AGV在重卡汽车底盘合装线中的应用探索

吕红卫 何晓博 王新荣

摘要：文章主要通过AGV移动式机器人硬件系统的框架构成、AGV流水线工艺控制流程、车体控制和调度控制台系统组成的阐述，讲述了AGV移动式机器人在某重卡企业汽车底盘合装线上的应用案例，揭示了AGV移动式机器人在商用车行业逐渐推广的趋势，及重卡汽车制造技术向智能化、数字化、信息化、柔性化等方向转变的必然性。

Abstract： Through the description of the framework of AGV mobile robot hardware system、AGV pipeline process control flow、car body control and dispatching console system，This paper describes the white use case of AGV mobile robot in commercial vehicle industry，And the necessity of the transformation of heavy truck manufacturing technology to intelligent、digital、information、flexible and so on.

關键词：AGV;控制系统;调度台;环形线

Key words： AGV;control system;dispatcher;loop line

中图分类号：U466                                        文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2020）21-0036-02

0  引言

随着“中国制造2025”提出，汽车制造行业迎来了高速、高质量发展时代，重卡汽车制造技术也趋向于智能化、数字化[1]、信息化、柔性化等方向转变。以机器人为例，已受到乘用车制造广泛青睐，但是商用车制造因产品特性受限，仅局限在零部件分装或内物流环节。本文主要通过对自动引导运输车的移动式机器人（Automated Guided Vehicle）AGV的硬件系统框架构成、AGV流水线工艺控制流程、AGV车体控制和调度控制台系统等三个方面，阐述了AGV移动式机器人在某重卡企业汽车底盘合装线上的应用。

1  硬件系统的框架构成

该重卡汽车装配线体总长234米系，呈A线、B线两段式的U型布局，共计18个工位，其中，A线、B线又分别由合装线与返回线组成。线体运行采用行业内首创的超重载、智能举升型AGV装配技术和脉冲式走线方式，满足4*4、6*6、8*8多种底盘驱动形式的重型卡车的装配需求，且载荷可达18-20吨，可根据作业内容调整作业操作高度，提高了生产线柔性。A线9套18辆AGV组成联动系统、B线11套22辆液压单剪式举升机构AGV组成联动系统。每套AGV联动系统，由主动和从动两辆AGV组成，运行特点是在合装段成联动状态，在返回段上为AGV单体运行状态[2]。A线和B线通过工业系统控制网络组成车间级局域网。具体如下：①AGV动力电源由SEW公司的地面非接触供电系统提供，路线轨迹信息由SIASUN公司的GH1501磁导系统引导[3]，AGV定位信息由SICK公司的RFID系统支持，整体安保系统主要由SICK公司的安全防碰撞传感器PLS组成，主要提供人身和设备安全保障。②运行控制部分，由AGV控制台和调度管理系统负责AGV数据采集与处理，完成与MES数据信息交换，生成运行任务，解决多台AGV之间发生的避碰等问题。③网络通信系统由2G、5G局域网（可自行进行选择）组成。AGV车体与控制台之间通过5G无线AP进行网络信息交换[5]，通信协议为PROFINET网络协议。调度控制台系统与管理网络系统之间通过以太局域网进行数据传输。

2  AGV流水线工艺控制流程

借助信息化手段，通过人工操作线旁特定电脑，将MES系统中的生产指令对应的车辆车架轴距信息推送至AGV控制台指定的数据库中[4]，并与首工位挂单手动扫描后获取的VIN码信息匹配，再将车架轴距信息从AGV控制台经由PLC调度系统传送至AGV合装车的车体控制系统。A线首工位的主动与从动AGV成组联动运行至指定位置泊车后，作业人员开始进行装配作业，完成后手动按下线旁工位操作箱发出“装配完成”信号并传送至AGV联动组的主动车体，合装车成组联动开始向下工位移动，移动路径靠车体电磁导航系统自动引导，逐步运动至A线的最后一个工位。A线合装联动AGV车体解体后按环形电磁导航回到A1工位等待位置。U型线的底部是A线和B线的交汇点，完成车架的翻身作业后，线体从A线转入B线持续运行。B线AGV合体车依旧成组联动运行，整体的启动、运行及停靠的控制模式与A线相同。最大的差异点在于B线的轮胎装配工位，根据装配工艺要求，需将车架升高250mm后才可进行轮胎装配作业。在这个过程中，作业人员需要先通过线旁的AGV操作箱上的举升按钮，触发需求信号至该工位AGV车体，从而实现AGV合装车组的主动与从动车体的单剪式举升机构同时动作，满足装配高度。另外，当AGV合装车组运行至线体最后一个工位时，员工手动触发线旁AGV操作箱起升按钮，车辆举升平台动作抬高整个底盘牵引车，实现底盘牵引产品车和合装联动AGV分离，B线合装联动AGV车体解体后按环形电磁导航回到B8工位等待位置。

