America in Motion公司的結(jié)構(gòu)緊湊且堅(jiān)固耐用的AGV小車(chē)可以在倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用中來(lái)回移動(dòng)產(chǎn)品，只需很少或者根本不需要操作人員干預(yù)

曾經(jīng)只能在科幻小說(shuō)中看到的自動(dòng)引導(dǎo)車(chē)（AGV）現(xiàn)如今已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，比如倉(cāng)儲(chǔ)物流中使用的自動(dòng)引導(dǎo)車(chē)。America inMotion公司又取得了一項(xiàng)新的突破，為運(yùn)輸車(chē)輛配備了革命性的路徑規(guī)劃系統(tǒng)，推出了最新的iBOT系列。

America inMotion（AIM）公司位于美國(guó)北卡羅來(lái)納州夏洛特市，是一家專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)AGV系統(tǒng)的制造商，他們可以根據(jù)客戶倉(cāng)儲(chǔ)、物流及分配應(yīng)用方面的具體需求提供定制的自動(dòng)化解決方案。AIM公司CEO TommyHessler解釋說(shuō)道：“由于每輛AGV小車(chē)的安裝需求都非常多樣化，我們的團(tuán)隊(duì)會(huì)特別小心地引導(dǎo)客戶完成整個(gè)過(guò)程，找到最適合他們的自動(dòng)化需求的解決方案。”

AGV小車(chē)屬于自主移動(dòng)機(jī)器人，它們沿著布置在地板上的標(biāo)記或?qū)Ь€自動(dòng)行駛，或者使用視覺(jué)導(dǎo)航、磁導(dǎo)航或激光導(dǎo)航。在工業(yè)應(yīng)用中，它們最常用于在工廠或倉(cāng)庫(kù)中運(yùn)送物料，適合用于完成各種任務(wù)。無(wú)論是搬運(yùn)產(chǎn)品、遞送郵件還是執(zhí)行其它自動(dòng)化作業(yè)，幾乎可以無(wú)限次地配置這些強(qiáng)大而靈活的機(jī)器。

iBOT優(yōu)化倉(cāng)庫(kù)物流

大約三年前，美國(guó)一家領(lǐng)先的家居裝飾零售商與AIM進(jìn)行了合作接洽，使用一套專(zhuān)為他們的新倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸中心量身定制的AGV系統(tǒng)擴(kuò)展他們的配送設(shè)施。公司指定使用具有叉車(chē)所有典型功能（如前進(jìn)、轉(zhuǎn)向和桅桿控制）的機(jī)械平臺(tái)。傳統(tǒng)的AGV自動(dòng)化系統(tǒng)并不具備完成這些任務(wù)所需的靈活性和可靠操作，因此AIM找到了倍福，使用基于PC的控制系統(tǒng)來(lái)開(kāi)發(fā)iBOT。它利用卡爾曼濾波和測(cè)距法進(jìn)行導(dǎo)航，并使用Dijkstra算法找到兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間最短路徑。

iBOT完全自主行駛，執(zhí)行指令只需極少的操作輸入。這看似簡(jiǎn)單，其實(shí)并不簡(jiǎn)單，因?yàn)橥斜P(pán)的性質(zhì)因操作而異。Hessler解釋道：“你可以想像，人們不會(huì)購(gòu)買(mǎi)一整個(gè)托盤(pán)的產(chǎn)品。每個(gè)托盤(pán)內(nèi)都會(huì)包含不同的產(chǎn)品組合，因此每個(gè)托盤(pán)的尺寸和重量也會(huì)不斷變化。小車(chē)拾起裝好的托盤(pán)并將其運(yùn)送到其中一個(gè)纏膜機(jī)中，將其放下，在此期間，AGV小車(chē)會(huì)自動(dòng)避免碰到倉(cāng)庫(kù)貨架、工作人員和其它七輛AGV小車(chē)。”
這個(gè)項(xiàng)目的規(guī)模相當(dāng)大，可以說(shuō)是一項(xiàng)十分艱巨的任務(wù)，1200英尺長(zhǎng)的倉(cāng)庫(kù)需要映射成千上萬(wàn)的位置，并且系統(tǒng)可以跟蹤托盤(pán)上的訂單號(hào)和各個(gè)產(chǎn)品，同時(shí)將這些信息發(fā)回給中央計(jì)算機(jī)進(jìn)行采集和監(jiān)控。更為復(fù)雜的是，AGV車(chē)隊(duì)一次會(huì)收到約80個(gè)訂單，因此通過(guò)最小化行駛距離和行駛時(shí)間來(lái)優(yōu)化AGV小車(chē)的運(yùn)行也是十分重要的。

