無人搬運車技術分享

無人搬運車技術分享

無人搬運車是什麼?

AGV無人搬運車為可依預定路徑或程式行進的無人載具，又稱為自動導引車、自走車、自主移動機器人、自動搬運車、搬運機器人或自走車。導入無人搬運車系統已成為企業提升生產效率不可或缺的自動化設備，讓人員專注於生產作業，節省不必要的搬運作業，讓無人搬運車24小時隨時為企業搬運，透過導入無人搬運車(AGV)或搬運機器人(AMR)，再造生產流程及物流規劃，邁向智能工廠。
 
 

 無人搬運車各式應用的優缺點?

無人搬運車種類多元，常見以下六大類，各有優缺利弊, 沒有最好的無人搬運車，而是要找最適合的無人搬運車，才能解決問題達成效益。

 
潛盾式無人搬運車 直結式無人搬運車 牽引式無人搬運車
磁帶 / 雷射導引 磁帶 / 雷射導引 磁帶 / 雷射導引
倉庫 / 生產線 倉庫 / 生產線 倉庫 / 生產線
價格較低  價格較低  價格中等
QRcode導引 雷射 / 視覺導引 磁帶 / 雷射導引
無人倉庫 倉庫 / 生產線 倉庫 / 生產線
價格較低  價格較高 價格較低 
 

 

【潛盾式無人搬運車】

 搬運方式 :

  • 需搭配指定尺寸的物料台車
  • 物料台車需放指定位置
  • 潛盾式AGV無人搬運車可從物料台車底下潛入到適當位置停下後，升起頂桿，卡入物料台車下方的結合機構後，出發拉運到指定地點停止，下降頂桿離開。

 優點 : 使用交換台車， 可進行較多物品的搬運。
 缺點 : 需要很多周轉用的台車，當閒置不用時，台車儲存佔用空間，且台車製作成本亦不低。

  • 人員將台車推放到結合位置時，需準確且方向性要對，否則會交換易失敗。
  • 人員因擺放台車與拉取台車都必須中斷手上的生產作業，影響生產效率。
  • 潛盾式無人搬運車AGV為了讓車身降低以利台車移動時需穩定行走，車身較長易佔空間。

 

【直結式無人搬運車】

 搬運方式 :

  • 不限定一種裝卸載運用方式，充分發揮多樣化物流運搬規劃彈性。
  • 可充分搭配各種外掛式物流設備，例如 : 感測器、IO控制等，易於客製化  。
  • 多樣化物流運搬規劃彈性 。

 優點 :

  • 不限定一種裝卸載運用方式，充分發揮多樣化物流運搬規劃彈性。
  • 可充分搭配各種外掛式物流設備，例如 : 感測器、IO控制等，易於客製化  。
  • 多樣化物流運搬規劃彈性  。


 缺點 : 可以搬運的物料較少，通常上方只能放單一荷具。

 

【牽引式無人搬運車】

 搬運方式:

  • 牽引式無人搬運車通常都會搭升降頂桿
  • 運作方式與潛盾式無人搬運車AGV很類似，進行對台車進行結合或解脫牽引頂桿的動作，不一樣的地方則是不一定需要鑽到台車下方，也可以是後退卡入台車牽引座後，再往前行到指定地點。 
  • 通常會搭配多輛牽引台車使用。

 優 點:

  • 可以一次牽引多台車，搬運較多物料。
  • 因牽引式AGV無人搬運車本身要夠重、夠大又夠穩，所以可承載較重。


 

【頂舉式無人搬運車】

 搬運方式 :

  • 通常需搭配整體物流揀取站與庫儲管理的整體系統規劃
  • 每個物流載具的儲放位置由系統決定與記憶
  • 揀取/放置作業員僅需決定要揀取甚麼物件，或是要放置什麼物件，系統會自動派遣AGV無人搬運車前往指定儲放點，將該物流料架載運到揀取站讓人員取放物件
  • 整體物流儲存空間，都是棋盤式的規劃配置，配合系統即時路徑下達，盡可能的讓儲放空間被運用到最大化。

 優點 :

