AGV电池选用

虽然上一篇就AGV电池的最优选择作了说明，但实际上在国内的AGV车上，还是存在着各种类型的蓄电池，下面就对几种类型的电池进行简单比较：

1:AGV镍镉蓄电池

内阻大，可供大电流放电，放电时电压变化小与其他种类电池相比之下，镍镉电池可耐过充电或放过电，操作简单方便放电电压依据其放电电流有些差异，大体上是1.2V左右镍镉电池的放电终止电压为1.0V/CELL，实使用温范围在-20度-60度，在此范围内要进行放电，可重复500次以上的充放电。

2：AGV镍氢蓄电池

镍氢电池能量比镍镉电池大二倍，用专门的充电器充电可在一小时快速充电，自放电特性比镍镉电池好，充电后可保留更长时间，可重复500次以上的充放

3：AGV锂电池

拥有高能量密度。与高容量镍镉电池相比，体积能量是其1。5倍，能量密度是其2倍，高电压，平均使用电压为3.6V，是镍镉电池，镍氢电池的3倍，使用电压平坦而且高容量，广泛的使用温度-20度-60度，充放寿命长，经过500次放电后其容量至少还有70%以上。由于锂电池具备了能量密度高电压高，工作稳定的特点。

4：AGV铅酸蓄电池

铅酸蓄电池是一种使用最广泛的电池，它以海绵状的铅作为负极，二氧化铅作为正极，我们把这两种物质称为活性物质，用硫酸水溶液作为电解液，它们共同参与电池的电化学反应。铅酸蓄电池具有良好的可逆性，电压特性平稳，使用寿命长，适用范围广，原材料丰富，且可再生使用及造价低廉等优点。主要应用在交通运输，矿山，港口，国防，计算机，科研等国已经济各个领域，是社会生产经营活动和人类生活中不可缺少的产品。

作为现代化物资仓储、搬运的重要工具,AGV小车在现代自动化物流管理系统中发挥着越来越重要的作用。如何保证AGV小车的连续工作、稳定工作、安全工作，是设计者一直在考虑的问题。为使AGV车高效率运行，降低AGV成本，选用合适的AGV蓄电池就成为现代设计者的首要问题。为了适应国情，在AGV界一种新型、低成本运行模式正在得到广泛的应用。该AGV运行模式的运行特点是：浅放电模式下，采用较少的电池容量，实现AGV车低功率浅放电，充电时采用大电流短时充电。因为AGV系统设计在浅放电模式下工作，循环快速充电的损失极少，所以需要定期补偿充电的周期很长，至少超过了2000小时，且每次大电流短时充电不超过12小时，便于AGV电池的维护保养。这样反复充放电，使AGV车实现连续不断地可靠工作。

这种低成本运行模式对AGV蓄电池是有严格要求的，突出的是要求电池具备大电流充电接受能力，不会因为大电流而造成AGV小车的损坏，同时AGV蓄电池能适应较高的环境温度。所以根据上面的条件来看，铅酸电池没法适应这一要求，因为铅酸电池不适用高温环境，有酸雾腐蚀污染，更不具备大电流充电的接受能力，所以通常选择的是高能快速充电电池。该系列电池在适应低成本运行模式上有着得天独厚的优势：

1、 高能快速充电电池具有充放电比大（≥10，而铅酸电池≤3）可实现1-4倍率大电流快速充电。

2、 充电电压低，效率高。在全充电情况下运行，大电流充电效率在95 %以上。

3、 大电流充电效率高，几乎不失水，补水周期在1年以上。 补水时只需蒸馏水，不用电解液。

4、 AGV车可实现不间断，全天候连续运行，工作效率高。

5、 电池耐过充，过放，工作寿命是铅酸电池4倍以上。 （全充全放状况循环充电次数不低于1500次，在设定≤10%的浅放电工作模式下循环充电次数不低于15000次）

