苍龙AGV智能搬运机器人“安全”的AGV-双轮差速篇2019-08-08

苍龙AGV智能搬运机器人“安全”的AGV-双轮差速篇

双轮差速型AGV小车通过两侧行走驱动轮差速转向。该车型具有机构简单、工作可靠、成本低。在自动运行状态下小车能做前进、后退行驶并能垂直转弯机动性好。和舵轮驱动的四轮行走机构小车相比，该车型由于省去了舵轮，不仅可以还能节省空间，小车可以做的更小些，因此常见于潜伏式AGV/AGC，是目前市面上应用最广的AGV车型。

一般来说，AGV主要由安全装置（急停按纽、激光雷达、安全PLC、安全速度模块），控制装置、负载搬运装置、驱动装置，电池和电机等组成。其中，控制方面，包括功能控制（如指令解析、无线通信、导航数据处理、图像处理等）、动力控制（如电源、充电控制等）、安全控制（如障碍物检测、速度和转向控制等）。

中国有CR等标准要求。

在AGV车型设计的时候，常见的安全防护功能有急停按钮、安全扫描仪、安全触边等等，虽然这些在进行AGV安全防护配置时比较容易会想到。但是在实际做出来的系统，还是不能满足安全标准的要求。以下有个简单的框图，以SICK的系统为例，做个简单的介绍。

首先，在双轮差速AGV系统设计的过程中，最容易忽视的是通过接触器通断驱动系统的供电，一般需要在两个电机的供电回路上各增加一个接触器，并且两个接触器串联到供电回路中，组成双保险。有兴趣的也可以看看下面系统建议的安全配置方案。

在电机的选择上，国内的双轮差速AGV普遍没有机械制动系统，多数采用电子刹车。这种是不符合机械制动系统的要求了。我曾经和一位做AGV的创业者聊过，不加机械制动系统的原因，是为了便于人工推动AGV进行搬运或脱离现场，这个想法除了不安全外，还有一个问题，就是人工推动AGV的时候，电机就会变成发电机，如果不加二极管会损坏驱动器的。

此外，在电机的选择上，还比较容易忽略的是速度和转向监控。为了满足安全性的要求，建议做成双编码器，其中输入给安全雷达或者速度监控模块的编码器一定要是24V的，双轮差速驱动相对于舵轮驱动的AGV来说，可以直接借助安全雷达是实现速度和转向监控，目前SICK的S300中的专业版和专家版（低配的两款不支持）、北阳的UAM等雷达均支持编码器输入。如果是做激光导航的产品，比较推荐是SICK的S300专家版，可以直接通过EFM总线和安全PLC连接，不占用安全PLC的I/O，同时还可以直接作为导航雷达使用，节约系统成本。

 

除了单车的安全外，在设计移载工具的时候，目前大部分装置主要是依靠摩擦力来保持货架与AGV的相对位置关系，紧急情况下，一旦拍下急停按钮，货架很有可能会倾倒或者失稳。所以在设计移载工具的时候，需要考虑到稳定性的要求：如果用于负载搬运，速度控制和转向控制的控制系统故障，可能导致稳定性丧失，这些控制系统的安全相关部分应符合ISO 13849-1:2015: Cat.2。这里面就需要借助编码器的输入，实现速度控制和转向控制，防止因过弯速度太快而造成的“甩尾（ESP）”等问题出现。

关于安全触边，常规的安全触边便是是NO输出，如果接线断开或者触边失效，是没有办法监测的。安全触边属于接触式安全设备，也是AGV最后一道防线，为了提高安全性，要加个专用的安全监控器，以提高安全性。（如果想了解更多，可以看之前的文章）。

除了采用安全PLC的方案外，如果出于成本控制，但是还是想提高安全性的话，建议考虑价格支持OSSD的安全继电器，也可以满足基本的安全需求，一般安全激光雷达都是支持OSSD输出。一个这样的安全继电器，也就是几百块钱。