AGV机器人PSD跟踪系统的改进Improvement of PSD tracking system for AGV robot

摘要：通过对AGV (Automated Guided Vehicle)机器人PSD跟踪系统常见故障进行研究分析,对PSD跟踪系统进行改进，解决原有PSD跟踪系统诸多问题，降低设备故障率，提高设备运转率，降低工人劳动强度。

关键词：AGV 机器人跟踪系统 光靶

Abstract: Research and analysis on the common fault of the AGV (Automated the Guided Vehicle) robot PSD tracking system, improve the tracking system of the PSD, to solve many problems of the original PSD tracking system, reduce equipment failure rates, and improve the operating rate, and reduce labor intensity.

Keywords: AGV; Robot; Tracking system; Light target

引言：

自动导引小车AGV (Automated Guided Vehicle)是一种集声、光、电、计算机为一体的简易移动机器人[1],能够沿规定的导引路径行驶,具有编程和模式选择装置、安全保护及各种移载功能的搬运机器人。AGV具有自动化程度高、安全、灵活等特点,因而广泛应用于汽车制造、机械加工等自动化生产和仓储系统[2]。AGV小车跟踪系统元件多采用位置敏感器件PSD(Position Sensitive Device)，位置敏感器件PSD属于半导体器件, 一般做成P+IN结构,具有高灵敏度、高分辨率、响应速度快和配置电路简单等优点, 其弱点主要是非线性，直接用于定位和位置测量还有许多问题需要解决。

1、车间生产现状及PSD有源红外光靶常见故障分析

总装车间原有生产系统采用AGV机器人负责将发动机装配到产品车上，AGV小车采用全自动运行方式，AGV与车身跟踪系统采用PSD系统。PSD采用有源红外光靶。此种光靶价格昂贵，使用与维修不方便，且故障率较高。常出现的故障主要有，操作工放置位置不当造成的光靶没接通电源问题；使用过程中光靶损坏问题；光靶充电不当造成光靶电池没电问题；充电电池老化引起的电池电量不足问题；操作工更换光靶不及时引起的电池电量不足等问题。以上提出的故障问题都会导致光靶丢失，造成跟踪失败，导致AGV机器人不能正常跟踪工作，发出报警信号，强制生产线停止运行，直接影响生产。

2、AGV自动跟踪系统的改进

通过对AGV机器人的PSD跟踪系统研究分析发现，造成故障的主要因素是有源PSD红外光靶供电问题。由于采用独立电池供电自行发射红外射线，光靶对供电电池要求高，一旦电池出现问题光靶将无法工作，独立电池需要反复充电，工作繁琐，且频繁充电造成电池老化速度快，并且需要专人看护，而且独立电池在光靶的放置及取用过程中经常会出现磕碰等影响电池接触的现象，这些都是造成生产线停止运行的最根本因素。通过研究发现利用光电传感器替代PSD有源红外光靶同样能够达到跟踪工作的目的。光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。其中漫反射光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当开关发射光束时，目标产生漫反射，发射器和接收器构成单个的标准部件，当有足够的组合光返回接收器时，开关状态发生变化。其特点是较小的装配开支，当开关由单个元件组成时，通常可以达到粗定位的目的。将原有PSD红外光靶接受器更换为漫反射型光电开关，光靶采用反光板塑料光靶，漫反射型光电开关供电直接由AGV机器人提供，解决了原有电池供电造成的各种问题，反光板塑料光靶价格低廉，且不易损坏，通过生产实验发现，故障率明显下降，原有PSD跟踪系统采用的是模拟信号，PSD感应头采用的是红外线接收器，发射器为有源红外光靶，改进后的PSD跟踪系统采用的是数字信号，PSD感应头采用的是回归反射光电开关，光靶为反光板。通过改进 ，将原有的“有源红外光靶”改为“无源反光板光靶”。解决了原有“有源光电光靶”带来的诸多问题而引起的设备故障，大大降低了设备故障率。

结论：

PSD跟踪系统采用的无源反光板光靶具有无需维护、故障率低、信号无衰减、价格低廉、操作方法方便等特点。PSD跟踪系统的改进对生产系统提供了较大的帮助。

（1）降低设备故障率：改进前AGV光靶问题占AGV故障停线时间为73.6%，改进后AGV光靶问题占AGV故障停线时间在5%以内。

（2）降低工人劳动强度降低生产成本：改进前双班生产每班需要两名维修工对AGV光靶故障进行处理，1人处理生产线故障，1人维修光靶。改进后减少4个岗位编制，每人每月按1500元计算，每年减少1500元×4人×12月=7.2万元，且无源反光板光靶比有源光电光靶价格便宜，降低了设备备件费用。

（3）提高产值：按原有PSD跟踪系统故障停线时间计算，改进后每月可减少停线时间200分钟，每年可提高产量：200分钟×12 月÷2.3（生产节拍）=1043台，每年可提高产值1043台×10万=10430万。

参考文献：

[1]董平,赵海伶;AGV及AGVS方案研究[J];组合机床与自动化加工技术;2002年02期；

[2]吴谨,熊理良;基于场扫描的AGV路径识别[J];武汉科技大学学报(自然科学版);2005年03期

[3]刘全胜；AGV机器人在柔性制造系统中的应用；中国制造业信息化；2008年17期。