1.控制原理
兩者控制原理的相同點(diǎn)在于都采用集散控制︰主控單元及相關(guān)元器件配制在地面控制柜中，而車體內(nèi)部也含有相對(duì)獨(dú)立的控制單元和相關(guān)元器件。不同點(diǎn)在于:RGV以PLC為控制單元，通過(guò)滑觸線的方式進(jìn)行移動(dòng)取電和PLC之間的信息交互;單臺(tái)小車也是以PLC作為邏輯控制單元，通過(guò)變頻器作為電能控制裝置，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4。
相比于RGV，AGV的控制系統(tǒng)要復(fù)雜得多。它屬于輪式機(jī)器人的范疇，整個(gè)系統(tǒng)以一臺(tái)工控機(jī)為控制單元，內(nèi)部集成兩塊I/O板作為信息采集單元，一塊繼電器輸出板作為輸出單元﹔每臺(tái)小車上各有一個(gè)主控制器VCU100。VCU100除了通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)和控制單元進(jìn)行通信外，內(nèi)部還使用104總線CAN通信卡PCM3680，以實(shí)現(xiàn)中心處理單元與各信號(hào)采集單元間的數(shù)據(jù)交換，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5。
2.核心功能的實(shí)現(xiàn)
對(duì)于底盤合裝設(shè)備來(lái)說(shuō)，其核心功能在于導(dǎo)向、定位和同步。
在上述核心功能的實(shí)現(xiàn)方式上，RGV相對(duì)簡(jiǎn)單、直觀。RGV以軌道為導(dǎo)向，只需要一臺(tái)變頻電動(dòng)機(jī)作為行走驅(qū)動(dòng)裝置，而無(wú)需方向控制;定位信號(hào)通過(guò)一組滑觸線獲取，該組滑觸線根據(jù)任務(wù)分為數(shù)段(現(xiàn)場(chǎng)為7段)通過(guò)電刷跟各段滑觸線之間的接觸獲取位置信號(hào);而與生產(chǎn)線大鏈的同步，則是通過(guò)設(shè)置變頻器，使小車驅(qū)動(dòng)輪線速度與大鏈線速相同，因此，當(dāng)大鏈線速發(fā)生變化時(shí)，軌道自行小車變頻器的設(shè)置需要相應(yīng)的進(jìn)行改變。
而AGV則通過(guò)導(dǎo)航傳感器、地標(biāo)傳感器、跟蹤傳感器作為實(shí)現(xiàn)這部分功能的信息采集單元。它們分別通過(guò)與導(dǎo)航磁條、地標(biāo)磁條和光靶的感應(yīng)，獲取導(dǎo)向、定位及同步信號(hào)。磁導(dǎo)航技術(shù)正是AGV的核心技術(shù)。由于磁條本身具有恒定的磁場(chǎng)信號(hào)，不需要額外的信號(hào)發(fā)生器，導(dǎo)航傳感器安裝在車體前方，通過(guò)檢測(cè)導(dǎo)航磁條磁場(chǎng)的信號(hào)強(qiáng)弱的差異計(jì)算AGV與磁條間的偏差和距離;地標(biāo)傳感器位于車體一側(cè)，通過(guò)檢測(cè)地標(biāo)磁條確定自身位置;兩者將所需信號(hào)通過(guò)CAN總線反饋給主控制器VCU100，控制
AGV沿軌道方面行走。其工作示意如圖6。
AGV的行走執(zhí)行單元?jiǎng)t是一套伺服控制系統(tǒng)（見圖7
)，AGV的行走伺服系統(tǒng)采用了速度環(huán)和位置環(huán)雙閉環(huán)反饋，因此無(wú)論是從速度還是精度上，其功能都比運(yùn)行于開環(huán)控制的變頻器強(qiáng)大得多。伺服驅(qū)動(dòng)器的電源為直流電源，環(huán)路增益、大工作電流、輸入增益和偏移量通過(guò)調(diào)節(jié)伺服放大器上的電位計(jì)可以調(diào)整。由于比軌道自行小車多了大鏈速度反饋，因此當(dāng)大鏈速度發(fā)生變化時(shí)，AGV同步的實(shí)現(xiàn)無(wú)需另外設(shè)置。
通信方式
由于軌道自行小車采用滑觸線作為通信方式，因此PLC之間只能進(jìn)行少數(shù)數(shù)字信號(hào)的交互
;而AGV則通過(guò)構(gòu)建無(wú)線局域網(wǎng)的方式實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的通信功能;局域網(wǎng)由一個(gè)基于IEEE802.11a/IEEE 802.11b/IEEE 802.11g
網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的CISCOAP電臺(tái)和數(shù)個(gè)西門子SA電臺(tái)組成，其傳輸速率和傳播距離分別能達(dá)到2.4 GHz、54 Mbps和290 m
