122

12. SISTEME DE VEHICULE GHIDATE AUTOMAT (AGVS)

12.1. Consideraţii generaleFacilitatea AGVS {Automated Guided Vehicle System) realizează transportul uzinal

intern (logistică interioară), în mod automat, 1.Se înţelege prin transport uzinal intern ("transfer lung"), deplasarea materialelor

(obiectelor) între depozite şi sisteme de fabricaţie, în ambele sensuri.În interiorul sistemelor de fabricaţie flexibilă deplasarea materialelor se realizează

de către subsistemele de manipulare, deci cu IA/ E şi roboţi industriali ("tranfer scurt').Deplasarea materialelor între depozit şi sistemul de fabricaţie şi invers, respectiv între

două sisteme de fabricaţie oarecare diferite, se realizează în condiţiile unui sistem de producţie"clasic" folosindu-se camioane, electrocare, cărucioare , vagoane, electro- şi / saumotostivuitoare, etc.

În condiţiile unui proces de producţie automat, deplasările materialelor (obiectelor)între diferitele componente ale sistemului de producţie se realizează cu ajutorul sistemului devehicule ghidate automat.

Componentele sistemului de vehicule ghidate automat sunt: vehicule, dispozitive deghidare a vehiculelor, staţii de încărcare / descărcare, staţii de schimb de informaţii şisistemul de comandă AGVS. Vehiculele AGVS mai poartă şi numele de robocare.

Dispozitive speciale asigură legatura dintre sistemul de vehicule ghidate automat şirestul hipersistemului CIM:

o porţi automate sau perdele - care obturează uşile prin care circulă vehiculele;o ascensoare automate - care permit deplasarea acestora de la un nivel la altul;o poduri - care permit intersecţia unor fluxuri.

Avantajele sistemelor de vehicule ghidate automat sunt:- utilizarea unui astfel de sistem economiseşte manopera: operatorii umani nu

participă la transportul uzinal intern, ceea ce conduce la creşterea productivităţii;- ridicarea nivelului calitativ al produselor obiectele transportate în mod automat

sunt mai puţin expuse deteriorărilor decât în cazul transportării manuale (operatoriiumani folosiţi în acest scop sunt de obicei necalificaţi);

- se realizează economie de spaţiu: transferul lung realizat de AGVS fiind continuu,nu este nevoie de spaţiu de depozitare intermediar, unde să se creeze stocuri de rezervăpentru desfăşurarea activităţii de fabricaţie între două transporturi, aşa cum se procedează laun sistem clasic de transport intern;

- concepţia lui permite adaptarea uşoară a sistemului la cerinţele de modificarealecelorlalte componente CIM în sensul, că traseele pe care circulă vehiculeleghidateautomat sunt de regulă uşor schimbabile;

- sistemul realizează o integrare a componentelor sistemului de producţie din punctulde vedere al fluxului de materiale, mărind caracterul unitar de cuprindere a componentelor pecare le leagă într-un singur sistem;

- sistemul permite o evidenţă foarte clară a tuturor materialelor care se mişcă încadrul hipersistemului CIM la un moment dat (în mod similar ca şi ASRS);

- facilitează realizarea fabricaţiei în "camere curate".Procesele de fabricare a componentelor electronice, vopsirea automobilelor cu

pretenţii de calitate ridicate şi alte procese de fabricaţie în cadrul cărora se pun condiţiideosebite privind puritatea materialelor sau ale calităţii suprafeţelor obiectelor, trebuieefectuate aşa numitele "camere curate”. În aceste camere se realizează o atmosferăcontrolată pentru ca numărul particulelor de praf aflate în unitatea de volum să nudepăşească limitele de valori prevăzute în norme. Pentru asigurarea condiţiilor de camerăcurată se impune excluderea sau limitarea accesului emiţătorilor de particule aflate în

123

cameră. În acest scop se iau măsuri pentru ca utilajele care funcţionează să nu polueze cuparticule (spre exemplu, din cauza uzurii abrazive în lagare şi ghidaje). Se limiteazădeasemenea circulaţia operatorilor umani. Aducerea materialelor şi semifabricatelor,respectiv evacuarea produsului finit în/din asemenea camere trebuie să respecte la rândullor condiţiile de cameră curată. Vehiculele AGVS se construiesc protejate astfel, ca săasigure şi ele respectarea condiţiilor cerute în camera curată.