  • 因承載重量較輕，且行進速度較快。
  • 多運用於無人空間，無人員使用安全問題。

 缺點 :

  • QR Code的維護成本可能較高 : 為QR Code是要貼附在地面的，若是有破損或髒汙，就會影響可讀取性而產生異常，因此非常不適合運用在需要與人員共用的作業空間，否則QR Code的維護成本會相當的高。
  • 地面需要相當平整: 因為QR code是貼在地面被讀取，地面平整度要求高，若地面凹凸起伏較明顯，就會影響讀取，甚而在AGV無人搬運車的輪子壓過凹凸部時引起行進偏差而停止報警，需要人員前去檢視與排除。
 

【叉車式式無人搬運車】

 搬運方式 : 

  • 搭配的物流載具通常就是棧板
  • 叉車式無人搬運車可主動將物件叉起並移載到指定位置，若下方有空間可讓牙叉操作的鐵籠或其他載體，且基於原本的起重車作業性能，其裝卸載作業從二維的平面物流移載作業，提升到三維的立體空間移載作業。

 

 優點 :

  • 結合叉車及無人搬運作業，較安全。

缺點 :

  • 導入費用高 :  安全機制的考量要求極高，通常會是多重複合式的導引與障礙偵測機制的組合，因此造價高昂。
  • 需要空間大 :  本身體積大，移動作業與迴轉的空間就需夠大，再加上必要的Safety clearance(安全淨空範圍)，使用的場域空間就必須要更大。 

 

 

【滾筒式無人搬運車】

 搬運方式:

  • 需在無人搬運車上方設計搭配電動滾筒或皮帶作為移載平台。
  • 物料搬運透過電動滾筒或皮帶到指定位置，人員再依需求取用。

 優點 : 較沒有物流載具上的限制，甚至是一口箱子，也可以作為物件來移載。

 缺點:

  • 交期與成本較高  :  依據高度、承重、面積，各有不同，總類極為繁多，所以鮮少有AGV無人搬運車廠商會產製固定規格的滾筒式無人搬運車，一般都是依需求客製，所需交期與成本都會相對較高。
  • 可能增加其他費用  :  因滾筒式無人搬運車需要對應的輸送設備，像是滾輪、滾筒平台或皮帶等，才能進行物流對接作業。所以需要同步規劃對接輸送設備的設計。
 

 

 無人搬運車常用的特徵點辨識類型有那些呢? 

大家有沒有想過，AGV無人搬運車這樣的智能型自動化設備，是如何辨識自己的位置與執行某些非中控指示的即時性指令或動作呢？其實，不管是智能程度多高的無人搬運系統，或多或少都一定會需要不同程度與不同模式的特徵點加以輔佐，才能確保整個系統運作的即時性、精確性與安全性。

 
所謂的「特徵點」，就是做為AGV無人搬運車辨識站點位置、動作指示、指令下達、精度校正或交通管制的參考依據。因此，也常被叫做定位點、ID、命令卡等不同名稱，但其實都是具備特定意義或功能的「特徵」，讓AGV可以依據原先設定的運作邏輯，識別各個特徵點後，進行不一樣的相應動作，像是移動停止、左右轉、加減速、開關音效等等。
 
另外，特徵點也會依據導引方式的不同，選擇的特徵類型也會有所不同：

 

一、 磁力式特徵點(NS極)
這是歷史最悠久的AGV無人搬運車特徵點運用方式，也是最為穩定的特徵點識別技術，直到現在還有不少生產現場採用這種作法。將磁感器(Hall Sensor)設置於AGV無人搬運車的底盤側邊，讀取面朝下，而作為特徵點的磁片則有區分N極朝上與S極朝上兩種，一樣會貼附於地面AGV導引軌道的側邊，就像是1與0的組合，按AGV前進的方向，依序貼附NSNNS磁片，AGV就會在行進的過程中，依序讀到10110的二進位制組合，而這個組合就會對應到預載在無人搬運車控制器裡面的某個指令或動作，並在執行的同時，透過無線傳輸機制，送回中央控制系統回報位置與狀態。這種特徵點運用法雖然最為穩定，但是缺點就是一組特徵點在設置的時候，所需直線區域較大，且相對反應速度會較慢一些。
 
