頂升搬運機器人成功案例

發布日期 2021-04-15 05:39:38 瀏覽： 515 作者：admin

概述：
本項目是為減輕作業人員工作強度，提高物流運輸作業能力，規劃對現有的流程進行智能升級，
計劃引入智能搬運設備（背負式AGV），實現廠內物流無人化作業的目的。
該項目，投入AGV，並配備支架多個（可按照實際方案調整需求數量），以及該項目所需的其
他相應配置（按需配置，包含但不限於配套的係統、服務器等和背負式AGV充電套裝、工作台、
斷電保護電池包、提示作業顯示終端等設備）。項目整體效果要達到設備運行平穩，係統安全
可靠，係統故障率小於1%。
項目定義為首批樣板工程，所有設備的設計、製作、運輸、保險、卸貨、就位、安裝、調試等
均由IM体育負責。並且所有的設計需滿足甲方實際需求並符合各項相關的法律、法規和標準。

工作時長與吞吐量：
1、工作時間：工作區單班10小時，測試區雙班10小時；
2、貨物類型：PACK主體、PACK零件；
3、貨物重量：含料架約1噸，質量不完全均勻分布；
4、存儲物料尺寸：L2195mm*W1500mm、L2300mmW1500mm、L1751mmW1500mm、
L1985mmW1500mm、L2092mmW1500mm；
5、料架尺寸：L2500mm*W2100*H800mm；
6、生產節拍：

	物料	流水線	測試區	出庫滾筒線	吊裝
時間（min/件）	7.5-120	6	6	6

7、工作環境：環境溫度：0-40度；環境濕度：50%-98%；要求：AGV小車耐高溫。
8、作業流程：

AGV布局圖：

作業流程：

流水線區：
1、由AGV在箱體出庫站台和分裝上貨區運送原材料到流水線進行組裝加工；
2、工位加工時間延長貨物，運送至預留位繼續加工，故障品運送至維修區；
3、組裝完成產品運送至成品放置位；
4、通過人工吊裝，把成品搬至運往測試區的AGV，原AGV進去箱體出庫站台繼續搬運原材料。

測試區：
1、AGV小車將成品運送至測試區進行測試；
2、電池出現故障，由近AGV小車將故障電池運行至防爆區，返回待命；
3、測試區保持先進先出的原則，將測試完畢的電池運送至與存儲區交接口；
4、人工吊裝，將電池搬運至運往存儲區的AGV小車，原AGV小車返回交接1處再次運送

存儲區：
1、存儲區保持先進先出原則，由AGV將電池運送至出庫區；
2、空料AGV小車到交接2處對檢測完畢的電池進行搬運。

出庫區：
1、在出庫區，以滾筒線的形式，將電池取出；
2、AGV搬運料架至存儲區再次進行搬運。

單次任務流程：

如上圖所示，ERP/WMS下發任務後，作業流程如下：
WCS拆分任務
由一台機器人進行單次托盤物料搬運。
由一台機器人進行先後2次物料搬運。
由兩台機器人並行進行2次物料搬運。

單次物料搬運的流程如下
機器人按照規劃路線前往指定坐標。
機器人到達指定坐標後，掃描托盤底部條碼，確定與WCS係統通知一致，頂起。
WCS通知機器人目標庫位坐標，機器人根據調度係統規劃的行走路線，前往指定入料庫位。
機器人放置貨架/托盤後，運行至待命區，等待下一次調度。

設備清單：

序號	類別	名稱	數量
1	AGV機器人核心零部件	TB10M頂升機器人（1000kg）	28
2		自動充電樁	7
3		機器人調度接口	28
4		二維碼（硬質PCV）	2000
		平板	9
5	AGV控製監控定製係統（WCS）	裝車上料區庫位管理	2
6		流水線庫位管理	1
7		交接口1、交界口2庫位管理	1
8		檢測區庫位管理	1
		存儲區庫位管理	1
		出貨區貨位管理	1
		WCS監控係統	1
		MES係統接口對接	1