Dezavantajele sistemelor de vehicule ghidate automat sunt: costuri mari; apar probleme tehnice dificil de soluţionat în funcţionarea vehiculelor în afara

clădirilor (vehiculele nu funcţionează în condiţii de temperaturi mai joase de -40 °C),sau la trecerea dintr-o hala în alta;

terenul pe care circulă vehiculele (pardoselile halelor, căile de acces exterioare) trebuiesă aibe o anumită calitate a suprafeţei, să nu prezinte gropi, denivelări etc., să nuaibă pante mai mari de 10% şi să nu existe obstacole pe trasee;

dacă nu există o disciplină tehnologică suficient de ridicată, există pericolultransformării vehiculelor în depozite: în loc să circule, ele devin nişte mese staţionareîncărcate fiind cu piese.

12.2. Vehicule utilizate în cadrul AGVS12.2.1. Vehicule pe roţi circulând pe solVehiculele utilizate în cadrul AGVS sunt de două categorii: pe roţi, respectiv,

perna de aer şi roţi. Vehiculele pe roţi pot circula liber sau ghidate de căi de rulare (şine), pesol sau suspendate. Un vehicul pe roţi cu circulaţie pe sol conţine: corpul (şasiul) vehiculului,aparatul de rulare (roţi), sistemul de acţionare a roţilor motoare (de obicei conţine un motor decurent continuu şi transmisie mecanică).

Energia necesară deplasării este furnizată de acumulatori îmbarcaţi pe vehicul. Unastfel de vehicul seamană cu un electrocar, dar nu are operator uman. Un mecanism dedirecţie comandat automat dirijează vehiculul în locul operatorului uman, iar pentruasigurarea circulaţiei vehiculelor pe anumite trasee, AGVS conţine un sistem de ghidare.Comanda vehiculului se realizează cu ajutorul unui calculator îmbarcat, care realizeazăschimb de informaţii cu sistemul de comandă al AGVS. Pentru sesizarea particularităţilor,mediului în care se deplasează, vehiculul este înzestrat cu senzori de proximitate dispuşi şifrontal şi lateral. În unele cazuri vehiculele sunt prevăzute şi cu senzor video.

În cazul în care vehiculul intră în coliziune cu un obstacol, tampoanele frontale cucare este prevăzut funcţionează ca nişte senzori tactili cu rol de întrerupător de avarie. Corpulvehiculului este prevăzut cu o platformă pentru depozitarea obiectelor de transportat. Înfigura 12.1 este reprezentat un vehicul simplu.

Fig.12.1. Vehicul pe roţi simplu Fig.12.2. Vehicul pe roţi,pentru circulaţie pe sol cu furca frontală şi laterală

Vehiculul poate fi înzestrat cu dispozitive având furci stivuitoare (frontale saulaterale), care permit ridicarea şi coborarea obiectelor pe / de pe platformă (figura 12.2).