6、高能快速充电电池具体积小（较之铅酸电池减少1/3）、重量轻（较之铅酸电池减轻1/3）

7、 电池运行成本低，常规保养简单，是铅酸电池1/3--1/4，维护周期长，运行时间越长，效果越明显。

因为以上原因，现在国内先进的AGV车都是以高能快速充电电池作为AGV小车的蓄电池，而铅酸电池已经在AGV小车上淘汰。

激光导引技术是AGV发展至今最重要的一项技术，它主要包括两部分-AGV激光扫描器和AGV反射板。安装在AGV小车上的激光扫描器以固定的转速旋转360度，经脉冲激光器发射激光到反射板，经反射板反射回来的激光的方向，激光扫描器就能探测到反射板并得到激光光线的角度等信息，AGV车载计算机接收这些信息并加以处理，计算出AGV的位置以及运动的方向，通过和上层控制系统内置的参数进行对比来校正方位，从而引导AGV按照预先设定的路线运行。另外，在激光导引系统中，一定数量的反射板被有策略地安装在指定区域中，这是为了在一个具备AGV工作区域中，所有反射板数据（包含反射板的X.Y坐标）和反射板面对方向（即反射角度）都能被准确地标识在引系统中。

AGV激光导引技术的应用

烟草企业的卷烟生产主要包括制丝（原料加工），卷接（卷制成型），包装（包装成品）等工艺流程，AGV小车能方便灵活地出入各类生产，装配线，输送线，机台，工位，货架等，能基本满足卷烟生产中卷接，包装等自动化生产线柔性高，物料流动量大，响应时间快等要求。但它需要预先规划好AGV的运行路线，而且生产车间内的各个激光反射板位置不能随意移动，反射板的固定位置也要求准确，只有这样AGV才能准备计算行驶路径。随着生产车间生产设备的维修越来越频繁，激光反射板的位置不可能达到与原来固定点位置一模一样，再加上行驶路径复杂，人为因素影响较多，这就造成了AGV碰撞及停机故障的发生，严重的甚至会造成设备安全事故。为此引入激光导引技术的位置计算和防撞保护两大主要功能来提高AGV行驶稳定

性。

AGV技术的发展前景

激光导引技术是AGV研究领域的重点课题和发展趋势，国内外许多研究者都致力于旨在提高AGV路径识别及位置测算的准确性，实时性和可靠性的研究工作。位置计算与防撞保护功能的引入，提高了AGV的行驶稳定性与运效率，解决了烟草企业柔性制造系统中的灵活性和安全性问题，提高了企业的自动化水平和管理水平，也为AGV的发展开辟了更广阔的应用前景。

AGV小车位置计算功能

AGV行进中，车载的激光扫描器和接收装置不断地发射与接收来自四周反射板的信号，通过控制模块-ACC70分析并估算出各反射板的大概位置，经过与规划好的路线验证最终得到AGV当前所处的精确位置。如果反射板位置发生偏差或规划的路径发生改变，就会影响AGV的正常行驶。

位置计算功能目的就是使AGV小车运行在一个完善的导引系统中，通过进行初始位置计算和连续位置计算，产生一个模拟估算位置，再与规划路径进行对比，不断地进行位置的修正，从而使AGV小车有序，稳定的运行。

AGV小车防撞保护功能

自动导引小车AGV由于无人驾驶，在行驶过程中容易产生碰撞，造成不必要的损坏，故引入防撞保护功能是必要的。AGV防撞保护功能包括：导引级别和安全区。

导引级别

通过对AGV激光导引设置几个级别，作为反射光线强弱的度量。级别范围从0%（接收不到任何反射光线）至100%（全部接收到所有反射光线），当导引级别为0%时，则系统认为小车已脱离正常行驶轨迹。反射光线的强弱与反射板位置有很大的影响，例如在行驶路径中同时有四块反射板被检测到，则导引级别将按一定的百分点增加到100%，若导引级别将按一定的百分点增加到100%，若检测到的反射板少于四块或有错误的反射光线被检测到，系统则认为此关联的几个反射板位置无效的，并极大地降低导引级别。

