自動導引車（AGC）作為現(xiàn)今工業(yè)自動化系統(tǒng)的一個典型的應用，以其小巧、布置靈活、柔性度高，以及高節(jié)拍效率等優(yōu)勢，在物流領域及流水線裝配領域中，發(fā)揮了舉足輕重的作用。本文詳細描述了AGC系統(tǒng)構成方案和設計思想，并對AGC設計時所要考慮的設計要點進行分析，使AGC規(guī)范化、安全化，從而更可靠地集成到工業(yè)自動化車間。

隨著我國大力提倡工業(yè)自動化，以及《中國制造2025》發(fā)布以來，國內智能裝備生產商猶如雨后春筍般快速發(fā)展壯大，工業(yè)自動化發(fā)生巨大變化，無人車間、數(shù)字化工廠等等，使得工業(yè)自動化設備發(fā)展及普及迅速。

自動導引車AGC（Automated Guided Cart）屬于“簡易型”AGV（Automated Guided Vehicle），但隨著控制芯片技術的發(fā)展，AGC的能力已基本上接近AGV。

簡易型AGC已不再是性能減弱的AGV簡單版本，而是有著極具模塊化、一體化的集成化控制設備；控制系統(tǒng)及電氣設計標準化，使得AGC在組裝和配線上可采用流水線生產而極大降低產品成本；AGC的模塊化構造，可以很容易地集成到對應定制化機械本體或簡易框架上；采用電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規(guī)定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車。同時，AGC系統(tǒng)還包含上一級控制及調度管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)多車柔性任務及路徑分配和AGC之間的交通管理。

一、AGC系統(tǒng)軟件的設計思想和關鍵實現(xiàn)方法

1.AGC系統(tǒng)的物料運送方案

• 線邊設備或操作工在AGC上料點，通過數(shù)據(jù)通訊或人工按鈕確認物料準備好信息；

• 物料準備好信息會傳輸?shù)紸GC控制臺，再由AGC控制臺調度AGC拉走滿料車；

• AGC把滿料車運送到卸料點，卸料點的選取原則是就近和空閑；到達后開始聲光報警提示操作；

• 卸料點可配置LED顯示屏滾動顯示任務，包括AGC編號、料架編號、緊急程度、執(zhí)行人等信息；每個LED顯示屏只顯示對應卸料點位置，可由叉車卸貨；叉車上可配備PDA滾動顯示任務，叉車司機根據(jù)自己的位置狀態(tài)，參照PDA和LED顯示，使用無線按鈕盒，選擇自己最方便執(zhí)行和最緊急的任務；一旦某個叉車司機選擇了某個任務，則該任務在LED屏幕上就會顯示已經由該叉車執(zhí)行，同時在LED及其它叉車的PDA上也會顯示已經有人執(zhí)行，不能再選擇。若由線邊機構對接，對應AGC會上報控制臺預備下貨狀態(tài)，由控制臺協(xié)調對接動作，過程中通過互鎖信號保護及確認完成；

• 輸送空料架的任務，會根據(jù)走行距離等預置時間，提前安排；

• 若需更換料架，地面可配置RFID讀頭讀取料架信息，進行任務校驗，如果正確，則AGC短時報警提示后離開，否則會生成一個新的任務，更換錯誤的料架，這個任務也會在LED及PDA上顯示，AGC持續(xù)報警直至正確放置在料架。料架正確放置后，LED及PDA的顯示任務狀態(tài)才會是完成。

