第11章物流智能装备分析课件.ppt

1、物流设施与设备1第十一章物流智能装备与技术第十一章物流智能装备与技术本章要点本章要点p11.1自动导引车自动导引车p11.2物流机器人物流机器人p11.3智能物流系统智能物流系统p本章本章 小结小结p习题习题学习目标学习目标p知识目标：了解自动导引车在物流中的应用；掌知识目标：了解自动导引车在物流中的应用；掌握自动导引车的工作原理。握自动导引车的工作原理。p能力目标：能根据仓库布局合理设置自动导引车。能力目标：能根据仓库布局合理设置自动导引车。11.111.1自动导引车自动导引车11.1.1自动导引车概述自动导引车概述一、自动导引车含义一、自动导引车含义p自动导引车（自动导引车（Automat

2、ic Guided Vehicle，简称，简称AGV）也称无人搬运车或自动搬运车，是一种现）也称无人搬运车或自动搬运车，是一种现代化的先进物料搬运装备。代化的先进物料搬运装备。p中华人民共和国国家标准中华人民共和国国家标准物流术语物流术语定义定义自动导引车（自动导引车（AGV）为：能够自动行驶到指定地）为：能够自动行驶到指定地点的无轨搬运车辆。点的无轨搬运车辆。二、自动导引车的分类二、自动导引车的分类p按导引方式分类按导引方式分类p外导式导引：在预定的行走路线上，铺设电磁、外导式导引：在预定的行走路线上，铺设电磁、光学或磁性导引带，导引车通过车上的检测装置光学或磁性导引带，导引车通过车上的检测

3、装置检出导引带的信号、并通过分析计算，不断调整检出导引带的信号、并通过分析计算，不断调整导引行走方向。导引行走方向。p自导式导引：储存作业环境的信息，通过识别车自导式导引：储存作业环境的信息，通过识别车体某一时刻的位置信息，计算机与环境信息相比体某一时刻的位置信息，计算机与环境信息相比较，自动计算并调整路径。较，自动计算并调整路径。按控制方式分类按控制方式分类p智能型：车载计算机，自动导引车自智能型：车载计算机，自动导引车自动选择最佳路线完成指定的任务。动选择最佳路线完成指定的任务。p普通型：所有功能、路线和控制方式普通型：所有功能、路线和控制方式均由主控计算机进行控制。均由主控计算机进行控制

4、。11.1.2自动导引车构成工作原理自动导引车构成工作原理p自动导引车的构成自动导引车的构成p1、机械系统、机械系统p车体车体p车轮和转向装置车轮和转向装置p移载装置移载装置2、动力系统、动力系统p大多数自动导引车都以车载蓄电池为能源，以直流电动机提大多数自动导引车都以车载蓄电池为能源，以直流电动机提供驱动力。供驱动力。p自动导引车常用的蓄电池有：铅自动导引车常用的蓄电池有：铅-酸蓄电池和镍酸蓄电池和镍-镉蓄电池。镉蓄电池。p铅铅-酸蓄电池。采用全封闭免维护的固态电解质，具有自动酸蓄电池。采用全封闭免维护的固态电解质，具有自动充液系统，可以减少对室内作业环境和车上电气设备的酸性充液系统，可以减

5、少对室内作业环境和车上电气设备的酸性腐蚀。腐蚀。p镍镍-镉蓄电池。采用纤维极板类型，无污染，寿命长，比能镉蓄电池。采用纤维极板类型，无污染，寿命长，比能量高，可以短时快速大电流充电，适合车辆高效连续作业的量高，可以短时快速大电流充电，适合车辆高效连续作业的要求。要求。3、控制系统、控制系统导引信号发生器中央控制微机数字量输入输出调度控制微机无线通讯系统自动导引车I自动导引车II自动导引系统自动导引系统p电磁导引电磁导引p激光导引激光导引p惯性导引惯性导引电磁导引电磁导引p在在AGV的行驶路径上埋设金属线，当高频电流流的行驶路径上埋设金属线，当高频电流流经导线时，导线周围产生电磁场，经导线时，导

