以现有的传感检测及微控制技术为基础，上海大众车身车间设计了一个适用于四门两盖物料自动上线的AGV控制系统，新系统实施后大大减少了装配时间和装配故障。

无人驾驶的自动导引车（AGV）具有小车编程、停车选择装置、安全保护以及各种移载功能，并能在计算机的监控下，按指令自主驾驶，自动沿着规定的导引路径行驶，到达指定地点，完成一系列作业任务。AGV是智能化程度极高的输送系统，其技术和产品已经成为柔性生产线、柔性装配线和仓储物流自动化系统的重要组成部分，在汽车制造业得到了广泛应用。将AGV与摩擦链结合，能够提高生产线的自动化程度，并且进一步提高劳动生产率与生产效率。

AGV能高效、准确和灵活地完成物料的搬运任务，而且多台AGV可以组成柔性的物流搬运系统，搬运路线可以随着生产工艺流程的调整而及时调整，使一条生产线上能够制造出十几种产品，大大提高了生产的柔性和企业的竞争力。

在上海大众的车身车间，由于车身线增加新车型，为了提升产能，需要对四门两盖物料上线方式进行改造。该流水线目前为铲车上料，存在效率低、安全性差等缺点，要求更改为AGV上料，替代铲车工人的高强度劳动，提升劳动生产率。本文依据企业自身要求，以现有的传感检测及微控制技术为基础，设计了一个适用于四门两盖物料自动上线的AGV控制系统。

车身物料上线分析

1.目前物料上线状况

车身车间物料配送需求大致有3类：车间内库到生产工位间的物料上线；生产工位间物流传递；车间之间物料传递。传统物料上线方式包括人工推行、牵引车上线和铲车上线等，对部分区域实现AGV自动上线，可以节约人力成本，提高劳动生产率。

2.选择AGV上线区域

对于车身车间，经过工艺和物流方面的筛选，确定适合采用“AGV＋摩擦链上线”方式的区域是四门两盖总成上装配线。

（1）按照不同车型提前将物料翻箱。左侧料架包括左前后门、前后盖、左翼子板及左侧装配用的铰链、螺栓等；右侧料架包括右前后门、右翼子板及右侧装配用的铰链、螺栓等。

（2）线边采用专门的传送方式，将料架从第一个工位以与装配线同样的速度向流水线尾传送，并保证料架之间的间距与工位间间距一致，以方便装配工取料。为保证取料方便和人员安全，确保每个料架离装配线平台的距离不超过5cm。

（3）考虑到AGV编组区与右侧物料传输线距离较近，右侧将不考虑采用AGV上线，编配好的料架由编组人员直接推上线边输送链；左侧采用AGV进行自动送料。AGV采用“一拖一”方式进行自动上线作业。

（4）装配线右侧，人工将配料料车推上线边输送线，并将空箱拉下线边输送线；装配线左侧，采用AGV自行送料，并自行将空料箱带回。AGV实施区域如图1所示。

3.选择“AGV＋摩擦链”系统

采用摩擦驱动链的方式需要驱动电动机和离合装置等设备。专用配套料架的长度约为3?m，这样摩擦链必须每3?m配备一个驱动电动机，以保证输送不断线。

同步摩擦链根据输送线的长度，左侧约80m，分3段；右侧约50m，分2段。每段摩擦链自有驱动电动机、摩擦轮和控制/调速系统，再备用2套驱动电动机、摩擦轮和控制/调速系统。

快速返回链也需按照流水线长度布置摩擦轮，但它有单独的控制调速系统，以保证空料架的快速返回。

AGV及其控制系统的设计

1.AGV控制系统

本文所设计的AGV控制系统总体架构如图2所示，主要由导引控制器、LCD显示模块、I/O模块、直流伺服电动机控制模块以及障碍探测模块等组成。

（1）AGV的控制核心是导引控制器，其主要功能是对AGV行走姿态进行分析，控制驱动机构实现AGV的行走、转向、加减速和停车。通过外部输入信号（按钮开关、触碰信号和位置信号等）控制AGV执行相应动作（起动、停车、移载、避让和充电等）。通过网络模块接受主控计算机下达的命令和任务，向主控计算机报告小车自身状态（包括小车目前所处的位置，运行的速度、方向和故障状态等）。

（2）LCD显示模块用于显示系统运行过程中AGV的状态，如电池电量、移动速度、当前的位置和故障代码等。显示模块可以支持RS232及CAN2.0两种接口，通过Modbus协议与嵌入式处理器进行通信。

