【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 見(jiàn)《淮南市物流自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)建設(shè)可行性報(bào)告》 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 7 自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)參數(shù)設(shè)計(jì) 根據(jù)倉(cāng)庫(kù)特點(diǎn)以及貨物要求采用倉(cāng)庫(kù)分離式建筑形式，降低倉(cāng)庫(kù)建設(shè)成本。 貨位數(shù)計(jì)算 根據(jù)物流貨物實(shí)際考察結(jié)果，貨物平均尺寸 40mm 30mm 15mm，存儲(chǔ)量 98000 件，設(shè)計(jì)貨箱尺寸 1m 1m 1m，每個(gè)貨箱可裝載 36 件貨物，貨位數(shù)即為 2700 個(gè)。 立體倉(cāng)庫(kù)布局 由于倉(cāng)庫(kù)貨位數(shù) 2700 個(gè)，設(shè)計(jì)巷道數(shù)為 5 個(gè)，所以立體貨架為 2 5=10 排，立體貨架為 9 層，故列數(shù)為 2700247。（ 10 9） =30 列，此立體倉(cāng)庫(kù)的總體參數(shù)為： 10 排， 9層， 30列， 5 個(gè)巷道，共計(jì) 2700 個(gè)貨位。 倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)區(qū)的總體尺寸 設(shè)計(jì)立體倉(cāng)庫(kù)的貨箱尺寸為 1m 1m 1m，要求貨箱和貨架在高度方向的凈空間未100mm，長(zhǎng)度方向的凈空間為 50mm，寬度方向前后凈空間為 50mm，巷道式堆 垛機(jī)寬度為，安全間隙為左右各 500mm，則：貨格的高度為： 1000+100=1100mm 貨格的寬度為： 1000+50 2=1100mm 貨格的寬度為： 1000+50 2=1100mm 每排貨架總高度為： 1100 29= 由于貨架為 30 列，故每排貨架的長(zhǎng)度為： 1100 30=33m，每排貨架高度 900m，則巷道寬度為：堆垛機(jī) +左右間隙 =1200+500 2=。該倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)區(qū)的總體尺寸為：總長(zhǎng) 33m，總高 ，總寬為 5 個(gè)，巷道寬度 +10 排貨架寬度 =5 + 10=22m，即 總體尺寸為： 33m 22m 。 8 自動(dòng)導(dǎo)引小車（ AGV）設(shè)計(jì) 緒論 概述 自動(dòng)導(dǎo)引小車（ Automatic Guided Vehicle， AGV）是指有電磁式或光學(xué)式自動(dòng)導(dǎo)引裝置，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序，通過(guò)車上的傳感器確定小車的具體位置信息，沿著預(yù)定的行駛路徑自動(dòng)行駛的搬運(yùn)小車。自動(dòng)導(dǎo)引小車一般以蓄電池為動(dòng)力源，同時(shí)車上配備非接觸導(dǎo)向引導(dǎo)裝置、自動(dòng)尋址裝置的無(wú)人運(yùn)輸車。自動(dòng)導(dǎo)引小車作為一種簡(jiǎn)易移動(dòng)搬運(yùn)機(jī)器人，主要用于自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)、柔性生產(chǎn)線，作為搬運(yùn)設(shè)施使用。 國(guó)內(nèi)外 AGV 發(fā)展情況 20世紀(jì) 50 年代第一輛自動(dòng)導(dǎo)引小車在美國(guó)研制成功。經(jīng)過(guò) 10 年多發(fā)展，由于當(dāng)時(shí)安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 美國(guó)工人對(duì)于 AGV 的抵制使得發(fā)展受阻。不過(guò)由于歐洲托盤系統(tǒng)的完善和標(biāo)準(zhǔn)化，歐洲對(duì)于 AGV 的研究迅速發(fā)展。