当导引级别小于50%时，小车将开始减速，当导引级别降为0时，小车停止，同时报告错误代码。此时导引系统将切换到初始位置计算模式，在重新确定小车在坐标系中位置后，小车重新开始行驶，否则将保持停机状态。

AGV小车位置计算

AGV小车行进中，车载的激光扫描器和接收装置不断地发射与接收来自四周反射板的信号，通过控制模块分析并估算出各反射板的大概位置，经过与规划好的路线验证最终得到AGV小车当前所处的精确位置。如果反射板位置发生偏差或规划的路径发生改变，就会影响AGV小车的正常行驶。

位置计算功能目的就是使AGV小车运行在一个完善的导引系统中，通过进行初始位置计算和连续位置计算，产生一个模拟估算位置，再与规划路径进行对比，不断地进行位置修正，从而使AGV小车有序，稳定的运行。

2.1.1初始位置计算模式

当一台AGV小车插入调度队列中，若AGV小车位置处于初始位置或未知位置时，将开始进行初始化位置计算，此时激光扫描器通过测量从 发射激光到 接收反射光的时间差，通过飞行时间测距原理便可计算出距离和角度，即S=1/2(VT)，其中V为光速，T为飞行时间，这里需要先确定几个条件-AGV小车不能移动，AGV小车至少可看到四块反射板。激光扫描器计算出的距离和角度被用于初始位置计算，它包含以下两个步骤：

首先进行最后已知位置测试，如果从激光扫描器到反射板的角度和最后一个已知反射板的角度匹配，那么就认为这个位置是目前位置。

如果不能匹配或没有已知位置，则用三角测量法来计算。三角测量法就是在激光扫描器旋转一周后从接收到角度信息中选取三个分布较好的角度，利用三角计算可以算出当前激光扫描器所在的位置，从而确定当前AGV小车在坐标系中的位置.

1)主控单元

即AGV小车的车载计算机。主要的任务是对车体进行总体控制，是小车的“神经中枢”，主要完成的功能为：接受主控计算机下达的命令、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、故障状态等)；根据所接受的任务和运行路线自动运行到目的装卸站，在此过程中，自动完成运行路线的选择，运行速度的选择。

(2)导引单元

也就是车体的引导方式。导引单元的功能在于保证小车沿正确路径行走，并保持一定精度要求。近几十年来，随着研究的深入，许多新的导引定位方式被逐渐采用，使得AGV 的性能得到长足发展，主要表现在路径设定更加灵活机动、变更更加简单易行，同时赋予机器人感知和回避障碍性能以及多辆小车协调工作等许多方面。AGV 的导引方式按有无导引路线可分为三种，一是固定路径方式，包括电磁制导方式、光学控制带制导方式、激光制导方式和超声波制导方式；二是半固定路径方式，包括标记跟踪方式和磁力制导方式；三是无路径方式，包括地面帮助制导方式、用地图上的路线指令制导方式和在地图上搜索最短路径制导方式。本文采用有导引线路的电磁导引方式。

(3)驱动单元

根据主控信号完成小车的加速，减速，制动和转弯。主要由车轮、制动器、电机及速度控制器等部分组成。AGV 驱动命令由计算机或人工控制器发出，它激励主动力接触器线圈将电源接通驱动电机速度控制器。驱动的速度与方向是两个独立的变量，分别由计算机控制。为了安全，制动器的制动力由弹簧力产生，这样在紧急断电故障时仍能提供制动能力。采用电气解脱松开是这类制动器通常的做法。速度调节可采用不同的方法，如用脉宽调速或变频调速等。AGV 在直线行走、拐弯和接近停位点时要求不同的车速，直线行走速度可高达1.2 m/s，拐弯时为0. 2m/s-0. 6m/s，接近停位点时为0. 1 m/s 。