AGV導航原理：

TB10M機器人，采用視覺二維碼+慣導+編碼器混合導航方式，行駛更精確，更穩定。其中各個模塊
所起的作用如下：
l 視覺二維碼：實際地麵物理坐標參照作用，坐標精度0.1mm，角度精度0.1°
l 編碼器：在無二維碼區域，通過左右輪編碼器計算左右輪的實際位移，計算當前機器人坐標和角度，
引導機器人按照正確的方向和角度行駛，累計精度0.045mm
l 慣導：在無二維碼區域，通過累計加速度計算小車的實際位移，累計精度隨時間漂移，主要在機器
人打滑情況下進行方向和角度的引導作用，精度低於編碼器。

AGV性能指標：

參數	說明
AGV尺寸	980x800x290
搬運方式	頂升式
額定載荷	1000kg
導航方式	二維碼導航
動力電源	48V40AH 鋰離子電池
行駛方式	前進後退左轉右轉
行駛速度	0-60M/min
停車精度	±5mm
導航精度	±5mm
續航能力	≥8小時
報警形式	聲光報警
控製方式	PLC IPC
爬坡能力	3/100
充電方式	離線充電/自動充電
旋轉	360°
底盤	浮動兩輪差速減震
舉升麵積	舉升台麵大於托盤麵70%
速度	0.6~1.5m/s
加速度	≥0.3m/S²
朝向誤差	≤±1°
背負式停止誤差	≤±5mm
電池	鋰電池
電壓	48v
續航	≥8H
充電時間	≤3小時
相機像素	130W像素分辨率1024*1276；二維碼損壞15%以內
防靜電	永久防靜電
防腐處理	關鍵零部件熱處理，表麵防腐
耐壓	采用高強度部件，耐壓3.5kg
支撐材料	采用特殊工藝耐磨處理，零部件模塊化，更換容易
線路設計	線路無纏繞，分線設計
外觀	Logo可定製，噴塗材料符合環保要求無滲漏；外觀連接處緊密
電壓顯示報警功能	車體顯示電量；低於閾值自動充電；充電狀態AGV在係統中顯示
AGV具備語音報警功能	語音播放功能
具備車輛狀態顯示功能	AGV處於不同狀態，監控見麵可見
AGV通訊方式	Wifi
急停	急停按鈕、燈帶指示
運行穩定性	交通管製實現所有AGV無碰撞、運行穩定