3  调度控制台系统和AGV车体控制系统

3.1 调度控制台系统

调度控制台系统由控制柜（内含PLC控制系统、HMI、VIN码存储数据系统）、无线AP、各工位操作箱、分布式I/O、及MES数据信息系统组成[4]。具体如图1所示。

MES数据信息系统将轴距信息推送至B线PLC控制柜上的VIN码暂存数据系统中，再通过以太网同步传输至B线，实现信息共享。A线及B线控制柜上的PLC控制系统通过扫描VIN码的方式调取数据系统中的轴距信息，然后通过无线AP传输系统发送给各AGV车体。指令信号由人工操作工位旁操作箱实现控制车体动作。反之，车体运行状态也是通过无限AP实施传输至车体控制台。

调度控制台系统负责AGV运行中的交通管理，調度控制台内有避碰参数设置文件，可对不同的区域设置不同的避碰原则。有效控制各种条件下AGV的安全间距，保证运行中不发生碰撞和追尾等事故。同时，调度控制台系统将对进入系统和退出系统的AGV进行管理，以保证系统安全运行。

另外，AGV车的养护作业也需要通过调度控制台才可实现，分为自动模式与手动模式。自动模式是通过控制台的HMI选择需要维修的AGV车号后，当该车体离开合装区后可自动驶入维修区，待维修养护结束后再次通过HMI下达维修取消命令后，则车体自动驶入线体正常作业。手动模式是通过人工操作将需要维修的AGV车体从生产线的任意点驶出产线进行维修区。待维修作业结束后，再由AGV控制台通过系统选择合适的时间将该车体插入生产线体中。为了更好的提高生产线柔性，缩短停线时间，可通过调度控制台系统的HMI随意匹配备用的AGV切换故障车，从而实现短时间内恢复生产。

运行中的AGV与车间其他设备之间设定了必要的连锁信号，以保障人身与设备的安全。例如当车间翻转机构进行运作时，便会禁止AGV进入与之相关的两个工位。

3.2 AGV车体控制系统

车体控制系统（如图2所示）主要包括安全和位置检测系统外、动力供电系统、运动控制系统、网络通信系统级举升升降机构等。首先，AGV车体运动控制系统是由伺服电机驱动实现，满足连续与间歇性运动的平稳切换，车体在重负荷下也可快速起动，整体运动平稳且噪音低，提升整体运动性能。其次，动力供电是通过非接触的方式，供电系统在AGV环线运行过程中完成，不需要集中充电。位置检测系统主要由多个导航传感器、地标传感器及RFID读写器构成，运行过程中由各导航传感器动态判定车体的姿态，在合装状态下借助地标传感器与RFID读写器即可快速判定车体的位置信息，在满足生产需求的同时，亦可实现动态充电作业。再者，安全保护系统则重点从车体安全及作业环境人员安全出发考虑，借助激光防碰撞装置，设置有效感应距离，当车体前方在有效感应扇形区域面积内，出现例如物料配送车辆、人员等障碍物时，车体会自动泊车或减速，提升AGV本体安全性。另外，举升升降机构中的液压单剪刀式机构和机械锁装置的目的，处理满足工装装配高度升降需求外，同时在过程中利用机械锁进行刚性锁定，提高液压装置的稳定性，保证在作业过程中人身安全。

4  结束语

本文结合重卡汽车底盘生产线的现状，将AGV的控制系统引入到重卡汽车行业的应用，通过AGV硬件系统的框架构成、AGV流水线工艺控制流程、车体控制和调度控制台系统组成的阐述。为AGV在重型卡车装配上的应用提供了经验基础。揭示了AGV移动式机器人在商用车行业逐渐推广的趋势，及重卡汽车制造技术向智能化、数字化、信息化、柔性化等方向转变的必然性。

参考文献：

[1]智能制造在红旗新H平台总装的应用[J].机械设计与制造，2019（12）：209-212.

[2]AGV用户手册[Z].沈阳：新松公司.2019.

[3]AGV电气维护手册[Z].沈阳：新松公司.2019.

[4]AGV、RGV、立库在焊接材料行业的集成应用[J].物料技术与应用，2018（8）：124-127.

[5]AGV调度系统的设计[J].物料技术与应用，2015（9）：149-152.