2.AGC系統(tǒng)的任務分配模式

AGC上層系統(tǒng)的任務分配，采用細化模式：

具體工作中，可以分成從上料點至卸料點的滿料車輸送為一個任務，從卸料點至上料點上線為另一個任務，每臺AGC不是固定為某條線服務。

這種模式有諸多優(yōu)勢：

• 一旦AGC在任務執(zhí)行過程中發(fā)生故障，對整體生產運行影響范圍小，需要人工介入處理的工作量小。

• 每臺AGC安排任務更加靈活機動，提高了AGC的利用率。

• AGC運行線路中設置了AGC停泊位，在產能不需要太多的AGC時，AGC控制臺可以自動把多余的AGC調度到停泊位等待。

3.AGC系統(tǒng)的物料切換模式

• AGC系統(tǒng)控制臺可以接受上位機的生產安排（如從車間MES系統(tǒng)獲?。刂婆_可預置不同物料品種的節(jié)拍數(shù)據(jù)，在正常情況下，不需要人工干預即可實現(xiàn)物料的切換；

• 車間管理系統(tǒng)需要在物料切換前預設值時間，并提前把模式更換指令發(fā)送到AGC控制臺；

• AGC系統(tǒng)的管理機可以實現(xiàn)靈活調度，不需要專門進行人工干預。

二、AGC系統(tǒng)的構成

AGC系統(tǒng)，主要由AGC控制系統(tǒng)和調度管理系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、AGC、自動充電系統(tǒng)等構成，如圖1。

1.AGC控制系統(tǒng)和AGC調度管理系統(tǒng)

控制臺基于PC架構有良好的價格優(yōu)勢和性能擴展能力，其AGC控制系統(tǒng)和AGC調度管理系統(tǒng)是AGC系統(tǒng)的調度管理中心，負責數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，與第三方設備及上位機交換信息，生成AGC的運行任務，解決多AGC之間的避碰問題等。

由于采用集中控制的方式，控制臺將成為AGC系統(tǒng)運動的核心。它與主服務器進行大容量高速數(shù)據(jù)交換，完成AGC運動信息的數(shù)據(jù)共享，控制臺與上位機生產調度管理（如MES）系統(tǒng)留有接口，可以接收調度命令和報告AGC的運行情況。控制臺滿足工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境要求，有足夠的運算速度和管理能力。控制臺在實時調度在線AGC的同時將在屏幕上顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)，包括在線AGC的數(shù)量、位置(包括AGC處于的地標位置)狀態(tài)、已完成的轉運數(shù)量等。

控制系統(tǒng)主要負責AGC運行中的交通管理。保證運行中AGC與AGC間的最小間距，使其不發(fā)生碰撞和追尾等事故，AGC控制臺內有避碰參數(shù)設置文件，可對不同的區(qū)域設置不同的避碰原則，有效控制各種條件下AGC的安全間距。控制臺將對進入系統(tǒng)和退出系統(tǒng)的AGC進行管理，以保證系統(tǒng)安全運行。

AGC調度管理系統(tǒng)采用集中調度管理方式，可以根據(jù)生產管理系統(tǒng)下達運輸任務、AGC的工作狀態(tài)、運行情況等，通過通訊系統(tǒng)將命令和任務傳遞給被選中的AGC，被選中的AGC根據(jù)控制臺中管理系統(tǒng)的命令完成發(fā)動機的輸送。任務完成后，AGC通知控制臺任務完成情況，并回到待命位置，等待下一次任務。

AGC系統(tǒng)的設計應該自動完成維修工位緩存功能，即當該功能開放時，如果出現(xiàn)工位堵塞，系統(tǒng)可以將后面AGC自動調度進入緩存區(qū)域，并在適當?shù)臅r候再放行該AGC以恢復系統(tǒng)正常運行，該方式可以在一定條件下減小生產線停線的時間，提高車間的總體生產能力。

2.無線通訊系統(tǒng)

AGC控制臺與AGC間采用無線通訊方式，控制臺和AGC構成無線局域網(wǎng)?？刂婆_依靠無線局域網(wǎng)向AGC發(fā)出系統(tǒng)控制指令，任務調度指令，避碰調度指令等。控制臺同時可接收AGC發(fā)出的通訊信號。AGC依靠無線局域網(wǎng)向控制臺報告各類指令的執(zhí)行情況、AGC當前的位置、AGC當前的狀態(tài)等，AGC控制臺與AGC間如果發(fā)生通訊中斷，不會造成AGC的死機或死等的狀態(tài)；當通訊恢復后，AGC可以自動和控制臺建立通訊聯(lián)系，無需關機重起。