(4)通讯单元

实现控制台与AGV 的信息交换。一般采用无线通讯方式。运行中的AGV 通过无线通讯系统与AGV 交换信息，实现AGV 之间的避撞调度，工作状态检测和任务的调度。

(5)安全与辅助单元

是为保护AGV 自身及现场人员，运行环境设施的安全而采用的多级硬、软件安全措施。为了避免AGV 在系统出故障或有人员经过AGV 工作路线时出现碰撞，一般都带有障碍物探测及避撞、警音、警视、紧急停止等装置。

(6)供电单元

可随时检测AGV 小车自身的电池容量，当电池容量下降到一定值时，就会向系统发出充电需求的信号，由系统向该台AGV 发出充电命令(此命令有绝对的优先权)。当AGV 到达充电站后，系统通过I/O 接口控制地面充电设备，对其进行充电。充满后，充电需求信号消失，AGV 小车可继续接受其他任务。

AGV在国外自动化物流系统的应用起步早，经过近50年的发展，其技术水平很高，应用范围相当广泛。我国直到上世纪90年代才逐步开始商业应用，目前主要集中在烟草、汽车、金融和家电四个行业。

烟草行业具有物料流量大，运送环节多，生产过程自动化、柔性化程度高，信息控制管理系统要求严等特点。AGV作为现代化生产过程的标志性装备，具备了能较好满足上述特点的条件，加之烟草行业整体效益较好，有条件更新装备，因而AGV得到了迅速推广和应用。

烟草行业物流特点

1．物料流量大

经过重组后，我国烟草企业正朝着数量少、产量大的方向发展，产量一般在50万箱以上。中型烟厂为100万箱以上，大型烟厂为250万箱以上，特大型烟厂为400万箱以上。

按100万箱的产量计算：

a) 烟叶、烟梗是最基本的消耗品。从收购入库到打叶复烤、制丝生产，都离不开原料的流动过程。目前常规打叶复烤单线产量有3000kg/h、6000kg/h、12000kg/h等，制丝单线产量有1000kg/h、3000kg/h、5000kg/h、8000kg/h等。这部分物流量每天约在150吨左右。

b) 辅料是卷接包生产不可缺少的物料。其种类繁多，每种牌号的卷烟都有对应的辅料品种，使用量大。按重量计，辅料与烟叶消耗之比约为1.5:1，用量之大，显而易见。这部分物流量每天约在220吨左右。

c) 成品是原料与辅料加工后形成的最终产品，要求生产中既能直接发货，又能暂存入库。这部分物流量每天约在360吨左右。

d) 此外，生产过程还有一定的废烟废料产生。

2．运送环节多

烟叶是季节性生长与收购，需集中运输存放，并进行自然时效处理。然后从库区运到打叶复烤线入口处，通过打叶复烤生产过程，叶梗分离后分包装箱运出存放，进行醇化处理。再把烟包和梗料运送到制丝线加工后才进入卷接包生产。辅料的耗量与卷烟产量同比增减，因其品种多，且基本上都是专业化生产，外购供给，所以一般都有一级库和二级库。使用之前还要进行搭配、温湿度平衡、剩余料调整等。原料与辅料不断输入，成品不断输出，形成从库房到车间、又从车间到库房反复多次的运送作业。

3．自动化程度高

目前，我国的制丝线、打叶复烤线和卷接包生产线基本上都实现了自动化生产。各种不同形式的输送装备如带式输送机、振动输送机、辊道输送机、链式输送机、穿梭车、提升机、风力输送等，像环链一样把各个处理过程紧密衔接起来。卷接包生产是高度自动化的集中代表，装备较好的企业基本实现了从高速卷烟机到小包机、条包机和装封箱机的自动化流水线生产，后续还有自动分拣系统、自动码垛机、AGV、自动化立体仓库等。

烟草行业AGV应用情况

1990年代，我国烟草行业进行了一轮大规模的技术改造，包括打叶复烤技术的全面推广应用以及制丝新工艺方法的引入。随着生产工艺的逐步完善，打叶复烤、制丝、卷包这三大生产线基本实现了自动化。到了1990年代中后期，有一部分企业已开始提出如何将这三大生产线有机地串连起来，并从原料、辅料输入到成品输出全过程实现自动化生产和信息化管理，这就是后来迅速在我国烟草行业推广应用的自动化物流系统。AGV作为自动化物流系统中的一个重要装备，也随之引入。

