带路径规划系统的自动引导车助力实现仓储物流的优化--控制网



带路径规划系统的自动引导车助力实现仓储物流的优化
企业:德国倍福自动化有限公司 日期:2019-07-30
领域: 点击数:582

America in Motion公司的结构紧凑且坚固耐用的AGV小车可以在仓库应用中来回移动产品,只需很少或者根本不需要操作人员干预

曾经只能在科幻小说中看到的自动引导车(AGV)现如今已经成为现实,比如仓储物流中使用的自动引导车。America inMotion公司又取得了一项新的突破,为运输车辆配备了革命性的路径规划系统,推出了最新的iBOT系列。

America inMotion(AIM)公司位于美国北卡罗来纳州夏洛特市,是一家专业生产AGV系统的制造商,他们可以根据客户仓储、物流及分配应用方面的具体需求提供定制的自动化解决方案。AIM公司CEO TommyHessler解释说道:“由于每辆AGV小车的安装需求都非常多样化,我们的团队会特别小心地引导客户完成整个过程,找到最适合他们的自动化需求的解决方案。”

AGV小车属于自主移动机器人,它们沿着布置在地板上的标记或导线自动行驶,或者使用视觉导航、磁导航或激光导航。在工业应用中,它们最常用于在工厂或仓库中运送物料,适合用于完成各种任务。无论是搬运产品、递送邮件还是执行其它自动化作业,几乎可以无限次地配置这些强大而灵活的机器。

iBOT优化仓库物流

大约三年前,美国一家领先的家居装饰零售商与AIM进行了合作接洽,使用一套专为他们的新仓储运输中心量身定制的AGV系统扩展他们的配送设施。公司指定使用具有叉车所有典型功能(如前进、转向和桅杆控制)的机械平台。传统的AGV自动化系统并不具备完成这些任务所需的灵活性和可靠操作,因此AIM找到了倍福,使用基于PC的控制系统来开发iBOT。它利用卡尔曼滤波和测距法进行导航,并使用Dijkstra算法找到两个节点之间最短路径。

iBOT完全自主行驶,执行指令只需极少的操作输入。这看似简单,其实并不简单,因为托盘的性质因操作而异。Hessler解释道:“你可以想像,人们不会购买一整个托盘的产品。每个托盘内都会包含不同的产品组合,因此每个托盘的尺寸和重量也会不断变化。小车拾起装好的托盘并将其运送到其中一个缠膜机中,将其放下,在此期间,AGV小车会自动避免碰到仓库货架、工作人员和其它七辆AGV小车。”
这个项目的规模相当大,可以说是一项十分艰巨的任务,1200英尺长的仓库需要映射成千上万的位置,并且系统可以跟踪托盘上的订单号和各个产品,同时将这些信息发回给中央计算机进行采集和监控。更为复杂的是,AGV车队一次会收到约80个订单,因此通过最小化行驶距离和行驶时间来优化AGV小车的运行也是十分重要的。

使用基于PC的控制技术实现AGV小车的趋势设置自动化

iBOT的HMI使用的是安装有TwinCAT软件的倍福CP6606面板型PC。此外,四台防护等级为IP65的19英寸不锈钢面板型PC安装在家居装饰零售商的配送设施四周各处。每台设备显示8辆AGV小车的位置和流量统计信息,并跟踪它们的性能表现、每小时负载以及任何错误或性能不足之处。

在AGV小车发展历程中的大部分时间里,都由运行某种路径规划算法的专用硬编码系统来实现机器人系统的运动控制。编程和调试这些小车是一个耗时耗力的过程,而且如果出现错误或其它系统问题,最终用户的工作人员排除故障的成本会很高且困难重重。Tommy Hessler解释说道:“大多数最终用户都有经验来解决AGV小车上出现的任何机械或电气问题,但是在控制方面,他们常常别无选择,只能依靠供应商支持。基于标准组件的工业PC平台的实施让我们现在拥有了突破这一障碍的AGV小车。这是将AGV小车定位为主流物料搬运和物流解决方案迈出的巨大一步。此外,倍福控制组件的可扩展性帮助我们降低了成本,从而也帮助我们的客户降低了成本。”

America in Motion公司的AGV小车iBOT的“发动机罩内部结构”揭示了节省空间、高效的车载控制架构设计

传统的车载导航系统使用激光传感器和算法来确定小车相对于仓库中的障碍物的X、Y和T(角度)坐标。在iBOT中,此功能可以通过TwinCAT软件和EtherCAT实时实现。TwinCAT TCP/IP服务器在AGV小车和最终用户企业网络之间提供通信层,便于实现控制器与车载第三方导航系统组件之间的连接。控制器的处理过程对时间要求特别严格,因为导航系统需要随时知道小车在何处,以避免小车碰撞而损坏产品。

种类繁多的EtherCATI/O端子模块为AGV小车提供了快速车载通信。Hessler在谈及速度提高带来的好处时说道:“在保持低延迟的同时,继续向导航系统下达指令需要稳健的、高吞吐量的传输方法,而EtherCAT在速度方面占据领先地位。”倍福的I/O系统也可以灵活地通过CANopen端子模块EL6751和RS422端子模块EL6021(用作路由回导航控制器的接口)与非EtherCAT设备通信。除此之外,IO-Link端子模块EL6224用于与AGV叉车桅杆上的高度传感器通信。Hessler强调:“精度是高度传感器的关键。例如,叉车叉齿可能需要升高30多英尺才能到达位于货架上的托盘。哪怕只是1%或2%的偏差也足以导致完全错过托盘,这在对时间要求严格的应用中是完全不能接受的。”

摘自《自动化博览》2019年7月刊

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