;其而現(xiàn)場(chǎng)的后橋AGV環(huán)線和發(fā)動(dòng)機(jī)AGV環(huán)線通過(guò)SSID的設(shè)置不同區(qū)分為兩個(gè)局域網(wǎng)﹔基于無(wú)線局域網(wǎng)，AGV實(shí)現(xiàn)了任務(wù)分配、避碰管理及所有工控機(jī)與各AGV之間的所有信息交互。
4.取電方式
在汽車總裝線中，底盤合裝設(shè)備整體處于移動(dòng)狀態(tài)中且動(dòng)作頻繁，這就使得取電方式成為技術(shù)點(diǎn)，也是現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)中設(shè)備故障的集中點(diǎn)。軌道自行小車采用滑觸取電方式，通過(guò)兩片碳刷與滑觸線接線獲取動(dòng)力電(220
V );而AGV則采用車載電池組，在運(yùn)行環(huán)線中取兩個(gè)點(diǎn)定點(diǎn)充電，由于電池組為直流，因此該種方式需要另外配制充電動(dòng)機(jī)。
運(yùn)行情況分析
在我公司總裝車間，兩條生產(chǎn)線分別采用以上兩種形式的底盤舉升小車，AGV系統(tǒng)用于生產(chǎn)節(jié)拍為42JPH的生產(chǎn)線，RGV系統(tǒng)應(yīng)用于33JPH
節(jié)拍的生產(chǎn)線。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，我們對(duì)其性能也進(jìn)行了一些對(duì)比。
1.運(yùn)行狀況
由于RGV結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)外界環(huán)境抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)操作工要求也較寬泛，運(yùn)行穩(wěn)定性強(qiáng)，故障發(fā)生部位較少，基本集中在滑觸線系統(tǒng)上;另外RGV采用PLC控制，具有控制邏輯清晰可查、元器件標(biāo)準(zhǔn)單一的特點(diǎn)，因此，排障相對(duì)容易、對(duì)維護(hù)人員技能要求低是其優(yōu)點(diǎn)。
相比而言，AGV較多采用模擬量元器件且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此故障發(fā)生部位較多﹔車體的伺服系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行環(huán)境和操作方式要求都比較高，軌道螺栓或者車體承重過(guò)高都可能造成設(shè)備運(yùn)行不正常;磁導(dǎo)航技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)還無(wú)法達(dá)到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的穩(wěn)定要求，對(duì)運(yùn)行環(huán)境要求較高，運(yùn)行穩(wěn)定性相對(duì)較差;由于AGV的核心控制軟件AGVcontrol為運(yùn)行于工控機(jī)上的C++軟件，運(yùn)行邏輯不夠直觀，排障比較困難;另外，很多設(shè)備元件更換時(shí)需要進(jìn)行設(shè)置（如AP電臺(tái)、舉升伺服放大器及行走伺服放大器等)，因此設(shè)備排障對(duì)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員有一定的挑戰(zhàn)。
技術(shù)改進(jìn)
( 1
)AGV環(huán)線改善RGV需要從滑觸線上取電并在軌道上行走，路線一經(jīng)確定后再進(jìn)行改造就比較困難，因此對(duì)使用場(chǎng)所的適應(yīng)性差成為其大的局限性,而這正是
AGV的優(yōu)勢(shì)。除了沿磁條軌跡自動(dòng)運(yùn)行外，AGV可在平地上手動(dòng)運(yùn)行，而且改變運(yùn)行軌跡非常方便，只需按照工藝要求修改地圖程序，并對(duì)環(huán)線磁條進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，便可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行軌跡的改變。