三、AGC車體的設計要點分析

AGC設計要遵循模塊化設計，整體是由機械部分和電氣部分組成。機械部分一般包括AGC車架、驅動輪組件、隨動輪、料車導向定位裝置、電池艙、控制艙等。電氣部分一般包括電池模組、AGC控制器系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、無線電臺、傳感器和線束等組成。

1.安全控制設計

由于AGC運行區(qū)域分為無人和有人區(qū)域，為確保AGC在運行過程中自身安全，特別是在現(xiàn)場人員的安全及各類設備的安全，AGCS應采取多級安全措施。

軟件保護：包括偏離導航線保護、地標丟失保護、導航帶缺損保護、部件故障保護、通訊故障保護、光靶丟失保護、超差保護和失速保護等。

硬件保護：

（1）在AGC車體安裝急停開關，任何時間按下這一開關AGC立即停止運行。AGC安裝醒目的信號燈和聲音報警裝置，以提醒周圍的操作人員。

（2）在AGC車體上，前進方向設置非接觸防撞和機械接觸式保險杠（可選），防碰及保險杠的信號接入AGC安全回路。在無人區(qū)域可設置非安全型非接觸防撞，在有人區(qū)域必須設置安全型非接觸防碰和機械接觸式保險杠（可選），同時還要設計運行提示功能，如警示燈或蜂鳴器。

（3）AGC電氣設計上，除安全PLC等安全控制器外，普通控制器需要采用安全繼電器控制驅動回路，提升了控制的安全等級。當AGC車體上急停信號被觸發(fā)后，需要設計安全復位回路進行人工確認復位，AGC才可以繼續(xù)運行，以增加操作的安全性。

一旦計算機系統(tǒng)發(fā)生故障，離線保護單元、防撞安全單元、應急開關等將控制AGC停車或完成基本操作。發(fā)生故障時，AGC自動用聲光報警。同時通過無線通訊系統(tǒng)通知AGC監(jiān)控系統(tǒng)。AGC監(jiān)控系統(tǒng)在控制臺上顯示當前狀態(tài)和文字提示。監(jiān)控人員可以根據(jù)提示的信息，指揮現(xiàn)場人員排除故障。發(fā)生故障的AGC，可以使用手控操作器操縱AGC。當AGC發(fā)生故障導致供電或者動力系統(tǒng)失效時，機械設計上要有便捷方式可以輕松推動AGC下線至維修區(qū)域。

2.標識設計

AGC應設計相應銘牌，內容包括：型號、基本參數(shù)信息、安全行走速度等參數(shù)。銘牌應放置在顯眼的位置，清晰易讀且不可擦除（例如防水）。

同時，對有潛在或意外傷害風險的部件要設計警告標志，應符合GB/T 26560-2011要求。有關危險的警告標志應貼在移動機器人的相關危險附件上或其附近。應在靠近電池或電池倉的位置標識以下內容或等效內容，如“警告：有火災或爆炸的危險！只能用相同型號電池更換?！?/p>

對于非安全型激光掃描儀，應進行明確標識，防止激光對人眼造成傷害。

四、結論

本文所介紹的AGC系統(tǒng)，在保持傳統(tǒng)AGC低成本和靈活特點同時，還具有高度智能和自動化的控制、調度功能，使AGC可以大批量配置到智能工廠，真正實現(xiàn)了柔性管理。本系統(tǒng)已經在實際工程中得到廣泛應用，特別是在美國通用多個國內整車廠的應用，穩(wěn)定性及安全性得到了一致好評。

由于該AGC系統(tǒng)控制框架的組成及設計理念，遵循機器人設計規(guī)范及標準化，使得本系統(tǒng)在生產物流后期改造和維護工作時變得相對簡單，即使進行功能上大的改動也不會浪費太多的人力財力，真正發(fā)揮了AGC簡單靈活的特點。