1．总体应用情况

楚雄（卷烟厂名略，以下同）是国内烟草行业最早使用AGV的企业（现已停用）；

玉溪使用韩国三星电磁导引AGV，共52辆，成为国内企业中使用数量最多的AGV系统（最近刚由昆明船舶设备集团有限公司更新改换为激光导引AGV系统，共34辆，并采用了目前世界上最先进的8系统技术）；

昭通和什邡使用过德国的惯性导引AGV（均已停用）；

昆明、杭州和常德使用的是SWISSLOG公司集成的激光导引AGV（ROCLA公司生产）；

厦门、南昌、芜湖、深圳、蚌埠使用的是日本大福公司的激光导引AGV；

上海（配方库）曾使用过国产电磁导引AGV（已停用）；

成都曾使用过台湾生产的电磁导引AGV（已停用）；

柳州、南宁使用的是ROCLA公司生产的激光导引AGV；

红河、宁波、南京、淮阴、徐州、龙岩、合肥、青州、曲靖、武汉、成都（新上项目）、许昌、大连烟草、玉溪、青岛、上海（辅料库）、兰州、昭通（新上项目）使用的是昆明船舶设备集团有限公司生产的激光导引AGV。

2．使用车型情况

a) 推挽式

站台是无动力的辊道，AGV停靠在站台侧边，通过推挽机构左、右侧向移动伸臂推拉完成装卸货物，托盘货物在AGV辊道与站台辊道之间滚动，载货重心转移平稳巧妙，作业效率高，AGV安全性好。其特点是：站台不需要连锁信号和动力传动，适合同高度站台之间、站台数少的搬运条件。但对作业点的定位精度以及与移载系统关联的部分要求较高。应用在红河辅料库、箱皮库；淮阴辅料库。

b) 辊道式

站台是带动力传动的辊道，AGV停靠在站台侧边，车上和站台上的辊道对接之后同步传动，故要求托盘标准，传递高度统一，传递速度吻合。可左、右双向装卸托盘货物，作业效率高，AGV安全性好。特点是：移载机构与原理简单，可靠性好，但站台需要有连锁信号和动力传动。适合于站台数少，车间或库区入、出口RS/AS之间往返作业。应用在红河原配方库、昭通原辅料库、成都原辅料库、上海原配方库。

c) 侧叉式

站台是无动力的台架，AGV停靠在站台侧边，通过伸缩叉的两级比例传动实现左、右双向装卸货物，能够在不同高度站台作业，作业中依靠升降机构完成叉与货物的离合，AGV安全性好。特点：移载原理简单，站台结构简单，但移载机构复杂，且移载过程货物重力直接作用于伸缩叉，故AGV平衡是弱点，升降范围有限。适合于站台数多，车间或库区入、出口RS/AS之间往返作业。应用在玉溪原辅料库、什邡原辅料库。

d) 叉车式

类似于电动叉车，有正向和侧向多种作业形式，能够从地面到较高范围实现多种场合的装卸作业。适合有高低不同站台或货架要求的物料装卸，特别是对驶入式巷道、多层货架（牛腿式）的密集性存储搬运独具优势。特点：使用性广，可在巷道及有多层货位的库房中装卸；缺点是倒车过程安全性有局限。应用在厦门、南昌、芜湖、深圳、蚌埠辅料库；红河原成品库。

e) 链式

基本与辊道式一致，只是辊道改为链条，托盘货物随链条移动。特点：作业速度快，效率高，但要求站台带动力和有同步传动要求。应用在青岛丝束库。

f) 牵引式

类似于电动拖车，AGV只提供牵引力，通过拖挂带轮的箱体或容器完成对物料的运送。特点：能耗小，结构简单轻巧，但物料车限位困难，全自动作业容易导致失误。应用在红河辅料库。

