以AGV为载体的重卡装配线探讨

王铁桩

摘 要：鉴于传统卡车装配线的输送自动化程度较低、支撑夹具调整不便、土建施工量大、人工操作复杂、与车间管理系统通信不畅以及物料输送管理麻烦等弊端，卡车生产线输送将逐步采用自动导航车（AGV）作为载体，这样的装配线具有生产柔性高、设备维修性好、土建施工量小、产线调整方便、产品兼容性高等特点。文章主要阐述卡车装配线的生产现状，探讨以AGV为输送载体的卡车装配线的关键技术。

关键词：装配线;AGV;导航;电池

智能物流、智能输送将随着工业智能化、信息化的大潮流逐步取代传统的生产输送模式，自动导航车（Automated Guided Vehicle，AGV）输送方式将逐步取代其他运输方式。本项目主要介绍以AGV为载体的卡车装配线的主要构成、功能、优点和发展趋势。

1    传统装配流水线

1.1  传统装配流水线运输模式

传统的卡车装配流水线大部分采用地托链作为传输动力、轨道小车（见图1）作为输送载体，更为原始的产线只有轨道小车作为输送载体，并无流水线驱动设备，由操作工人推动轨道小车运行到下一个工位。

1.2  传统装配流水线主要缺点

（1）轨道小车间距必须由人工调整，费时、费力而且容易与车底盘的落装同时进行，有安全隐患。（2）地拖链土建施工量大并且容易破坏地面的受力强度。（3）流水线改变和迁移工作量大。（4）较难实现装配支线和主线间的衔接和路线交叉。

2    以AGV为载体的装配线布局及工艺流程

2.1  装配线布局

卡车装配线（见图2）一般分为底盘装配线和总装配线，底盘装配线主要是在车架上装配车桥等部件的流水线，总装配线是在底盘装配完成的基础上继续装配发动机、驾驶室等其他部分的流水线。按照一台完整的卡车来划分，车架以下部分在底盘线（见图3）装配，车架以上的部分在总装线装配。为了装配方便，底盘线装配时将车架翻转180°，然后在正上方安装车桥等部件。底盘装配完成后流转到总装线，这时，将底盘翻转回来继续装配其他部件。

2.2  工艺流程

在1工位，人工吊装车架放置在AGV上，底盘线由1工位流向n工位，在底盘线的n工位翻身设备，将底盘反转180°并放置在总装线的n+1工位的AGV上，n工位的AGV通过返回路线返回1工位，n+1工位的AGV开始逐步流向n+m工位。在n+m工位設置了地面举升机，举升机将卡车托起，AGV返回n+1工位，举升机落下，人工发动卡车下线。

3    AGV系统分析

由于卡车自重较大，尤其是重卡，最大自重在20 t左右。为了保证车底盘以上装配操作的舒适性，要求AGV的高度很小;为了保证车底盘两侧的操作，要求AGV的宽度很窄;由于要求AGV对卡车的不同型号尺寸兼容性好，卡车的长度在6～12 m，所以，对AGV的长度也有较高的要求。因此，本项目的难点之一为AGV的尺寸要尽量做小。

由于卡车长度跨度较大，AGV无论是太长还是太短都不合适，因此，本项目采用两台AGV共同承担单台卡车装配的任务。AGV可以自动根据卡车型号信息调节前后AGV的间距。为了降低双车的控制难度，在装配工位间运行时，后车离合器打开，前车拖拽后车前行。当卡车下线AGV返回时，后车离合器起作用，前后车各自返回上线工位。

3.1  AGV系统简介

AGV系统由AGV车、供电系统、调度控制系统、无线通信系统等构成。

3.1.1  AGV车

本项目采用两台AGV联动作为一个载体单元，AGV车按照工序要求，自动完成物料转运工作。AGV本体机械结构主要包含车架、驱动轮系、随动轮和举升机。AGV车上配置液压举升机，在轮胎装配等工位，需要举升机将车体举升到一定高度给装配工装留出空间。由于AGV车体相对较长，在卡车大负载情况下，需要AGV车体结构具有较高的强度，因此，采用抗拉强度较高的钢材。AGV车主要由机械结构、车载控制器、伺服驱动系统、导航系统、安全系统、供电系统、通信系统等部分构成。各个子系统与车载控制器的连接通过控制器局域网络（Controller Area Network，CAN）总线的方式交换信息。

3.1.2  供电系统

常规供电系统包含非接触供电和电池供电两种。本项目采用造价较低、施工简单的电池供电。由于AGV车体尺寸受到装配工艺的限制，AGV各部件尺寸要尽量小。AGV本体中体积占比最大的是驱动电机、电池和举升机。AGV负载较大，所以，驱动功率较大，本项目采用体积较小的交流伺服电机作为AGV的行走驱动。经过比较，发现锂电池的环保、循环寿命、投入成本、充/放电能力等综合性能有明显的优势，因此，采用钛酸锂电池为AGV提供所需动力。在装配工位上合理布置充电站给AGV补充电量，保证AGV在线24 h连续运行。

3.1.3  调度系统

由于采用集中控制的方式，控制台将成为AGV系统的核心，与生产调度管理计算机系统留有接口，可以接受调度命令和报告AGV的运行情况。控制台应满足工业现场环境要求，有足够的运算速度和管理能力。控制台主要功能包括通信管理、AGV运行状态、数据采集和运行状态显示。控制台在实时调度在线AGV的同时，在屏幕上显示系统工作状态，包括在线AGV的数量、位置（包括AGV的地标位置）状态、已完成的数量等。

3.1.4  通信系统

控制台依靠无线局域网向AGV发出系统控制指令、任务调度指令、避碰调度指令。控制台同时可接收AGV发出的通信信号。

3.1.5  导航系统

AGV采用磁导航技术，以地面黏贴的磁条作为导航介质，经过车体磁导航传感器采集磁信号。在行走过程中，AGV自动校正，当车体偏离磁条达到规定上线时，AGV自动停止并报警。

3.2  AGV系统创新点及远景

（1）AGV外型尺寸小、负载大，双车联动的运行模式为不同型号轴距的卡车装配提供智能输送载体。（2）由于车体采用交流伺服电机，AGV的低速性能增强，最低可控速度为0.005 m/s，可达到与地拖链流水线相同的持续低速运行。

4    结语

小尺寸、大负载的AGV需求将持续增加，因此，文章所述AGV在工业生产中非常有意义，此类型的AGV系统不只适用于卡车装配线，还可以扩展到重载工程车辆、大型公共交通运输车等。

[参考文献]

[1]褚佳航，崔文峰，郑谋锦，等.AGV动力电源综述[J].电源技术，2018（9）：1408-1411.