使用基于PC的控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)AGV小車(chē)的趨勢(shì)設(shè)置自動(dòng)化

iBOT的HMI使用的是安裝有TwinCAT軟件的倍福CP6606面板型PC。此外，四臺(tái)防護(hù)等級(jí)為IP65的19英寸不銹鋼面板型PC安裝在家居裝飾零售商的配送設(shè)施四周各處。每臺(tái)設(shè)備顯示8輛AGV小車(chē)的位置和流量統(tǒng)計(jì)信息，并跟蹤它們的性能表現(xiàn)、每小時(shí)負(fù)載以及任何錯(cuò)誤或性能不足之處。

在AGV小車(chē)發(fā)展歷程中的大部分時(shí)間里，都由運(yùn)行某種路徑規(guī)劃算法的專(zhuān)用硬編碼系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制。編程和調(diào)試這些小車(chē)是一個(gè)耗時(shí)耗力的過(guò)程，而且如果出現(xiàn)錯(cuò)誤或其它系統(tǒng)問(wèn)題，最終用戶的工作人員排除故障的成本會(huì)很高且困難重重。Tommy Hessler解釋說(shuō)道：“大多數(shù)最終用戶都有經(jīng)驗(yàn)來(lái)解決AGV小車(chē)上出現(xiàn)的任何機(jī)械或電氣問(wèn)題，但是在控制方面，他們常常別無(wú)選擇，只能依靠供應(yīng)商支持。基于標(biāo)準(zhǔn)組件的工業(yè)PC平臺(tái)的實(shí)施讓我們現(xiàn)在擁有了突破這一障礙的AGV小車(chē)。這是將AGV小車(chē)定位為主流物料搬運(yùn)和物流解決方案邁出的巨大一步。此外，倍福控制組件的可擴(kuò)展性幫助我們降低了成本，從而也幫助我們的客戶降低了成本。”

America in Motion公司的AGV小車(chē)iBOT的“發(fā)動(dòng)機(jī)罩內(nèi)部結(jié)構(gòu)”揭示了節(jié)省空間、高效的車(chē)載控制架構(gòu)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的車(chē)載導(dǎo)航系統(tǒng)使用激光傳感器和算法來(lái)確定小車(chē)相對(duì)于倉(cāng)庫(kù)中的障礙物的X、Y和T（角度）坐標(biāo)。在iBOT中，此功能可以通過(guò)TwinCAT軟件和EtherCAT實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。TwinCAT TCP/IP服務(wù)器在AGV小車(chē)和最終用戶企業(yè)網(wǎng)絡(luò)之間提供通信層，便于實(shí)現(xiàn)控制器與車(chē)載第三方導(dǎo)航系統(tǒng)組件之間的連接。控制器的處理過(guò)程對(duì)時(shí)間要求特別嚴(yán)格，因?yàn)閷?dǎo)航系統(tǒng)需要隨時(shí)知道小車(chē)在何處，以避免小車(chē)碰撞而損壞產(chǎn)品。

種類(lèi)繁多的EtherCATI/O端子模塊為AGV小車(chē)提供了快速車(chē)載通信。Hessler在談及速度提高帶來(lái)的好處時(shí)說(shuō)道：“在保持低延遲的同時(shí)，繼續(xù)向?qū)Ш较到y(tǒng)下達(dá)指令需要穩(wěn)健的、高吞吐量的傳輸方法，而EtherCAT在速度方面占據(jù)領(lǐng)先地位。”倍福的I/O系統(tǒng)也可以靈活地通過(guò)CANopen端子模塊EL6751和RS422端子模塊EL6021（用作路由回導(dǎo)航控制器的接口）與非EtherCAT設(shè)備通信。除此之外，IO-Link端子模塊EL6224用于與AGV叉車(chē)桅桿上的高度傳感器通信。Hessler強(qiáng)調(diào)：“精度是高度傳感器的關(guān)鍵。例如，叉車(chē)叉齒可能需要升高30多英尺才能到達(dá)位于貨架上的托盤(pán)。哪怕只是1%或2%的偏差也足以導(dǎo)致完全錯(cuò)過(guò)托盤(pán)，這在對(duì)時(shí)間要求嚴(yán)格的應(yīng)用中是完全不能接受的。”

摘自《自動(dòng)化博覽》2019年7月刊