二、 色差式特徵點
類似磁力式的運用方式，通常搭配的是色帶導引式的AGV無人搬運車，也就是利用光學辨識部件，識別貼附於地面的不同組合方式的色塊，可以是單色的，也可以是彩色的(像是RGB)。一樣的道理，就是不同的色塊組合，會對應到AGV控制器所預載的不同指令與動作，曾經風靡一時，但是後來慢慢地退到教育界或兒童智能玩具，而非應用在工業生產現場。為什麼呢？其根本原因在於導引用的色帶本身在工業現場的地面就比較難以維護，不管是髒汙，或是磨損，都有可能會讓導引機制異常，而使搬運稼動停擺。
 
三、 RFID特徵點
無線射頻辨識(Radio Frequency Identification, RFID)，屬於無線通訊技術的一種。簡單的說，就是利用特定線圈與IC晶片的組合，藉由電生磁、磁生電的原理，發射出去的電磁波，在切割到特定線圈所產生的瞬間電流，對特定的目標進行讀或寫的作業。按其對應頻率高低的不同，有區分低頻(LF)、高頻(HF)與超高頻(UHF)三大類，像是悠遊卡，也是一種高頻RFID的應用。其重點在於ID(Identification)，透過網際網路與數據庫結合應用，不僅僅是在AGV無人搬運車系統，在我們的日常生活中也被運用的非常廣泛。元創智動MP100無人搬運車，就是採用LF的RFID Tag作為特徵點辨識法，將Tag設置於地面，讓AGV經過時讀取，從而作為指令或動作的依據。不過，RFID Tag的封裝技術與設置工法，將決定Tag在地面的妥善率，因為畢竟是線圈與晶片的組合，如果使用上不斷到重擊或是重壓，還是免不了會有損壞的可能。但由於其便利性、穩定性與快速讀取等特性，算是目前被有軌導引方式的AGV無人搬運車系統最為廣泛運用的特徵點類型。
 
四、 QR特徵點
採用QR code作為特徵點的AGV無人搬運車系統，通常也是以QR Code作為主要導航手段。也有可能是採用視覺辨識方式的輔助特徵點運用方式。在之前的文章有介紹過QR code導引式AGV無人搬運車的適用場域與優缺點，這邊就不予贅述。不過若QR是設置於地面的，那讀取器通常會採用專門的高精度QR code快速讀取頭。但若QR是設置在天花板或是牆面的話，那通常就是用視覺鏡頭輔助讀取，組合應用的模式會稍微有所不同。但相同的是，每個QR code讀取出來的代字或代碼，對於AGV本身與系統而言，都會有相對應的意義與功能，所以這些QR都必須由系統自行產生，而且貼附的方向與精度都有相當高的要求。這也是為甚麼這種導引方式的AGV無人搬運車，比較適合運用在無人工廠或無人物流倉儲，才不會有QR code的維護問題。
 
五、 專用反光片特徵點
這種特徵點的運用，就一定是搭配雷射導引式或光達LiDAR導引式的無人搬運車系統。因為這類型的AGV無人搬運車，本身就是用反定位的方式，來計算自己在作業場域中的相對位置。但是，即便AGV已經學習並記憶現場的地圖，其精準度還是會因現場配置的微調整(像是桌子從左邊搬到右邊，或是多一張椅子、少一張椅子)與強光照射等等的外部影響而導致產生定位偏差。因此，環境中最好要多設置一些專用的反光鏡(或是反光片)，當雷射光束打到這些專用反光鏡時，會有較強的反射光束被接收到，導引系統就藉此作為一個有別於一般環境物件反射強度的特徵點，當然這些專用反光片必須是設置在環境中的固定位置的，像是牆面或柱子等等，這樣才能確保無人搬運車每次藉由這些特徵點做定位校正或是站點功能設定時，不會再次產生而外的偏差。
 
