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America in Motion公司的結構緊湊且堅固耐用的AGV小車可以在倉庫應用中來回移動產品，只需很少或者根本不需要操作人員干預
曾經只能在科幻小說中看到的自動引導車（AGV）現如今已經成為現實，比如倉儲物流中使用的自動引導車。America inMotion公司又取得了一項新的突破，為運輸車輛配備了革命性的路徑規劃系統，推出了最新的iBOT系列。
America inMotion（AIM）公司位于美國北卡羅來納州夏洛特市，是一家專業生產AGV系統的制造商，他們可以根據客戶倉儲、物流及分配應用方面的具體需求提供定制的自動化解決方案。AIM公司CEO TommyHessler解釋說道：“由于每輛AGV小車的安裝需求都非常多樣化，我們的團隊會特別小心地引導客戶完成整個過程，找到最適合他們的自動化需求的解決方案。”
AGV小車屬于自主移動機器人，它們沿著布置在地板上的標記或導線自動行駛，或者使用視覺導航、磁導航或激光導航。在工業應用中，它們最常用于在工廠或倉庫中運送物料，適合用于完成各種任務。無論是搬運產品、遞送郵件還是執行其它自動化作業，幾乎可以無限次地配置這些強大而靈活的機器。
iBOT優化倉庫物流
大約三年前，美國一家領先的家居裝飾零售商與AIM進行了合作接洽，使用一套專為他們的新倉儲運輸中心量身定制的AGV系統擴展他們的配送設施。公司指定使用具有叉車所有典型功能（如前進、轉向和桅桿控制）的機械平臺。傳統的AGV自動化系統并不具備完成這些任務所需的靈活性和可靠操作，因此AIM找到了倍福，使用基于PC的控制系統來開發iBOT。它利用卡爾曼濾波和測距法進行導航，并使用Dijkstra算法找到兩個節點之間最短路徑。
iBOT完全自主行駛，執行指令只需極少的操作輸入。這看似簡單，其實并不簡單，因為托盤的性質因操作而異。Hessler解釋道：“你可以想像，人們不會購買一整個托盤的產品。每個托盤內都會包含不同的產品組合，因此每個托盤的尺寸和重量也會不斷變化。小車拾起裝好的托盤并將其運送到其中一個纏膜機中，將其放下，在此期間，AGV小車會自動避免碰到倉庫貨架、工作人員和其它七輛AGV小車。”
這個項目的規模相當大，可以說是一項十分艱巨的任務，1200英尺長的倉庫需要映射成千上萬的位置，并且系統可以跟蹤托盤上的訂單號和各個產品，同時將這些信息發回給中央計算機進行采集和監控。更為復雜的是，AGV車隊一次會收到約80個訂單，因此通過最小化行駛距離和行駛時間來優化AGV小車的運行也是十分重要的。
使用基于PC的控制技術實現AGV小車的趨勢設置自動化
iBOT的HMI使用的是安裝有TwinCAT軟件的倍福CP6606面板型PC。此外，四臺防護等級為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施四周各處。每臺設備顯示8輛AGV小車的位置和流量統計信息，并跟蹤它們的性能表現、每小時負載以及任何錯誤或性能不足之處。
在AGV小車發展歷程中的大部分時間里，都由運行某種路徑規劃算法的專用硬編碼系統來實現機器人系統的運動控制。編程和調試這些小車是一個耗時耗力的過程，而且如果出現錯誤或其它系統問題，最終用戶的工作人員排除故障的成本會很高且困難重重。Tommy Hessler解釋說道：“大多數最終用戶都有經驗來解決AGV小車上出現的任何機械或電氣問題，但是在控制方面，他們常常別無選擇，只能依靠供應商支持。基于標準組件的工業PC平臺的實施讓我們現在擁有了突破這一障礙的AGV小車。這是將AGV小車定位為主流物料搬運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iBOT的“發動機罩內部結構”揭示了節省空間、高效的車載控制架構設計
傳統的車載導航系統使用激光傳感器和算法來確定小車相對于倉庫中的障礙物的X、Y和T（角度）坐標。在iBOT中，此功能可以通過TwinCAT軟件和EtherCAT實時實現。TwinCAT TCP/IP服務器在AGV小車和最終用戶企業網絡之間提供通信層，便于實現控制器與車載第三方導航系統組件之間的連接。控制器的處理過程對時間要求特別嚴格，因為導航系統需要隨時知道小車在何處，以避免小車碰撞而損壞產品。
種類繁多的EtherCATI/O端子模塊為AGV小車提供了快速車載通信。Hessler在談及速度提高帶來的好處時說道：“在保持低延遲的同時，繼續向導航系統下達指令需要穩健的、高吞吐量的傳輸方法，而EtherCAT在速度方面占據領先地位。”倍福的I/O系統也可以靈活地通過CANopen端子模塊EL6751和RS422端子模塊EL6021（用作路由回導航控制器的接口）與非EtherCAT設備通信。除此之外，IO-Link端子模塊EL6224用于與AGV叉車桅桿上的高度傳感器通信。Hessler強調：“精度是高度傳感器的關鍵。例如，叉車叉齒可能需要升高30多英尺才能到達位于貨架上的托盤。哪怕只是1%或2%的偏差也足以導致完全錯過托盤，這在對時間要求嚴格的應用中是完全不能接受的。”
摘自《自動化博覽》2019年7月刊
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號