6、线周围产生电磁场，AGV上左右对上左右对称安装有两个电磁感应器，它们所接收的电磁信称安装有两个电磁感应器，它们所接收的电磁信号的强度差异可以反映号的强度差异可以反映AGV偏离路径的程度。偏离路径的程度。AGV的自动控制系统根据这种偏差来控制车辆的的自动控制系统根据这种偏差来控制车辆的转向，连续的动态闭环控制能够保证转向，连续的动态闭环控制能够保证AGV对设定对设定路径的稳定自动跟踪。这种电磁感应引导式导航路径的稳定自动跟踪。这种电磁感应引导式导航方法目前在绝大多数商业化的方法目前在绝大多数商业化的AGVS上使用，尤上使用，尤其是适用于大中型的其是适用于大中型的AGV。电磁导引电磁导引电磁导引基

7、本原理电磁导引基本原理1-导向电线 2导向轮 3信号检测器 4放大器 5导向电机 6减速器电磁导引特点电磁导引特点p优点：引线隐蔽，不易污染和破损，导引原理简优点：引线隐蔽，不易污染和破损，导引原理简单而可靠，便于控制和通讯，对声光无干扰，制单而可靠，便于控制和通讯，对声光无干扰，制造成本较低。造成本较低。p缺点：路径难以更改扩展，对复杂路径的局限性缺点：路径难以更改扩展，对复杂路径的局限性大。大。激光导引激光导引pAGV上安装有可旋转的激光扫描器，在运行路径上安装有可旋转的激光扫描器，在运行路径沿途的墙壁或支柱上安装有高反光性的定位标志，沿途的墙壁或支柱上安装有高反光性的定位标志，AGV依靠

8、激光扫描器发射激光束，然后接受由四依靠激光扫描器发射激光束，然后接受由四周定位标志反射回的激光束，车载计算机计算出周定位标志反射回的激光束，车载计算机计算出车辆当前的位置以及运动的方向，通过和内置的车辆当前的位置以及运动的方向，通过和内置的数字地图进行对比来校正方位，从而实现自动搬数字地图进行对比来校正方位，从而实现自动搬运。运。激光导引激光导引p目前，激光目前，激光AGV的应用越来越普遍。并且依据同的应用越来越普遍。并且依据同样的引导原理，若将激光扫描器更换为红外发射样的引导原理，若将激光扫描器更换为红外发射器、或超声波发射器，则激光引导式器、或超声波发射器，则激光引导式AGV可以变可以变为

9、红外引导式为红外引导式AGV和超声波引导式和超声波引导式AGV。激光导引的特点激光导引的特点pAGV定位精确；地面无需其他定位设施；行驶路定位精确；地面无需其他定位设施；行驶路径可灵活多变，能够适合多种现场环境。激光导径可灵活多变，能够适合多种现场环境。激光导引是目前国外许多引是目前国外许多AGV厂家优先采用的先进导引厂家优先采用的先进导引方式。方式。惯性导引惯性导引p惯性导引是在惯性导引是在AGV上安装陀螺仪，在行驶区域的上安装陀螺仪，在行驶区域的地面上安装定位块，地面上安装定位块，AGV通过对陀螺仪偏差信号通过对陀螺仪偏差信号的计算及地面定位块信号的采集来确定自身的位的计算及地面定位块信号