124

Vehiculele sunt prevăzute cu module de comunicaţii cu sistemul de comandăcentral şi cu un semnalizator optico-acustic (girofar şi hupă de semnalizare acustică). Fiecarevehicul trebuie să conţină unul sau mai multe întrerupătoare de avarie cu posibilitate deacţionare la nevoie manual, de către operatori umani. Bateria de acumulatoare - sursa deenergie proprie a vehiculului - trebuie să fie reîncărcată din când în când. Înlocuireaacumulatoarelor epuizate cu acumulatoare încărcate se realizeaza în posturile de schimbare,manual, mecanizat sau automat. În ultimul caz se utilizează senzori montaţi pe vehicul, caremonitorizează nivelul de încărcare a fiecărui acumulator şi în momentul când aceastăîncărcare depăşeşte un prag inferior, programul de funcţionare al sistemului prevede cavehiculul respectiv să părăsească circuitul de lucru şi să se poziţioneze într-un post deîncărcare. În acest post se realizează legătura bateriei cu sursa de energie, prin intermediulunui catarg, a unei şine sau a unui conductor, racordate la priză. Vehiculul se cupleazăautomat cu sursa în timpul încărcării, în decursul căreia se controlează nivelul de încărcare aacumulatorului şi în momentul când acesta a depăşit nivelul necesar, alimentarea sedecuplează în mod automat iar vehiculul se încadrează din nou în circuitul de lucru.Direcţionarea vehiculelor se realizează prin intermediul roţii de direcţionare, care seroteşte în jurul unei axe perpendiculare pe axa de rotaţie proprie. Mişcarea de direcţionare esteacţionată de un aparat de direcţionare. Aparatul de direcţionare este constituit dintr-unmecanism şi o transmisie mecanică cu reductor şi transmisie prin curea, acţionat de un motorelectric de curent continuu. Motorul MCC primeşte comanda de pornire într-un sens,transmisia mecanică pune în mişcare şaiba condusă împreună cu furca în care este articulataxul roţii de direcţie, imprimând acesteea direcţia de deplasare dorită. Dispunerea roţilor dedirecţionare pe vehicule se poate face în mai multe moduri. În figura 12.3. se prezintă variantaconstructivă cu una (tricicletă) şi cu două roţi de direcţionare independente (dublă tricicletă),figura 12.4. Dacă se prelungesc direcţiile axelor roţilor de direcţionare RD şi a celorpurtătoare RP, ele se intersectează în punctul I - centrul instantaneu de rotaţie al vehiculului înde deplasare.

Fig.12.3. Dispunerea roţilor de direcţionare Fig.12.4. Dispunerea roţilor de direcţionarela varianta tricicletă la varianta dublu tricicletă

Aşa cum se observă din figură, la soluţia "dubla tricicletă" centrul instantaneu derotaţie se găseşte mai aproape de axa longitudinală a vehiculului cu distanţa Δ, decât lasoluţia "tricicletă" dacă cele două soluţii au aceeaşi lungime de sprijin L. Rezultă că,vehiculul realizat în varianta "dublu tricicletă" se poate înscrie în curbe de raze mai mici decât"tricicleta" simplă. În cazul soluţiei "dublu tricicletă" unghiurile φ formate de cele două axe alerotilor de directionare cu axa de simetrie transversala a vehiculului trebuie să fie egale,pentru că altfel vehiculul va aluneca, direcţionându-se imprecis.

O altă modalitate de direcţionare este arătată în figura 12.5. Vehiculul se sprijină pe solprin intermediul unor bile. La varianta redată în figura 12.5.a, direcţionarea se realizează prin

125

antrenarea a două roţi în sensuri contrare, când vehiculul se înscrie în curbă. Vehicululprezentat în figura 12.5-b poate să se deplaseze pe două direcţii perpendiculare, dacă una dintreperechile de roţi este acţionată iar cealaltă pereche este ridicată, sau se încadrează în curbă,dacă se acţionează ambele perechi de roţi cu viteze unghiulare variabile în timp.

Fig.12.5. Posibilităţi de direcţionare prin acţionarea cu viteze unghiulare diferite

Există şi posibilitatea direcţionării vehiculului cu ajutorul unui mecanism dedirecţionare similar celui utilizat la automobile (figura 12.6).