g) 落地叉式

车型结构与电动叉车相似，移载过程须倒车才能完成，货物能直接放到地面，可以在高低差较大的站台或货架（横梁式）之间装卸货物。从使用条件看，还具有叉车式AGV的同等功能，适用范围较广。特点：适合有高低不同站台或货架要求的物料装卸，特别是对单排多层货架（横梁式）的密集性存储搬运独具优势。因货物能直接放到地面，所以既可用于库区，也可用于生产车间。缺点是倒车过程安全性有局限。应用在红河、柳州、南宁、昆明、杭州、常德、宁波、南京、徐州、龙岩、合肥、青州、曲靖、武汉、成都、许昌、玉溪、青岛、上海、兰州、昭通辅料库；红河成品库、丝束库；青州配方库；大连烟草配送。

应用AGV的意义

a) 先进性

AGV集光、机、电、计算机为一体，综合了当今科技领域先进的理论和应用技术。导引能力强，定位精度高，自动驾驶作业性能好。

b) 灵活性

能够很快捷地与各类RS/AS入/出口、生产线、装配线、输送线、站台、货架、作业点等有机结合。能够根据不同的需求，以不同的组合，实现各种不同的功能。能最大限度地缩短物流周转周期，降低物料的周转消耗，实现来料与加工、物流与生产、成品与销售等的柔性衔接，最大限度地提高生产系统的工作效率。

c) 可靠性

在AGV系统的工作过程中，每一步都是一系列数据和信息的通讯交换过程，后台有强大的数据库支持，消除了人为因素，充分地保证AGV作业过程的可靠性，完成任务的及时性，数据信息的准确性。

d) 独立性

AGV能自成系统，在没有其他系统支持条件下，作为一个独立单元完成特定任务。

e) 兼容性

AGV不仅能独立工作，而且更善于与其他生产系统、调度系统、控制管理系统等紧密结合，具有突出的兼容性和良好的适应性。

f) 安全性

AGV作为无人驾驶的自动车辆，具有较完善的安全防护能力。有智能化的交通管理，安全避碰，多级警示，紧急制动，故障报告等。能够在许多不适宜人类工作的场合发挥独特作用。

g) 示范性

代表先进的生产力，是企业技术进步的象征。能促进人员素质、管理水平的提高。AGV还能促进企业标准化、规范化、信息化的基础建设。

小结

AGV在我国烟草行业的应用，促进了企业技术进步，改善了工作条件和环境，提高了自动化生产水平；有效地解放了劳动生产力，减轻劳动强度，缩减人员配备，淘汰落后的生产工艺和装备，优化生产结构，节约人力、物力、财力；创建了人机友好、和谐宜人、科学文明的生产环境，树立起良好的企业形象。在为企业获得良好的经济效益的同时，也获得了良好的社会效益。

不同类型的AGV具有不同的特点和功用，不同的对象或环境条件要有所区别，合理地选择符合实际要求的AGV车型和导引方式非常重要。就我国烟草行业目前的现状和条件，应用最多的车型是落地叉式AGV，其次是叉车式、推挽式、辊道式和牵引式；应用最多的导引方式是激光导引，其次是电磁导引、惯性导引；比较适宜的作业对象是搬运卷包辅料、成品、烟叶、烟梗、烟丝、箱皮、丝束、香精香料、糖料、胶水、废烟、废料、托盘、料箱等。

辅料AGV运送在实践中取得了良好的应用效果，基本形成一个相对固定的模式，即一般卷包机组按一卷两包或两卷三包的辅料搭配托盘送料（超高速机组除外）。

成品AGV运送适用于普通平库或高架立体仓库，且3层以下的普通平库可以直接用AGV驶入巷道完成自动存取和搬运。

配方AGV运送目前采用的是带托盘的形式，随着烟包包装形式的规范统一，今后建议采用夹抱式AGV直接完成作业，取消带托盘的方式。