10、的采集来确定自身的位置和方向，从而实现导引。置和方向，从而实现导引。惯性导引特点惯性导引特点p惯性导引技术在航天和军事上较早运用，是惯性导引技术在航天和军事上较早运用，是AGV领域新兴的一项技术。领域新兴的一项技术。p优点：技术先进，定位准确性高，灵活性强，便优点：技术先进，定位准确性高，灵活性强，便于组合和兼容，适用领域广。于组合和兼容，适用领域广。p缺点：制造成本高，导引的精度和可靠性与陀螺缺点：制造成本高，导引的精度和可靠性与陀螺仪的制造精度及使用寿命密切相关。仪的制造精度及使用寿命密切相关。11.1.3自动导向车的选型自动导向车的选型p1，运送物品的特点：要求提供物品的长宽高、，运送物

11、品的特点：要求提供物品的长宽高、重量、成箱或散料、温度、气味、有无毒害以及重量、成箱或散料、温度、气味、有无毒害以及其他对作业环境会产生影响的因素。其他对作业环境会产生影响的因素。p2、运送物品的环境：作业环境可能为室外、室、运送物品的环境：作业环境可能为室外、室内、过跨、越沟、高温、高湿、冷藏、暗房，与内、过跨、越沟、高温、高湿、冷藏、暗房，与其他通过运输装置的交叉、出入门洞、楼层提高其他通过运输装置的交叉、出入门洞、楼层提高等。等。p3、运送首尾装置的接口：被运送的物品使用的、运送首尾装置的接口：被运送的物品使用的移栽装置和送到目的地的移栽装置，可以使货架移栽装置和送到目的地的移栽装置，可

12、以使货架、货台、库房、工作站、滚道、悬挂输送、机械、货台、库房、工作站、滚道、悬挂输送、机械手、其他车辆等，还应考虑如何进行定位、对准手、其他车辆等，还应考虑如何进行定位、对准、识别、记录、显示、标记、要适当确定接口移、识别、记录、显示、标记、要适当确定接口移栽的自动化程度。栽的自动化程度。p4、适应、适应AGV类型要求，应考虑类型要求，应考虑AGV的结构、功的结构、功能、控制系统层次、通信联系、寻呼方式、待机能、控制系统层次、通信联系、寻呼方式、待机位置、充电方式等，使位置、充电方式等，使AGV类型与类型与AGVS类型紧类型紧密匹配。密匹配。p5.AGV的价格和费用范围：在同样能完成生产要的

13、价格和费用范围：在同样能完成生产要求的功能的前提下，选用价廉的求的功能的前提下，选用价廉的AGV11.2物流机器人物流机器人11.2.1机器人用途分类机器人用途分类p（一）机器人的发展（一）机器人的发展p机器人（机器人（Robot）是人类）是人类20世纪的重大发明之一。世纪的重大发明之一。 p1984年末著名科学家钱学森指出：年末著名科学家钱学森指出：“所谓机器人，所谓机器人，就是指那些有特定功能的自动机，它是机电一体化就是指那些有特定功能的自动机，它是机电一体化的，具有人工智能因素的的，具有人工智能因素的20世纪世纪80年代高技术，年代高技术，是新技术革命的重要内容之一。是新技术革命的重要内

14、容之一。” p20世纪世纪70年代我国就开始了机器人的研制开发，年代我国就开始了机器人的研制开发，1980年全国第一台工业机器人诞生。年全国第一台工业机器人诞生。英国机器人酷似人类英国机器人酷似人类 面部表情丰富能够对话面部表情丰富能够对话 保姆机器人保姆机器人北京农民拉车机器人北京农民拉车机器人拉车机器人拉车机器人p机器人身高约机器人身高约1.8米，身后连接着一辆深红色的米，身后连接着一辆深红色的铁皮黄包车，车上装着方向盘和控制按钮，以控铁皮黄包车，车上装着方向盘和控制按钮，以控制黄包车的前进、后退和停止。机器人的眼睛和制黄包车的前进、后退和停止。机器人的眼睛和嘴巴都会动。嘴巴都会动。p机器