Fig.12.6. Corelarea situărilor roţilor de direcţionarecu un mecanism similar celui utilizat la autovehicule

Vehiculul are în acest caz două roţi antrenante purtătoare şi două roţi de direcţionarecuplate cu ajutorul unui mecanism cu bare, care asigură ca axele lor să treacă pentru toatepoziţiile posibile prin acelaşi centru instantaneu de rotaţie I, care se găseşte pe prelungireadirecţiei axelor roţilor purtătoare din spate.

Avantajele vehiculelor pe roţi circulând pe sol sunt: aparatul de rulare şi cel de direcţionare sunt simple; un sistem de asemenea vehicule are o mare flexibilitate, căci pe sol vehiculul se

deplasează acolo unde îl ghidează sistemul de ghidare.Dezavantajele vehiculelor pe roţi circulând pe sol sunt:

costă mult, (un vehicul costă între 75.000 şi 100.000 USD); sunt relativ lente, (viteza lor poate ajunge până la 4 – 6 Km / oră, deci compatibilă cu

viteza de deplasare a unui pieton); ocupă spaţiu la sol. Ultimul dezavantaj se elimină în cazul vehiculelor pe roţi care

circulă suspendate.

12.2.2. Vehicule pe roţi circulând suspendateVehiculele suspendate nu mai sunt “libere” ca cele de pe sol, pentru că ele circulă pe

126

şine (figura12.7). Şinele sunt suspendate şi au o construcţie relativ simplă, fiind confecţionatedin diferite laminate profilate, inclusiv ţevi.

Fig.12.7. Vehicul cu roţi circulând suspendat

Dintre roţi una este motoare, fiind acţionată de un motor de curent continuu printr-otransmisie mecanică, iar celelalte sunt libere (roţi de ghidare). Un cadru (şasiu) poartă lagăre,axele roţilor aparatului de rulare, sistemul de comandă SC şi un dispozitiv pentru susţinereasarcinii sub formă de platformă. Pe legăturile dintre şine se montează nişte conductori prinintermediul cărora se face alimentarea cu energie a motorului (în cazul în care vehiculul nupoartă baterii acumulatoare) şi schimbul informaţional.

Avantajele sistemelor de vehicule cu roţi circulând suspendate sunt: nu au nevoie de spaţiu la sol; schimbul informaţional este realizat simplu (datorită conductorilor); ghidarea este simplă pentru că se realizează pe şină (pasiv); viteza vehiculelor suspendate este mai mare decât în cazul vehiculelor circulând pe

sol (ea poate ajungela valoarea de 10 km/oră); mersul vehiculelor este silenţios; costul vehiculelor este mai redus decât cel al vehiculelor circulând pe sol (este

cuprins între 3000-10000 USD/buc).Dezavantajele vehiculelor cu roţi care circulă suspendate constau în faptul că:- sistemul nu mai este aşa de flexibil pentru că deplasarea vehiculelor este impusă de

traseul reţelei de sine;- s-a arătat că vehiculul este ieftin, în schimb calea de rulare este scumpă din cauza

macazelor, (un asemenea macaz costă de 5 -10 ori mai mult decât vehiculul propriu zis).

12.2.3. ETV (Electric Track Vehicle)Este o combinaţie între cele două tipuri de vehicule prezentate mai sus.ETV rulează pe şine, între care este dispusă o cremalieră. Cremaliera angrenează cu

un pinion acţionat de un motor îmbarcat pe vehicul, prin intermediul unei transmisiimecanice. Obiectele de transportat sunt introduse intr-un coş solidar cu şasiul vehiculului(figura 12.8). Sistemul este utilizat pentru transportul de piese de dimensiuni mici şi uşoare(sarcina utilă este cuprinsă între 9 - 2 7 kg). Faptul că vehiculul este acţionat cu unmecanism pinion - cremalieră, permite ca el să funcţioneze atât pe sol, cât şi suspendat.Trecerile de pe porţiunile de linie la sol la porţiunile de linie suspendată se pot face prinrampe cu înclinări mici. La limită vehiculul poate să se ridice şi pe direcţie verticală, în carecaz coşul trebuie să fie închis (ca să nu cadă piesele din el).Avantajele vehiculelor ETV sunt:

- ele au o flexibilitate de utilizare mare, căci pot circula pe sol, suspendate şi pot

127

trece de la un nivel la altul, de altitudini diferite;

Fig.12.8. Vehicul EGV

- circulă cu viteze mari (până la 15 km / oră).Dezavantajul principal al sistemelor cu vehicule ETV constă în faptul, că

flexibilitatea lor este mai redusă decât în cazul vehiculelor circulând pe sol, deoarece,traseul acestor vehicule este legat de calea de rulare.

12.2.4. Vehicule pe roţi şi pe perna de aer, circulând pe solÎn ultimul deceniu s-au dezvoltat AGVS cu vehicule pe pernă de aer şi roţi. La un

asemenea vehicul şasiul împreună cu sarcina purtată nu se sprijină direct pe sol, ci prinintermediul aşa ziselor perne de aer.

În figura 12.9 se prezintă schematic construcţia unui robocar pe pernă de aer.În nişte cavităţi practicate în partea inferioară a corpului vehiculului se găsesc pernele

de aer PA1 şi PA2 confecţionate din cauciuc sau alt material deformabil solidarizate în partealor superioară cu şasiul. Aerul comprimat pătrunde în perne, prin orificiile O1 şi O2

practicate în şasiu. Astfel, pernele se umflă, ridicând şasiul. În acelaşi timp, prin orificiulcentral Os aerul comprimat pătrunde şi în volumul V, cuprins între perne, partea inferioară aşasiului şi sol, apoi se scurge între perne şi sol, formând un film subţire de aer întreacestea (de grosime de fracţiuni de milimetri).

Fig.12.9. Vehicul pe perna de aer, circulând pe sol

Vehiculul este alimentat cu aer comprimat prin intermediul unui furtun. Datorităfilmului de aer nu mai există frecare între sol şi perne, ci doar între perne şi filmul de aer,respectiv filmul de aer şi sol. Coeficienţii de frecare pentru aceste cupluri demateriale în contact sunt aşa de mici încât, forţa unui operator uman este suficientă pentru aîmpinge vehiculul încărcat cu materiale de greutate până la câteva tone.

Marele avantaj al utilizării vehiculelor pe pernă de aer este reducereaconsumului energetic pentru deplasarea sarcinii. Principiul permite ridicarea sarcinii, nu şirealizarea deplasării. Ca urmare vehiculul trebuie să aibe roţi de tracţiune şi pentrudirecţionare. Spre deosebire de vehiculele pe sol prezentate mai sus, în cazul de faţă roţile de

128

antrenare respectiv de direcţionare nu preiau greutatea vehiculului şi a sarcinii purtate, elefiind preluate de filmul de aer pe care glisează vehiculul. Puterile motoarelor de acţionarea roţilor de rulare şi direcţionare sunt mici.

Avantajele vehiculelor pe pernă de aer şi roţi sunt: mare flexibilitate a sistemului din care fac parte, din acest punct de vedere sistemul

de vehicule pe pernă de aer este echivalent cu sistemul cu vehicule cu roţi pe sol; principiul pemei de aer poate să fie folosit pe o scară mai largă; de exemplu,

prin montarea maşinilor de lucru, a roboţilor, a dispozitivelor IA / E pe suporţi cu perne deaer devine posibilă reamplasarea lor facilă şi astfel se poate schimba uşor "layout" -ul sistemelor de fabricaţie;

vehiculele pe pernă de aer se folosesc cu succes în montajul unor produse dedimensiuni mari (autobuze, vagoane, avioane, etc.);

Solul pe care circulă vehiculele pe pernă de aer trebuie să fie neted şi curat, fără a finevoie de alte condiţii deosebite.

