智能的緊湊型機電執行器助力提升工業AGV的生產力和空間利用率

自動導引車（AGV）可以將工業生產力提高50%到70%，但其需要在空間日益緊張的工廠中擁有足夠的移動自由。AGV設計人員設計的AGV外形越小、集成的功能越多，對最終用戶的價值就越大。選擇正確的驅動技術對于實現這一目標至關重要。為了同時實現緊湊外形和高性能運動控制，AGV設計人員越來越多地選擇智能機電執行器。

工廠中的AGV

在制造應用中，AGV（圖1）取代了許多人工提升和搬運工作，例如將坯料運送到生產線，以及在整個車間、倉庫和裝配線上轉運貨物。目前使用的大多數AGV都由激光或磁條引導，部分AGV使用電纜和固定軌道，并且它們越來越多地采用無線通信方式。

圖1. AGV提升制造應用的效率。

在典型制造應用中，機器操作員會通過其工作站的調用終端在物流管理計算機系統發出零件需求信號。管理系統收到請求后，將請求轉發給AGV管理軟件，然后AGV管理軟件會根據優先級和最佳裝卸貨動作將任務派發給最近的車輛。當完成工作后，操作員向控制系統發出信號，繼續進行流程的下一步。

上位機始終了解AGV的狀態、位置、速度、方向、故障和功率，并控制其前進、后退、向左、向右移動。若遇到障礙物，AGV會自動減速并停止以避免碰撞。障礙物清除后，AGV自動恢復運行。

智能需求

隨著AGV的使用日益增多，將車輛運動與高級軟件應用程序集成的興趣也在不斷提高，這包括企業資源規劃系統、自動存儲系統、模塊化輸送系統和資產管理軟件。這類軟件有助于創建優化的工作流程，只需極少的人工干預，即可完成生產設施內的材料或功能轉移。

連接通過現代化AGV中的板載微處理器和軟件進行管理。為了充分利用數字通信的潛力，設計人員還部署了內置智能的智能執行器。這使得執行器可以集成到AGV自動化方案中，并且執行器之間可以直接通信。例如，可以使用執行器的相互同步能力來開發AGV升降臺。（圖2）

圖2. 智能執行器為AGV的應用集成開辟了可能性，例如這種升降臺利用了同步多個執行器運動的能力

基于數字集成能力和成本的執行器比較

機電執行器是與面向生產車間應用的AGV進行智能集成的理想解決方案。如圖3所示，價格較低的皮帶驅動、剪刀式凸輪齒輪和液壓系統幾乎或完全沒有數字集成能力；齒輪絲杠具有更高的數字集成能力，但由于需要額外的電機和控制器，因此其成本至少與智能機電執行器相當；空心絲杠執行器具有類似的數字集成能力和技術，但除了高速、大容量的倉儲和配送應用（如電子商務包裝和運輸）外，它們在其他應用中的成本明顯過高。

圖3. 基于成本和數字化能力的驅動解決方案比較

緊湊的優勢

無論是比較額外建筑物的成本還是利用現有空間實現最大回報，優化外形尺寸可以為任何工廠帶來效益優勢。由于AGV可以快速輕松地配置，因此它們比通常固定的傳送帶更節省空間。但為了在車間中自由移動，AGV本身需要足夠的空間，同時還需要適應更狹小空間的能力。

使用較小的執行器是提高空間利用率的有效方法，但其所需的安裝空間仍然是一個問題。機電執行器通常在前端和后端都有負載適配器。如果用安裝法蘭代替傳統的后適配器，則可減小總長度和行程長度之比，為系統設計人員提供更多空間。

設計越緊湊，AGV就越容易部署在緊湊的空間中，同時降低能耗。如果AGV設計需要更昂貴的鋰離子電池，則后者尤為重要。更低的能耗也意味著更長的工作時間和更低的充電頻率，這同樣有助于提高整體生產力。

在常見的執行器選項中，相比于皮帶、液壓或齒輪驅動解決方案，機電執行器驅動給定負載所需的工作空間最小。在機電解決方案中，單法蘭安裝的選項對工作空間的要求最低。

基于工作空間要求的驅動解決方案比較

例如，Thomson Industries提供了一個后安裝法蘭選項，可減小Electrak® HD電動推桿的總長度與行程長度之比。憑借更緊湊的設計，該執行器更易于安裝在狹小空間中，因此非常適合用來設計各種自動化設備、AGV和起重設備，同時保持上述數字功能。

由于能夠適應狹小空間，Thomson Electrak HD電動推桿是緊湊型AGV的理想選擇，其利用后部安裝法蘭選項可減小總長度與行程長度之比。

應用

每當貨物和零件需要在平面上移動，智能、緊湊的AGV都可以發揮作用。以下是一些經常使用AGV的行業示例：

• 消費品。AGV廣泛應用于眾多消費品行業，包括電子、醫藥、化工、香煙、紡織品和家用電器。它們被用于搬運從精密工件和包裝零件到重型托盤的所有物品。例如，在空調制造中，可能涉及將安裝板、后濾網、蓋板、面板、電機、出風口、前框架、蓋板和電容器往返運輸至相關工作站。除了為冰箱等大尺寸重型物品的應用帶來空間節省外，機電執行器還板載了智能功能，能實現負載同步移動。
• 玻璃纖維生產。在玻璃纖維的生產中，二氧化硅被拉制成細絲，然后粘合在一起。AGV可以與CNC機床、智能工業機器人和生產線集成。它們可在拉制、干燥、切割工作站之間自動運輸二氧化硅原料，然后進行包裝、堆放和儲存。工作流程從開始到結束是緊密協調的，機電執行器的可編程性使玻璃纖維生產商能夠進一步優化效率。
• 汽車制造。在汽車制造中，AGV取代了用于將門、引擎蓋、鉸鏈和螺栓等組件運送到適當站點的手工作業和叉車等傳統方法。機電執行器的高負載處理能力在汽車制造中尤其關鍵。
• 電子制造。晶圓和夾具等組件不能即時可用是電子產品生產線中斷的常見原因之一。即使輕微的延遲也可能造成高昂的代價。智能的緊湊型AGV（由可編程執行器提供支持）可確保正確的組件在正確的時間出現在正確的位置，幫助實現高效的電子產品生產。
• 電子系統測試控制面板等電子系統的電磁特性必須在不會引起放電的環境中進行測試。配備執行器的AGV可以通過編程以固定速率按下按鈕序列，并從測試臺移動，從而不受干擾地進行測試。為了確保在電子動作期間僅產生低電磁輻射，執行器需要經過全面的測試，例如感應負載開關、正電感瞬變、正負耦合、啟動、負載突降、電磁抗擾度、傳導發射和輻射發射等。

隨著全球競爭日益激烈，大多數分析師預測AGV的使用將持續增長。不斷上漲的勞動力成本是AGV用戶增長的關鍵驅動力，但盡可能提高所有資產回報的需求同樣至關重要。這些資產包括AGV本身和它們移動的空間。為了優化當前AGV在未來應用中的使用，選擇空間要求小的智能安全型機電執行器是設計人員可以采取的重要措施。