15、人成本约机器人成本约8000元，每充电一次能走元，每充电一次能走6小时，小时，行程行程8公里。公里。北京农民拉车机器人北京农民拉车机器人p2009年年1月月8日，住在北京市郊的农民吴玉禄在日，住在北京市郊的农民吴玉禄在自家附近驾驶着由他自制的行走机器人拉着的人自家附近驾驶着由他自制的行走机器人拉着的人力车溜达。这个机器人是爱热发明创造的吴玉禄力车溜达。这个机器人是爱热发明创造的吴玉禄制成的最新和最大的机器人。吴玉禄从制成的最新和最大的机器人。吴玉禄从1986年年开始制造机器人，他用从垃圾堆捡来的金属丝、开始制造机器人，他用从垃圾堆捡来的金属丝、金属片、螺丝钉和钉子等制造机器人。金属片、螺丝钉和

16、钉子等制造机器人。 11.2.2物流机器人的应用物流机器人的应用p搬运机器人搬运机器人p码垛机器人码垛机器人1.搬运机器人搬运机器人p（一）带有自动机械手的（一）带有自动机械手的AGVp在自动导引车上加装机械手，配合车载装卸机构，在自动导引车上加装机械手，配合车载装卸机构，自动装载货物，自动装载货物，AGV自动行驶到指定的位置后，机自动行驶到指定的位置后，机械手自动卸货，并放置到指定货位。械手自动卸货，并放置到指定货位。物流设施与设备36（二）直角坐标机器人（二）直角坐标机器人直角坐标机器人直角坐标机器人 (英文名：英文名：cartesian robot )，大型的直角坐标，大型的直角坐标机器

17、人也称桁架机器人或龙门式机器人。是能够实现自动控制的、可机器人也称桁架机器人或龙门式机器人。是能够实现自动控制的、可重复编程的、多自由度的、运动自由度建成空间直角关系的、多用途重复编程的、多自由度的、运动自由度建成空间直角关系的、多用途的操作机。其工作的行为方式主要是通过完成沿着的操作机。其工作的行为方式主要是通过完成沿着X、Y、Z轴上的线轴上的线性运动。性运动。图9-8 二维搬运机器人图9-9 三维搬运机器人物流设施与设备37图9-10 三维机器人拣货搬运物流设施与设备38（三）多自由度关节式搬运机器人（三）多自由度关节式搬运机器人关节机器人，也称关节手臂机器人关节机器人，也称关节手臂机器人

18、或关节机械手臂，是当今工业领域中或关节机械手臂，是当今工业领域中最常见的工业机器人的形态之一。适最常见的工业机器人的形态之一。适合用于诸多工业领域的机械自动化作合用于诸多工业领域的机械自动化作业，比如，自动装配、喷漆、搬运、业，比如，自动装配、喷漆、搬运、焊接等工作。焊接等工作。 图9-11 多自由度机器人2.码垛机器人码垛机器人p码垛机器人能自动将不同外形尺寸的包装货物整码垛机器人能自动将不同外形尺寸的包装货物整齐地、自动地码放在托盘上。齐地、自动地码放在托盘上。p当货物进入工作区，码垛机器人能够自动识别货当货物进入工作区，码垛机器人能够自动识别货物的大小和方位，并根据预先设定的动作程序，物

19、的大小和方位，并根据预先设定的动作程序，将货物抓起移送到托盘上，货物的堆放顺序和形将货物抓起移送到托盘上，货物的堆放顺序和形式预先设定，当货物堆垛完成，能自动完成捆扎，式预先设定，当货物堆垛完成，能自动完成捆扎，然后通过传送带送走。然后通过传送带送走。码垛机器人码垛机器人码垛机器人码垛机器人11.2.3机器人的结构和主要技术参数机器人的结构和主要技术参数p1.机器人的结构机器人的结构n（1）执行机构：执行机构的功能是可以抓取）执行机构：执行机构的功能是可以抓取工件，并按照规定的运动速度、运动轨迹将工工件，并按照规定的运动速度、运动轨迹将工件送到指定的位置，然后放下工件。组成：件送到指定的位置，