12.3. Ghidarea automată a vehiculelor AGVSGhidarea vehiculelor se realizează în două moduri, pasiv şi activ.Cea mai simplă ghidare pasivă este cea pe şine, utilizată la vehicule suspendate şi la

ETV. Pentru modificarea traseului vehiculelor ghidate pe şine este necesar să se foloseascămacaze. Pentru ghidarea vehiculelor suspendate macazele pot fi construite sub formă deplacă turnantă (figura 12.10.a). Dacă vehiculul se deplasează de la stânga la dreapta sau desus în jos, placa turnantă trebuie să aibă poziţia reprezentată cu linii pline. Dacă vehiculultrebuie să-şi continue drumul dupa săgeata desenată cu linie întreruptă, după intrareavehiculului pe macaz, placa turnantă se va roti astfel ca vehiculul să-şi poată continuadeplasarea după noua direcţie. Macazele pot avea şi mişcare de translaţie (figura 12.10.b).Dacă se doreşte devierea vehiculului în direcţia săgeţii trasate cu linie întreruptă macazul setranslatează spre stânga. Invers, dacă vehiculul trebuie să treacă de la linia din stânga pelinia din dreapta paralelă, macazul se va translata spre dreapta.

Pentru vehiculele ETV macazele sunt similare cu cele prezentate mai sus cuobservaţia că în acest caz calea de rulare va conţine două şine (figura 12.10.c).

Fig.12.10. Macaze uzuale:a) – cu placă turnantă, b) – în mişcare de translaţie, c) – soluţie pentru EGV

Dacă vehiculul se deplasează dinspre stânga şi trebuie să continue drumul înainte vatrece prin macaz. Dacă trebuie să-şi continue drumul pe calea de rulare curbă (săgeţiîntrerupte), vehiculul intră pe macaz care va primi o mişcare de translaţie până la alinierea căiide rulare a macazului cu calea de rulare amintită după care vehiculul va continua deplasareape traseul stabilit.

129

O altă modalitate de ghidare pasivă este ghidarea optică. Ea se realizează cuajutorul unei benzi de vopsea fluorescentă trasată pe sol a cărei traseu, urmărit de senzorioptici, prescrie traseul vehiculului (figura 12.11).

Vehiculul este prevăzut cu o sursă de lumină (de exemplu un tub fluorescent)amplasată sub şasiu într-o montură. Lumina emisă se reflectă difuz de pe banda devopsea fluorescentă şi este sesizată de doi senzori video S1 şi S2 montaţi de asemenea în parteainferioară a şasiului.

Dacă vehiculul se deplasează drept înainte, axa de simetrie a sa este paralelă şi sesuprapune cu axa de simetrie a benzii. În acest caz semnalele recepţionate de cei doisenzori au aceeaşi intensitate. Această informaţie se transmite sistemului de comandămotorul mecanismului de direcţionare nu se pune în funcţiune.

Se presupune că vehiculul trebuie să vireze spre dreapta. În acest caz banda de vopsea"face o cotitură" spre dreapta, ca urmare senzorul S1 primeşte o intensitate de luminăreflectată mai mică decât senzorul S2. Diferenţa celor două semnale va fi sesizată de sistemulde comandă şi aceasta va emite comanda pentru motorul de acţionare al aparatului dedirecţionare, sub influenţa căreia aceasta va roti axa roţii de direcţionare în sensul carecorespunde virajului spre dreapta.

În figura 12.11-a se prezintă schematic dispozitivul de ghidare optică a vehiculului. Înfigura 12.11 -b este redată forma benzii vopsite pe sol corespunzătoare rotirii spre dreapta avehiculului şi două poziţii succesive, I respectiv II, în care ajung senzorii în timpul înaintăriivehiculului. În figura 12.1-c sunt reprezentate grafic intensităţile semnalelor fumizate desenzorii S1 şi S2, la deplasarea în linie dreaptă a vehiculului (cele măsurate în poziţia I) şidupă înscrierea lui în curbă (cele măsurate în poziţia II).