參數管理係統：

名稱	地址	初始值（十進製）	域說明
AGV_CMD_CANCEL	0xf1008	0	寫1清空當前任務序列，並停止當前執行的任務
FORCE_HOLD	0xf1010	0	1：暫停當前執行的任務 0：取消暫停當前執行的任務
MOVE_HIGH_TAR_SPEED	0xf1014	800	直行高速度，單位mm
MOVE_LOW_TAR_SPEED	0xf1018	300	直行低速度，單位mm
TURN_HIGH_TAR_SPEED	0xf101c	350	旋轉高速度，單位mm
TURN_LOW_TAR_SPEED	0xf1020	200	旋轉低速度，單位mm
TURN_SPEED_DOWN_POINT	0xf1024		旋轉降速位置，單位：編碼器數量如果是激光雷達導航方式，為旋轉停止位置
TURN_TAR_DONE_DEG	0xf1028		旋轉提前停止角度，單位度
MOVE_DONE_WAIT_CYCLES	0xf102c		移動停止後的等待時間，單位8ns
MOVE_UP_ACC	0xf1030		移動加速加速度，單位mm/s^2
MOVE_DOWN_ACC	0Xf1034		移動減速度，單位mm/s^2
TURN_UP_ACC	0Xf1038		旋轉加速度
TURN_DOWN_ACC	0xf103c		旋轉減速度
BRAKE_DOWN_ACC	0xf1040		刹車減速度
PWM_LEN_MM	0xf1048		單位pwm脈衝對應的行駛距離，單位:mm*(1/65536)
ACC_TO_DRV_ADJUST_RATIO_COEF	0xf104c		速度加減速跟隨校準係數
BASE_DRV_HIGH_LEVEL_RATIO_INTIAL	0xf1050		行走電機基準初始驅動能力，滿載功率千分比
BASE_DRV_HIGH_LEVEL_RATIO_MAX	0xf1054		行走電機基準大驅動能力，滿載功率千分比
BASE_DRV_HIGH_LEVEL_RATIO_MIN	0xf1058		行走電機基準小驅動能力，滿載功率千分比
MOVE_TAR_DONE_PRE	0xf106C	23	直行結束提取刹車距離，單位mm
DOWN_DISTANCE_COEF	0xf1070	20	減速距離係數，單位1/16
MD_DISTANCE_MM	0xf1080	500	MD二維碼間距，單位mm
DIRECT_INV	0xf109c	1	行走電機旋轉反向
ROD_SENSOR0_INV	0xf1200		抬升電機用光電傳感器0有效電平值選擇
ROD_SENSOR1_INV	0xf1204		抬升電機用光電傳感器1有效電平值選擇
ROD_ACT_CMD0_ACT_DIRECT	0xf1208		抬升電機命令0（開蓋）電機旋轉方向選擇
ROD_ACT_CMD0_HALL_NUM	0xf120C		抬升電機命令0 大運轉HALL值數
ROD_ACT_CMD0_PULSE_8NS	0xf1210		抬升電機命令0驅動能力
ROD_ACT_CMD0_STOP_MODE	0xf1250		抬升電機命令0停止條件選擇： 0：電機旋轉一定的hall值後停止 1：電機旋轉一定的hall值後停止或傳感器觸發停止條件
ROD_ACT_CMD1_ACT_DIRECT	0xf1218		抬升電機命令1（關蓋）電機旋轉方向選擇
ROD_ACT_CMD1_HALL_NUM	0xf121C		抬升電機命令1 大運轉HALL值數
ROD_ACT_CMD1_PULSE_8NS	0xf1220		抬升電機命令1驅動能力
ROD_ACT_CMD1_STOP_SENSOR_INDEX	0xf1224		抬升電機命令1停止用傳感器選擇： 2：光電/5v傳感器0 3：光電/5v傳感器1
ROD_ACT_CMD1_STOP_MODE	0xf1254		抬升電機命令1停止條件選擇： 0：電機旋轉一定的hall值後停止 1：電機旋轉一定的hall值後停止或傳感器觸發停止條件
UP_ADJ_CEN_EN	0xf1234		頂升小車頂升時，是否先校準中心位置
ROD_SENSOR_5V_24V	0xf1248		抬升傳感器的電壓選擇： 0:5v 1:24v
MD_DISTANCE_MM	0xf1300	0	光耦輸出的默認電平值
CAP_TURN_DIRECT_INV	0xF1500		回轉方向選擇，配置值0或1
CAP_LEFT_PWM_NUM	0XF1504		回轉跟隨左輪速度比例：配置值U(6,10)
CAP_TURN_PWM_ADJ_RATIO	0XF1508		回轉校正係數：1~16
CAP_TURN_PWM_NUM	0XF150C		回轉編碼器脈衝上限
CAP_TURN_PWM_RATIO	0XF1510		回轉電機驅動能力的默認值，單位千分之一
OPTO_OUT_SEL	0XF1600		光耦輸出功能選擇： 0：命令序列控製 1：頂升搬運機器人光耦輸出（控製的4個光耦功能分別為：1組藍色光控製，2組黃色轉向燈控製，1組充電開關控製。
BATTERY_CHARGING	0XF1700		充電開關：光耦輸出，電平0/1
cap_turn_en	0X f1520		回轉機構是否啟動： 1：當滿足如下條件是，回轉機構啟動： a) 當前處於頂升機已經升起狀態 b) AGV進行原地旋轉 0：回轉機構任何情況都不啟動