從設(shè)備使用至今，我們已根據(jù)生產(chǎn)工藝要求進(jìn)行了兩次AGV環(huán)線改造，改造時(shí)間僅需一天?；谏a(chǎn)線的柔性化特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)靈活多變的工藝及編排，可很好地實(shí)現(xiàn)不同品種產(chǎn)品的生產(chǎn)，在產(chǎn)品變更、工藝布局調(diào)整中，大大降低改造成本和周期。
以其中一次改進(jìn)為例，改進(jìn)前，AGV運(yùn)行環(huán)線較長(zhǎng)，且拐彎多，極大地制約著運(yùn)行時(shí)間。除去裝配時(shí)間、充電時(shí)間和等待時(shí)間，AGV由裝配位末端運(yùn)行至裝配位的時(shí)間大約為30
s，需要4輛車才能滿足43JPH的節(jié)拍需求，一旦有車發(fā)生故障，便會(huì)造成長(zhǎng)時(shí)間停線。改進(jìn)后，AGV運(yùn)行環(huán)線改為矩形，減少兩個(gè)拐角并縮短了環(huán)線，極大縮短了運(yùn)行時(shí)間。除去裝配時(shí)間、充電時(shí)間和等待時(shí)間，AGV由裝配位末端運(yùn)行至裝配位的時(shí)間大約20
s ,只需3輛車便能滿足42JPH的需求，當(dāng)有一輛車發(fā)生故障時(shí)，可以下線維修而不影響生產(chǎn)運(yùn)行。AGV地圖改進(jìn)前后對(duì)比見圖8。
( 2 )
RGV的技術(shù)改進(jìn)在上面介紹的RGV基礎(chǔ)之上，我公司總部還自主研發(fā)了一種新型智能RGV小車，它綜合了電瓶車和AGV的技術(shù)，整體性價(jià)比介于普通RGV和AGV之間。
智能RGV采用單軌道導(dǎo)向工作模式,同時(shí)采用小車的軌道和輪子作為小車電源供電系統(tǒng)(AC 36
V)?？刂葡到y(tǒng)采用PLC控制，行走和升降2個(gè)調(diào)速部分采用變頻器控制方式。電源供電模式為︰車間電源(AC)→減壓變壓器 AC
36V→小車左右軌道→小車左右輪子→升壓變壓器→AC
220V供全車使用。小車PLC供電系統(tǒng)采用開關(guān)穩(wěn)壓電源，其穩(wěn)壓系數(shù)和斷電保持時(shí)間應(yīng)能滿足現(xiàn)場(chǎng)的使用，以免小車出現(xiàn)PLC掉電現(xiàn)象。小車被動(dòng)萬(wàn)向輪應(yīng)能靈活的轉(zhuǎn)動(dòng)和換向，受力彈簧的彈力應(yīng)能保證小車的四輪同時(shí)著地，以保證小車的供電正常。小車自動(dòng)發(fā)車和裝配完成采用無(wú)線通信的方式與主控柜進(jìn)行通信。這種方式解決了地溝滑觸線維護(hù)不便的問(wèn)題，又避免了非安全電壓與人員接觸的安全風(fēng)險(xiǎn)。
維護(hù)成本
由于RGV結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，組成元件基本為國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)件，因此設(shè)備維護(hù)成本低廉;而AGV結(jié)構(gòu)復(fù)雜且較多采用進(jìn)口元器件和自設(shè)計(jì)元器件，價(jià)格昂貴;另外，電池維護(hù)和磁條更換也有成本支出，在維護(hù)成本方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于RGV。
結(jié)語(yǔ)
目前，RGV以其低成本和穩(wěn)定性在汽車生產(chǎn)線的應(yīng)用中占據(jù)主導(dǎo)地位，而AGV具有強(qiáng)大的自動(dòng)化集成度和現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性，則將成為現(xiàn)代化生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。隨著無(wú)線通信技術(shù)和磁導(dǎo)航技術(shù)的生產(chǎn)，AGV的穩(wěn)定性方面會(huì)得到加強(qiáng),因此將更加適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需求;簡(jiǎn)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，融入PLC控制技術(shù)以滿足現(xiàn)場(chǎng)排障需求，以及元器件標(biāo)準(zhǔn)化，也是
AGV發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。