六、 視覺特徵辨識方式
為什麼這個是說「視覺特徵辨識」，而不是說某種特徵點呢？那是因為應用視覺鏡頭作為特徵辨識手段的時候，特徵點可以非常多元，像是前述的QR Code也可以做為視覺辨識的特徵點之一。甚至是簡單的幾何圖形(三角形、圓形、方型)或不同顏色的組合圖，只要是有別於現場環境的可辨識特徵，就能夠作為視覺鏡頭的特徵點。通常會搭載視覺鏡頭的AGV無人搬運車，都會是比較高階的控制系統，導引方式也多半是採用成本較高的雷射導引、LiDAR導引或視覺導引等技術。若還有搭載AI人工智慧engine與專用鏡頭模組，還可以直接辨識人員的特定手勢與姿態，來直接與作業員互動或跟隨的功能。
 
總而言之，其實特徵點就是AGV無人搬運車與其作業環境的互動依據，對無人搬運系統來說，自然是特徵點越多越好，但是對於使用現場來說，特徵點設置的越多，除了成本越高，或多或少也會影響到現場的環境與限制(譬如反光片必須在固定位置且不能被遮擋到)。所以，老話一句，沒有最好的選擇，而是最適合的選擇。畢竟每個使用現場的特性與需求都不同，如果花了極高的成本導入了看起來最先進的設備，卻造成了現場更多的使用問題與限制，這樣的改善專案就注定是失敗的。因此，在選擇無人搬運的解決方案之前，要先好好研究與評估一下自己現場的數據與需求，才能找到最佳的解決方案喔~

 

 無人搬運車常見的搬運方式有那些?

 

 

應用場景：
協助作業員在產線間或站點間，周轉搬運物料或半成品。


使用時機：
作業員(或Robot)可直接在A/B點直接取放料時。

 

 

應用場景：
搭配Karakuri機構，使空箱與實箱可在倉庫端或線邊站進行無動力”實空交換”運補。


使用時機：
物料或半成品有固定荷具(物流箱)與產線間周轉，且物料箱本身尺寸較小時。(長寬高在40CM以下時)

 

 

應用場景：
搭配Karakuri機構，將料盤或料箱依序推送上架，由作業員(或Robot)進行動作或檢查後，往下游滑送，並由小P接走，送往指定站點。


使用時機：
適用”島型生產線”，也就是各站點為非連續性流水型產線，可能會跳站或跨站生產時。
 
 

 

應用場景：
搭配Karakuri機構，在AGV接獲實箱後，再送往指定站點投送，亦可從站點將空箱接回倉庫端投放。若為AGV上方結構為無動力結構，須注意物料方向性問題。若AGV上方機構為電動滾筒平台，則不受方向性影響。


使用時機：
物料或半成品有固定荷具(物流箱)與產線間周轉，且物料箱本身尺寸較大時。(長寬高在40CM以上時)

 

 

應用場景：
物料台車以牽引鉤，由AGV牽引PIN結合拖曳移載，並送往指定工位。須特別注意AGV本身自重與物料車間的重量比。

使用時機：
當物料或半成品本身體積較大或為特殊形狀，需以特製台車盛載，且下方無足夠高度可讓AGV穿梭時。

 


應用場景：
直接以AGV為移載平台，在上方搭載客製治具或工作平台，從原料→半成品→成品，完成整個產程，再送往指定品檢、包裝站。若有RMA狀況，亦可中途遣返送往指定工位處理。


使用時機：
島型生產線適用，或是生產流程需要相當程度的動線彈性，可依需要進行流程或動線變化時。

 

 


應用場景：
物料或半成品以台車為周轉載具，AGV透過牽引升降PIN穿梭於台車下方，結合台車下方牽引座，送往指定工位後，解除牽引離開台車下方。亦可應用為台車實空交換規劃方式(車換車)。

使用時機：
當物料或半成品本身體積較大或為特殊形狀，需以特製台車盛載，且下方可讓AGV穿梭移載時。
 
 

應用場景：
作業員於固定工位作業，依需要呼叫或由系統派遣AGV，前往指定儲位取料後，遞送至作業員所在位置。

使用時機：
通常搭配自動倉儲系統之進出料口使用，AGV上方可搭載電動滾筒(可雙向移載)或無動力流道(單向移載)對應運送需求。