到 70 年代的時(shí)候，歐洲已經(jīng)有了 4800 多輛自動(dòng)導(dǎo)引小車。自動(dòng)導(dǎo)引車系統(tǒng) （ AGVS） 在 60年代從自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)進(jìn)入到柔性加工系統(tǒng) (FMS)，這一改進(jìn)使得自動(dòng)導(dǎo)引小車系統(tǒng)得到快速發(fā)展。 10 多年以后 AGV 作為生產(chǎn)組成部分的一個(gè)重要環(huán)節(jié)進(jìn)入了生產(chǎn)系統(tǒng)， 使 AGV 得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在汽車制造業(yè)。 我國(guó)對(duì) 于 AGV的 發(fā)展 較晚， 20 世紀(jì) 70年代才由北京起重機(jī)械研究所研制出第一臺(tái)電磁導(dǎo)引定點(diǎn)通 信的 AGV。直 到 21 世紀(jì)出才由昆明船舶設(shè)備集團(tuán)有限公司研制出首套投入生產(chǎn)的激光導(dǎo)引無(wú)人車系統(tǒng)。目前，我國(guó)對(duì)于 AGV 的研究技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越成熟，自動(dòng)導(dǎo)引車和自動(dòng)導(dǎo)引車系統(tǒng)也得到了廣泛使用。 AGV 的特點(diǎn) AGV 的特點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面： （ 1）無(wú)人駕駛： AGV 上由于裝有自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)，因此可以實(shí)現(xiàn)在沒(méi)有人工引航的情況準(zhǔn)確地按照預(yù)定軌跡自動(dòng)行駛，將貨物運(yùn)送到目的地。 （ 2）柔性化： AGV具有很高地自動(dòng)化水平，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了智能化，因 此 AGV 可以根據(jù)倉(cāng)庫(kù)倉(cāng)儲(chǔ)貨位的要求、生產(chǎn)工藝流程等的改變而靈活方便地改變的行使路徑，高效地實(shí)現(xiàn)柔性制造生產(chǎn)，同時(shí)與傳統(tǒng)的輸送帶和剛性的傳送帶相比，由于路徑改變所消耗的費(fèi)用會(huì)降低很多。 （ 3）自動(dòng)化：一般情況下 ,自動(dòng)導(dǎo)引小車都配備有自動(dòng)裝卸裝置，因此可以與其它物流設(shè)備方便地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)銜接，實(shí)現(xiàn)了貨物在裝卸與搬運(yùn)過(guò)程中的的無(wú)人操作，實(shí)現(xiàn)了全過(guò)程的自動(dòng)化。 （ 4）安全可靠： AGV 可以裝備多種聲光報(bào)警系統(tǒng)，在碰撞到障礙物之前就能通過(guò)車載障礙探測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)探測(cè)并及時(shí)停車，同時(shí)在多輛 AGV 在某一區(qū)域內(nèi)交叉運(yùn)行時(shí)，具備避免 相互碰撞的能力。因此，自動(dòng)導(dǎo)引車系統(tǒng)比其它物料搬運(yùn)系統(tǒng)更安全可靠。 （ 5）清潔無(wú)污染：由于 AGV 采用自帶蓄電池作為動(dòng)力源，具有清潔生產(chǎn)的特點(diǎn)，同時(shí)運(yùn)行過(guò)程中無(wú)噪聲、無(wú)污染，適用于對(duì)環(huán)境要求較高的的場(chǎng)所。 （ 6）投資成本大：自動(dòng)導(dǎo)引小車系統(tǒng)與其它物料輸送方式相比，在初期需要巨大的投資，不過(guò)一旦投資建成，對(duì)于有大批量搬運(yùn)要求的情況可以大幅度降低運(yùn)行費(fèi)用，尤其實(shí)在工位較多或者產(chǎn)品類型較多時(shí)。 自動(dòng)導(dǎo)引小車 （ AGV）類型選擇 自動(dòng)導(dǎo)引小車類型 （ 1）按照自動(dòng)導(dǎo)引小車的外形可以分為以下 5 種： 1）托盤 式 AGV：托盤式 AGV 應(yīng)用廣泛，主要用 來(lái)搬運(yùn)托盤。