Fig.12.11. Schema ghidării pasive a unui vehiculAGVS cu ajutorul unei benzi de vopsea fluorescentă

130

Un alt dispozitiv de ghidare optic susţine o matrice de senzori video CCD montată subşasiu, o sursă de lumină şi un mecanism care pune în mişcare o oglindă care trimite luminaemisă spre banda vopsită pe sol. Fasciculul de lumină scanează în mod continuu banda devopsea, lumina reflectată fiind recepţionată de senzorul CCD, care decelerază în modcontinuu poziţia spotului de scanare şi pe această cale deviaţia benzii de la linia dreaptă.Semnalul transmis de senzorul CCD la sistemul de comandă determină emiterea de cătreacesta a comenzilor către mecanismul de direcţionare.

Prin intermediul unor porţiuni vopsite suplimentare, aşezate în stanga şi dreapta benzii,sistemului de comandă al vehiculului i se pot comunica şi alte informaţii (de exemplucomanda de oprire).

Ghidarea pasivă se poate realiza şi inductiv. În loc de banda vopsită, care prezintăunele dezavantaje în mediu industrial (se murdăreşte, se acoperă cu praf şi eficienţa reflectăriiscade) se fixează în sol o bandă metalică după traseul prescris vehiculului. Rolul senzoruluivideo este preluat în acest caz de nişte traductoare inductive, care sesizând poziţia benzii înraport cu vehiculul, trimit semnale din care sistemul de comandă poate deduce comenzilenecesare mecanismului de direcţie.

În cazul ghidării active mediul intervine activ în procesul de ghidare a vehiculului.La ghidarea activă inductivă într-un şanţ practicat în sol se montează un conductor

electric care indică traseul de urmat. Vehiculul poartă un senzor inductiv compus dintr-unmiez metalic cu două înfăşurări S1 şi S2 (figura 12.12).

Fig. 12.12. Schema ghidării active inductive a unui vehicul pe sol

Curentul care circulă în conductor induce un câmp electromagnetic care la rândulsău generează o tensiune electromotoare în senzorii inductivi, tensiune sesizată ca semnal.

Dacă înfîşurările senzorului sunt dispuse în mod simetric în raport cu conductorulînglobat în sol, atunci semnalele emise de ele sunt identice, şi vehiculul se va deplasa înlinie dreaptă. În cazul când trebuie să fie efectuat un viraj spre dreapta, semnalul dinînfăşurarea din stânga va avea o intensitate mai mică decât semnalul înfăşurării dindreapta. Diferenţa este sesizată de sistemul de comandă, care pune în funcţiune motorulaparatului de direcţionare în sensul necesar. O altă variantă de ghidare activă foloseşte faruricu emisie în infraroşu, care se amplasează pe traseul de parcurs. Vehiculul se prevede în acestcaz cu un senzor video rotativ, SV (figura12.13). În timpul deplasării vehiculului, senzorulvideo captează semnalul infraroşu, dintr-o anumită orientare unghiulară. Mişcarea de rotaţie asenzorului video este controlată ca o axă de robot, sistemul său de acţionare fiind dotat cutraductor de poziţie. La un moment dat senzorul sesizează şi direcţia de propagare a acestuiaîn raport cu vehiculul. Sesizând succesiv două semnale şi cunoscând distanţa parcursăîntre ele (cu ajutorul traductorului de deplasare care controlează mişcarea vehiculului),calculatorul îmbarcat poate stabili prin calcul de triangulaţie, unde se găseşte vehiculul şi înfuncţie de traseul memorat - stabileşte drumul de urmat în continuare.

