方式交換信息。

3.1.2 ?供電系統(tǒng)

常規(guī)供電系統(tǒng)包含非接觸供電和電池供電兩種。本項(xiàng)目采用造價(jià)較低、施工簡單的電池供電。由于AGV車體尺寸受到裝配工藝的限制，AGV各部件尺寸要盡量小。AGV本體中體積占比最大的是驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電池和舉升機(jī)。AGV負(fù)載較大，所以，驅(qū)動(dòng)功率較大，本項(xiàng)目采用體積較小的交流伺服電機(jī)作為AGV的行走驅(qū)動(dòng)。經(jīng)過比較，發(fā)現(xiàn)鋰電池的環(huán)保、循環(huán)壽命、投入成本、充/放電能力等綜合性能有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此，采用鈦酸鋰電池為AGV提供所需動(dòng)力。在裝配工位上合理布置充電站給AGV補(bǔ)充電量，保證AGV在線24 h連續(xù)運(yùn)行。

3.1.3 ?調(diào)度系統(tǒng)

由于采用集中控制的方式，控制臺(tái)將成為AGV系統(tǒng)的核心，與生產(chǎn)調(diào)度管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)留有接口，可以接受調(diào)度命令和報(bào)告AGV的運(yùn)行情況?？刂婆_(tái)應(yīng)滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境要求，有足夠的運(yùn)算速度和管理能力?？刂婆_(tái)主要功能包括通信管理、AGV運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)采集和運(yùn)行狀態(tài)顯示?？刂婆_(tái)在實(shí)時(shí)調(diào)度在線AGV的同時(shí)，在屏幕上顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)，包括在線AGV的數(shù)量、位置（包括AGV的地標(biāo)位置）狀態(tài)、已完成的數(shù)量等。

3.1.4 ?通信系統(tǒng)

控制臺(tái)依靠無線局域網(wǎng)向AGV發(fā)出系統(tǒng)控制指令、任務(wù)調(diào)度指令、避碰調(diào)度指令?？刂婆_(tái)同時(shí)可接收AGV發(fā)出的通信信號(hào)。

3.1.5 ?導(dǎo)航系統(tǒng)

AGV采用磁導(dǎo)航技術(shù)，以地面黏貼的磁條作為導(dǎo)航介質(zhì)，經(jīng)過車體磁導(dǎo)航傳感器采集磁信號(hào)。在行走過程中，AGV自動(dòng)校正，當(dāng)車體偏離磁條達(dá)到規(guī)定上線時(shí)，AGV自動(dòng)停止并報(bào)警。

3.2 ?AGV系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)及遠(yuǎn)景

（1）AGV外型尺寸小、負(fù)載大，雙車聯(lián)動(dòng)的運(yùn)行模式為不同型號(hào)軸距的卡車裝配提供智能輸送載體。（2）由于車體采用交流伺服電機(jī)，AGV的低速性能增強(qiáng)，最低可控速度為0.005 m/s，可達(dá)到與地拖鏈流水線相同的持續(xù)低速運(yùn)行。

4 ? ?結(jié)語

小尺寸、大負(fù)載的AGV需求將持續(xù)增加，因此，文章所述AGV在工業(yè)生產(chǎn)中非常有意義，此類型的AGV系統(tǒng)不只適用于卡車裝配線，還可以擴(kuò)展到重載工程車輛、大型公共交通運(yùn)輸車等。

[參考文獻(xiàn)]

[1]褚佳航，崔文峰，鄭謀錦，等.AGV動(dòng)力電源綜述[J].電源技術(shù)，2018（9）：1408-1411.