（3）I/O模块扩展处理器的输入输出口线，包括A/D输入线、外部中断输入及输出控制线。

（4）电动机驱动器可以控制两个驱动电动机的转速和方向，通过速度信号、路径偏移信号和方向控制信号分别控制两个驱动电动机的工作状态，达到AGV车体的前进、后退、左转和右转等功能。电动机驱动器主要完成对小车轮子的驱动。

（5）AGV运行方向装有障碍探测器，当前方遇有障碍时，传感器给出I/O信号到AGV控制系统，控制系统控制电动机速度实现AGV自动减速和停车以避免碰撞。当传感器检测到障碍解除后，控制系统自动恢复AGV运行。障碍传感器主要包括光电反射型、区域障碍扫描型等。

2.导引方式

AGV导引传感器是用于反馈AGV行驶位置和姿态的，安装在AGV车体下部，距离导引磁条表面20～40mm，利用其内部间隔10mm平均排布的16个磁性采样点，能够检测出磁条上方0.01T以下的微弱磁场，每一个采样点都有一路信号对应输出。

小车采用中间两轮独立驱动，前后4个小轮为万向轮。这样的结构与三轮结构相比有较大的负载能力和较好的平稳性。AGV结构如图3所示。

3.安全装置

小车前装有安全扫描器（SICK S30-6100BA或相同安全等级的光栅产品）和碰撞保险杠/环。由于采用了前后移动的AGV小车，要求前后都有安全扫描器及碰撞保护装置。此外，AGV还配备了红外光电障碍传感器或激光障碍传感器，当检测到前方3～5m处的障碍物时AGV开始减速，当检测到障碍物距离小于1～2m时立即停车，实现安全可靠的防护。

AGV的实际应用

采用AGV小车送料，替代人工推行料车的简单循环作业，提高了生产率；对于超大、超重零件，采用AGV可优化人机工程，降低人工劳动强度；减少铲车进入车间，消除铲车安全隐患；改进物流上线模式，提高物流管理水平。

1.AGV实施区域

拟在物料编组区到门盖装配线间实施AGV自动送料，配合生产流水线边的同步摩擦链推送料车，保证每辆车的物料随生产线车身一起流动，这样装配工人转身就能取到所需物料；在流水线尾部，空料架通过平移机构转至空箱返回链，并快速返回至线头以便重新装料。物料编组中，由两名物料工分别负责按照流水线车型序列将相应车型的左右零件分装到随线料车里，然后随线料车采用“AGV＋摩擦链上线”方式自动送上线，如图4所示。

为确保车身和零件同步，需要提前知道流水线的车型序列。因此我们在提前13辆车身的储存线边安装生产信息获取扫描枪，以获得装配线车型序列数据，并在编组区的大屏幕上显示出来，指导编组区操作工将相应车型的零件编排好，并按照顺序排列起来，再由AGV和摩擦线送上装配线。物料料车如图5所示。

如图6所示，车身车间生产老朗逸（显示屏上显示为红色字）和朗逸两厢（显示屏上显示为黄色字）两种车型，操作工根据车间醒目位置的大屏幕知晓接下来将要装配哪个车型的零件以及目前正在装配车型的装配状态。显示屏上的阿拉伯数字为每辆车独有条码的后三位，用于让操作工核对所装配车辆是否正确。左边显示的绿色方框表示左侧物料内的零件已装好，一旦右侧物料车内的两件也装好，车辆的字幕会跳走，显示后面需要装配的车辆。

根据节拍配备操作工，正常情况下JPH为45，左侧配两名，右侧配三名。

2.问题的解决

（1）补产时，瞬时JPH人为调高，可达到50。此时，需要每个工位的操作工将物料在摩擦线上往前拉一把或将主线停一下，以免摩擦线跟不上主线的速度。

（2）试装新车型、调试设备时JPH人为调低，主线速度比摩擦线小，将摩擦线停一下即可。

以上问题的出现是由于摩擦线调速能力比主线低，一旦不在它的安全速度内可能出现不安全因素，所以用以上方法解决。

3.实施效果

AGV项目实施前，采用铲车上料及人工推行的方式进行上料。实施后，装配时间减少20%，装配故障减少39%，投资回收时间减少57%，劳动力减少5%。

AGV项目实施完成后（见图7），将实现“AGV＋摩擦链上线”的自动上线模式，提高了物料配送效率和车间物流水平。

结语

本文主要介绍了车身车间自动上料AGV系统总体架构的设计和每个模块的功能，以及其在上海大众车身车间自动生产线上的应用和效果，对类似应用具有参考价值。如今，多种产品混合生产线的运行、调整产量和重新组合生产线等生产要求越来越多，具有高度柔性的物流系统得到广泛的应用，AGV必将得到迅速发展和更普及的应用。