托盤可以采用不同的已在裝置移動(dòng)托盤，例如托輥、鏈條、升降架，或者采用手動(dòng)搬運(yùn) 。托盤式 AGV 主安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 要 適用于搬運(yùn)系統(tǒng)中地面高度的兩點(diǎn)間的搬運(yùn)。 AGV 可以完成取貨、卸貨，完成指定工作后回到待機(jī)點(diǎn)等待下一個(gè)控制命令。一般托盤式 AGV搬 運(yùn)重量可達(dá) ~，直線行走速度可達(dá) 60m/min，轉(zhuǎn)彎速度為直線行走速度的一半左右。此類 AGV采用的蓄電池容量為 210~400Ah， 2）牽 引式 AGV：最早使用的自動(dòng)導(dǎo)引小車是牽引式 AGV。牽引式 AGV 由兩 部分組成，包括牽引車和掛車。牽引車的作用是拖動(dòng)掛車，貨物則放在掛車上，一般采用多個(gè)掛車。牽引 式 AGV的 拖動(dòng)能力（即掛車載重）為 2~20t，電機(jī)功率一般為 ~10kw，動(dòng)力源采用容量為 300~1000Ah 的蓄電池。行走速度可達(dá) 60~100m/min。牽引式 AGV 一般用于大批或中等運(yùn)輸量。 3）單元載荷式 AGV：根據(jù)不同的用途需求和載荷大小，單元載荷式 AGV 分為 不同的形式。一般用于要求行走速度較快，搬運(yùn)距離較短的情形。常用的單元載荷式 AGV載荷為 ~5t，行走速度為 30~80m/min。單云載荷 式 AGV 適合用于搬運(yùn)面積較大、重量較重的貨物。 4）叉 車式 AGV：叉車式 AGV 由于 不需要復(fù)雜的移栽裝置就能方便有效地與自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)里的其他搬運(yùn)設(shè)備銜接，實(shí)現(xiàn)貨物的轉(zhuǎn)移、搬運(yùn)。為了避免貨叉與其他設(shè)備地碰撞，需要加裝檢知器。貨叉可以根據(jù)貨物的不同形狀采用不同形式。一 般叉車式AGV 有效載荷為 2~3t，物品提升高度為 3~4m。另一方面，為了保 持 AGV 行走的穩(wěn) 定性，搬運(yùn)過(guò)程速度不能太快。 5）輕 便式 AGV：隨著輕便型載荷用途的日益廣泛開(kāi)發(fā)了輕便型 AGV。輕便型 AGV由于結(jié)構(gòu)輕便簡(jiǎn)單，使用非常廣泛，同時(shí)價(jià)格相對(duì)也較低。 圖 81自動(dòng)導(dǎo)引小車類型 （ 2） 按照有無(wú)軌道分為有軌和無(wú)軌。 所謂有軌是指有地面或空間的機(jī)械式導(dǎo)向軌道。地面有軌小車結(jié)構(gòu)牢固，承載力大，安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 造價(jià)低廉，技術(shù)成熟，可靠性好，定位精度高。地面有軌小車多采用直線或環(huán)線雙向運(yùn)行，廣泛應(yīng)用于中小規(guī)模的箱體類工件 FMS 中。高架有軌小車（空間導(dǎo)軌）相對(duì)于地面有軌小車，車間利用率高，結(jié)構(gòu)緊湊，速度高，有利于把人和輸送裝置的活動(dòng)范圍分開(kāi)，安全性好，但承載力小。有軌小車由于需要機(jī)械式導(dǎo)軌，其系統(tǒng)的變更性不夠理想。 無(wú)軌小車是一種利用微機(jī)控制的，能按照一定的程序自動(dòng)沿規(guī)定的引導(dǎo)路徑行駛，并具有停車選擇裝置、安全保護(hù)裝置以及各種移載裝置的輸送小車。 AGV的類型 AGV的應(yīng)用 1. 電磁感應(yīng)引導(dǎo)式 AGV 1．倉(cāng)儲(chǔ)業(yè) 2. 激光引導(dǎo)式 AGV 2．制造業(yè) 3. 視覺(jué)引導(dǎo)式 AGV 3．郵局、圖書館、港口碼頭 4．鐵磁陀螺慣性引導(dǎo)式 AGV 4．煙草、醫(yī)藥、食品、化工 5．光學(xué)引導(dǎo)式 AGV 5．危險(xiǎn)場(chǎng)所和特種行業(yè) 表 資料來(lái)源：百度文庫(kù) 類型選擇 根據(jù)上述的介紹以及物流自動(dòng)化立體 倉(cāng)庫(kù)的現(xiàn)狀選擇無(wú)軌導(dǎo)引托盤式自動(dòng)導(dǎo)引小車。