機器人運轉狀態分析係統：

機器人運轉狀態分析係統，主要完成如下分析：
1、機械損耗分析
2、機械異常分析
3、運轉能耗分析

機械損耗分析
通過對每台AGV上報的能效比進行統計，判斷是否機械磨損達到臨界值，從而提前提醒維護保養。其主要分析的信息如下所示：

機械損耗分析信息

項目	說明	信息
LEFT_MOTOR_POWER_RATIO	左輪電機功率	左輪驅動模組是否需要維護
LEFT_MOTOR_SPEED	左輪電機旋轉速度	左輪驅動模組是否需要維護
RIGHT_MOTOR_POWER_RATIO	右輪電機功率	右輪驅動模組是否需要維護
RIGHT _MOTOR_SPEED	右輪電機旋轉速度	右輪驅動模組是否需要維護
UP_MOTOR_POWER_RATIO	頂升電機功率	頂升驅動模組是否需要維護
UP_MOTOR_SPEED	頂升電機頂升速度	頂升驅動模組是否需要維護
TURN_MOTOR_POWER_RATIO	回轉電機功率	回轉驅動模組是否需要維護
TURN_MOTOR_SPEED	回轉電機回轉速度	回轉驅動模組是否需要維護

機械異常分析
通過對每台AGV上報的堵轉狀態，確定是否有異物卷入運動部件中造成堵轉。

項目	說明	錯誤編號
LEFT_MOTOR_STALL	左輪電機堵轉	0x50
RIGHT_MOTOR_STALL	右輪電機堵轉	0x51
UP_MOTOR_STALL	頂升電機堵轉	0x52
TURN_MOTOR_STALL	回轉電機堵轉	0x53

運轉能耗分析

項目	說明	信息
WALKING_DISTANCE	行走裏程	電池是否需要保養
POWER_RATIO	電池耗電比例	電池是否需要保養

AGV軟件係統調度功能：

序號	功能名稱	功能概述
1	地圖創建	支持： 1、二維碼導航地圖創建
2	機器人 Server配置	支持： 1、機器人參數配置 2、啟動係統
3	機器人實時監控	支持： 1、實時狀態監控 2、執行任務監控
4	路徑自動規劃	支持： 1、路徑自動規劃
5	自動防碰撞	支持： 1、路口交通自動管製 2、追尾碰撞自動管製
6	業務係統對接	支持： 1、 WCS係統 2、 MES係統 3、 WMS係統 4、 ERP係統
7	1+1備份	支持： 1+1主備互為備份，自動切換
8	對外API接口	支持： 1、查詢設備狀態 2、命令序列下發 3、係統重啟

安全保障

機器人係統，具有多方麵的安全保障，包括如下部分：
1、防碰撞
障礙物傳感器：能檢測到AGV小車前進方向0-270°範圍內的障礙物（距離0-4M可調可使用軟件編寫），反應時間小於50ms。
當檢測到障礙物時AGV會停止並報警提示要移開障礙物，當障礙物移開後，AGV 小車自動啟動。
防撞機構：假如激光障礙傳感器失靈，當AGV碰到障礙物時，機械防撞裝置啟動，AGV會立刻停止不動，當把障礙物移開後，
AGV需要人工啟動。機械保護裝置有足夠的機械強度，小車防撞觸發後，不對機構造成任何損傷。
2、急停按鈕
AGV係統在突發異常狀況下，按下急停開關，AGV會立即停止。
3、聲光警示
小車正常行駛過程中，白色燈帶打開，醒目美觀小車正常行駛過程中，小車伴隨悠揚音樂，該功能可選
4、異常保護
出軌保護：AGV控製器實時通過定位相機、編碼器、慣導器件判斷機器人是否出軌達到閾值，當超過出軌閾值，立即停止AGV。
電機堵轉保護：當檢測到不明物體纏繞運動部件、阻礙電機正常工作，立即停止所有驅動係統，報警提示。
5、預警
二維碼地標異常報警：二維碼鋪設偏移過大、二維碼破損，可能會影響AGV的正常運轉，係統報警進行修正。
機械磨損預警：通過對每台AGV上報的能效比進行統計，判斷是否機械磨損達到臨界值，從而提前提醒維護保養。
6、服務器1+1備份
調度係統為1+1備份冗餘，當生產服務器宕機自動切換至備用服務器，任務繼續執行。

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