20、然后放下工件。组成：n（a）手部（）手部（b）腕部（）腕部（c）臂部（）臂部（d）机身（）机身（e）行走机构（）行走机构（f）头部）头部n（2）驱动系统：驱动系统是为机器人提供动）驱动系统：驱动系统是为机器人提供动力的装置。一般情况下，机器人的每一个关节力的装置。一般情况下，机器人的每一个关节设置一个驱动系统，它接受动作指令，准确控设置一个驱动系统，它接受动作指令，准确控制关节的运动位置。制关节的运动位置。11.2.3机器人的结构和主要技术参数机器人的结构和主要技术参数n（3）控制系统：控制系统控制着机器人按照规定的程）控制系统：控制系统控制着机器人按照规定的程序运动，它可以记忆各种指令信息，

21、同时按照指令信序运动，它可以记忆各种指令信息，同时按照指令信息向各个驱动系统发出指令。息向各个驱动系统发出指令。n（4）检测传感系统：检测传感系统主要是检测机器人）检测传感系统：检测传感系统主要是检测机器人执行系统的运动状态和位置，并随时将执行系统的实执行系统的运动状态和位置，并随时将执行系统的实际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，际位置反馈给控制系统，并与设定的位置进行比较，然后通过控制系统进行调整，使执行系统以一定的精然后通过控制系统进行调整，使执行系统以一定的精度达到设定的位置。度达到设定的位置。n（5）人工智能系统）人工智能系统n人工智能系统赋予机器人具有五官的功能，具有学习

22、人工智能系统赋予机器人具有五官的功能，具有学习、记忆和判断能力。、记忆和判断能力。p2.机器人的主要技术参数机器人的主要技术参数p（1）抓取重量：机器人在正常运行速度时所能）抓取重量：机器人在正常运行速度时所能抓取的重量抓取的重量 p（2）运动速度）运动速度p（3）自由度）自由度p（4）重复定位精度：机器人的手部进行重复工）重复定位精度：机器人的手部进行重复工作时能够放在同一位置的准确程度作时能够放在同一位置的准确程度 p（5）程序编制与存储容量；用存储程序的字节）程序编制与存储容量；用存储程序的字节数或程序指令数表示数或程序指令数表示 ，容量越大，从事复杂作业，容量越大，从事复杂作业的能力越

23、强。的能力越强。11.3智能物流系统智能物流系统11.3智能物流系统概述智能物流系统概述p1.智能物流系统定义智能物流系统定义p智能物流系统是在智能交通系统和相关信息技术智能物流系统是在智能交通系统和相关信息技术的基础上，以电子商务方式运作的现代物流服务的基础上，以电子商务方式运作的现代物流服务体系。它通过智能交通系统和相关信息技术解决体系。它通过智能交通系统和相关信息技术解决物流作业的实时信息采集，并在一个集成的环境物流作业的实时信息采集，并在一个集成的环境下对采集的信息进行分析和处理。通过在各个物下对采集的信息进行分析和处理。通过在各个物流环节中的信息传输，为物流服务提供商和客户流环节中的

24、信息传输，为物流服务提供商和客户提供详尽的信息和咨询服务的系统。提供详尽的信息和咨询服务的系统。11.3智能物流系统概述智能物流系统概述p2.智能物流系统特征智能物流系统特征11.3.2智能物流系统体系结构智能物流系统体系结构智能物流系统智能生产系统智能仓储系统智能运输系统智能配送系统p智能生产系统是一种由自动化生产设备、传感装智能生产系统是一种由自动化生产设备、传感装置、高效的信息网络及专家共同组成的人机一体置、高效的信息网络及专家共同组成的人机一体化智能系统，能在制造过程中进行智能活动，如化智能系统，能在制造过程中进行智能活动，如分析、推理、判断、构思和决策等。分析、推理、判断、构思和决策等。