因?yàn)樵摷夹g(shù)較為成熟，同時(shí)不僅能很好地實(shí)現(xiàn)物流貨品的存儲(chǔ)而且效率較高。 AGV 的基本組成及設(shè)計(jì) 通常情況 下， AGV 主要由車體、能源 儲(chǔ)存部分、轉(zhuǎn)向與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、安全裝置、通信與控制系統(tǒng)、導(dǎo)引系統(tǒng)組成。 圖 82 AGV 的基本組成 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 車體及設(shè)計(jì) 車體是 裝配 AGV 其他零部件的主要職稱裝置，主要包括底盤、車架、車輪、殼體和控制室等?？紤]到無(wú)人操作等原因，車體通常都具有無(wú)人駕駛與自動(dòng)作業(yè)的特殊要求。車架通常采用鋼構(gòu)件焊接而成，為減輕重量，有時(shí)也采用鋁合金制作。 為了降低重心，增加 AGV 的穩(wěn)定性，車體底盤一般建在大塊鋼板上。同時(shí)考慮到 AGV 運(yùn)行過(guò)程中可能出現(xiàn)故障導(dǎo)致與其他設(shè)施或者人碰撞，車身外表應(yīng)不得有尖角或凸起部分。 考慮到車體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，所以車架整體采用壓力鑄造。 能源儲(chǔ)存裝置及選擇 AGV采用蓄電池作為能源儲(chǔ)存裝置。蓄電池的選用需要考慮 AGV 的 功率大小、體積、充電時(shí)間和充電方式以及維護(hù)的難易程度。通常情況下選用 24V 或者 48V 直流蓄電池。由于工作時(shí)間地原因，需要蓄電池可以滿足 8小時(shí)以上的工作需要，而對(duì)于兩班制的情況要求能滿足 17小時(shí)以上的工作要求。 AGV的充電方式常用的有自動(dòng)充電和人工充電兩種方式。人工充電是指當(dāng) AGV 需要充電時(shí)，由控制中心指揮， AGV駛向充電區(qū)域，由專職人員完成 AGV 與充電器間的電路連接。充電完成后，人工脫離電路連接。而自動(dòng)充電是指當(dāng) AGV 需要充電時(shí)自動(dòng)向地面控制中心發(fā)出充電請(qǐng)求，由控制中心指揮駛向充電區(qū)域，利用車上攜帶的充電連接器與充電系統(tǒng)連接完成充電。充電結(jié)束后， AGV 自動(dòng)脫離充電系統(tǒng)。 選擇人工充電方式，降低 AGV 的設(shè)計(jì)成本，同時(shí)便于 AGV 的工作。利用專人負(fù)責(zé)AGV 的充電工作。 轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及選擇 AGV 的 轉(zhuǎn)向和 驅(qū)動(dòng)通常采用電氣方式實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、自動(dòng)導(dǎo)向和轉(zhuǎn)彎。通常由驅(qū)動(dòng)輪、從動(dòng)輪以及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)構(gòu)成，采用 3 輪、 4 輪或者 6 輪。 3 輪結(jié)構(gòu)采用前輪轉(zhuǎn)向和驅(qū)動(dòng)，而 4 輪和 6 輪一般采用雙輪驅(qū)動(dòng)、差速轉(zhuǎn)向或者獨(dú)立轉(zhuǎn)向的方式。為 了提到AGV 的轉(zhuǎn)彎精度通常驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向電機(jī)都采用直流伺服電機(jī)。 (a)中間輪驅(qū)動(dòng) （ b)差速轉(zhuǎn)向 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 (c)前輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向 (d)前后輪驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向 圖 83 AGV常用的驅(qū)動(dòng)方 式 對(duì)比上述驅(qū)動(dòng)方式，選擇 4輪差速轉(zhuǎn)向方式。因?yàn)?3輪相對(duì) 4輪穩(wěn)定性較差，而 6輪驅(qū)動(dòng)方式多了 2個(gè)車輪又提高了設(shè)計(jì)成本，綜合成本以及 AGV功能要求選擇 4輪差速轉(zhuǎn)向方式 傳感器接受 信號(hào)判斷位置達(dá)到要求位置利用兩獨(dú)立電機(jī) 以差速方式驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向 圖 84差速型轉(zhuǎn)間流程圖 控制與通信系統(tǒng) 工作過(guò)程中， AGV需要通過(guò)通信系統(tǒng)從主控計(jì)算機(jī)接收指令并報(bào)告自己工作狀況。而主控計(jì)算機(jī)則收集 AGV發(fā)回的信息并且監(jiān)視其工作情況，同時(shí)下達(dá)命令。 AGV配備有車載計(jì)算機(jī)，控制自身地工作。一般采用 PLC或單片機(jī) 實(shí)現(xiàn)，它是 AGV行駛和工作的控制中樞。主要完成的功能有：接收主控計(jì)算機(jī)下達(dá)的命令、任務(wù)；向主控計(jì)算機(jī)報(bào)告AGV的自身工作狀況，如 AGV的位置、行駛速度、方向等。車載控制系統(tǒng)是 AGV的核心部分，一般由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、操作面板及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成 .計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可采用 PLC、單片機(jī)及工控機(jī)等。導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)導(dǎo)航方式不同可分為電磁導(dǎo)航、磁條導(dǎo)航、激光導(dǎo)航和慣性導(dǎo)航等不同形式 .通過(guò)導(dǎo)航系統(tǒng)能使 AGV確定其自身位置，并能沿正確的路徑行走。通訊系統(tǒng)是 AGV和控制臺(tái)之間交換信息和命令的橋梁，由于無(wú)線電通訊具 有不受障礙物阻擋的特點(diǎn)，一般在控制臺(tái)和 AGV之間采用無(wú)線電通訊，而在 AGV和移載設(shè)備之間為了定位精確采用光通訊 .操作面板的功能主要是在 AGV安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 調(diào)試時(shí)輸入指令，并顯示有關(guān)信息，通過(guò) RS232接口和計(jì)算機(jī)相連接。通常 AGV小車與主控計(jì)算機(jī)通過(guò)無(wú)線電通信，或通過(guò)線路埋設(shè)的帶線進(jìn)行感應(yīng)通信，也可以通過(guò)紅外激光實(shí)現(xiàn)。固定路徑 AGV多采用埋在地槽你的通信線纜或固定位置的紅外線裝置進(jìn)行通信，而自由路徑 AGV多采用無(wú)線電通信。 導(dǎo)引系統(tǒng)及導(dǎo)引方式 選擇 導(dǎo)引部分是 AGV的關(guān)鍵部分， AGV需要實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛的情況下選擇合 理路線，這需要依靠導(dǎo)引系統(tǒng)的導(dǎo)引，從而實(shí)現(xiàn)沿一定的路線自動(dòng)行駛 。 固定路線的導(dǎo)引方式有電磁制導(dǎo)方式、光學(xué)控制帶制導(dǎo)方式、激光制導(dǎo)方式和超聲波制導(dǎo)方式。 (1)電磁制導(dǎo)方式 該方法需在 AGV 行走的路線下埋設(shè)專用的電纜線，通以低頻正弦波電流，從而在電纜周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)。 AGV上的電磁感應(yīng)傳感器檢測(cè)到磁場(chǎng)強(qiáng)度，在小車沿線路行走時(shí)，輸出磁場(chǎng)強(qiáng)度差動(dòng)信號(hào)，車上控制器根據(jù)該信號(hào)進(jìn)行糾偏控制。該方法可靠性高，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，是目前最為成熟且應(yīng)用最廣的導(dǎo)引方式。它的主要缺點(diǎn)是 :AGV路徑改變很困難，而且埋線對(duì)地面要求較高。 (2)光學(xué)控制帶