131

Fig.12.13. Schema ghidării active a vehiculului cu faruri de inflaroşu :a) –vedere laterală, b) – vedere de sus

Dispozitivul de ghidare prin memorarea formei şi poziţiei obstacolelor foloseşte larândul său tot un senzor video (cameră de luat vederi).

Cu ajutorul senzorului se sesizează forma şi poziţia obiectelor şi obstacolelor pecare le întâlneşte vehiculul în cale, folosind tehnicile de percepţie artificială. Imaginileachiziţionate în fază operaţională se compară cu cele memorate în fază de instruire, sestabileşte care sunt obiectele văzute şi în ce poziţie se află ele. Informaţiile obţinute seintroduc sub forma unor date în programul de generare a traiectoriei cu care este prevăzutcalculatorul îmbarcat pe vehicul. Acesta alege traiectoria de urmat de vehicul pentruocolirea obstacolului şi emite în conformitate cu aceasta comenzile necesare către motorulmecanismului de direcţionare. O altă metodă de ghidare foloseşte senzori giroscopiciîmbarcaţi pe robocar. Senzorul giroscopic are proprietatea că memorează o anumitădirecţie, indiferent care ar fi poziţia/orientarea vehiculului pe care este montat. Traseul deurmat este memorat de calculatorul îmbarcat sub forma unei baze de date care asociazăsuccesiunea, direcţia segmentelor de deplasare şi lungimile lor. Roţile de antrenare alevehiculelor au axele controlate ca şi axele de robot cu ajutorul unor traductori de deplasare.După deplasarea în lungul unui segment de lungime memorată, într-o direcţie prescrisă, sistemulde comandă a robocarului, comandă schimbarea direcţiei de deplasare conformprogramului şi vehiculul se va deplasa cu distanţa programată în noua direcţie.

12.4. Posturi de încărcare / descărcare a vehiculelor AGVSTransportul intern cu robocare presupune existenţa unor locuri unde obiectele se

încarcă şi se descarcă pe/de pe robocar. Ele sunt numite posturi de încărcare - descărcare.Construcţia lor trebuie să asigure oprirea vehiculului şi situarea lui univocă în raport custructura fixă a postului de încărcare - descărcare.

Oprirea vehiculului se realizează pe baza comenzii de oprire dată motorului deacţionare al aparatului de rulare, fie prin programul calculatorului îmbarcat, fie pe baza uneiinformaţii comunicate din mediu. Oprirea poate fi impusă şi mecanic, practicând în sol oadâncitură prismatică care situează roata robocarului în momentul opririi.

Situarea vehiculului în raport cu structura fixă a postului se realizează în acest cazprin indexare (figura 12.14). Ieşirea din adâncitură se realizează prin acţionarea roţii. Deregulă, obiectele transportate de robocare sunt montate / introduse pe / în palete, respectivcontainere. Ele se denumesc în continuare "sarcină".

Încărcarea / descărcarea sarcinii pe / de pe vehicul se poate efectua în mai multemoduri. Una din modalităţi este utilizarea unor dispozitive de transfer cu role. În acest scop,vehiculul şi structura fixă a postului de încărcare - descărcare se prevăd cu căi cu role.

132

Fig. 12.14. Oprirea roţii vehiculului cu ajutorul uneiadâncituri prismatice practicată în calea de circulaţie

La descărcare sunt acţionate rolele de pe vehicul (figura 12.15). Forţa de frecaredintre paletă şi role, împinge paleta pe calea cu role al postului fix. La încărcare seprocedează invers, acţionând rolele căii din postul fix. Trebuie să existe deci posibilitateaacţionării atât a rolelor de pe vehicul cât şi a celor de pe postul fix.

Fig.12.15. Post de încarcare/descărcare cu dispozitiv de transfer cu role antrenate

Similar lucrează şi dispozitivele cu lanţuri (figura 12.16). Lanţul articulat poartă niştedegete, care preiau şi împing sarcina depozitată de pe vehicul pe structura fixă. La rândulsău şi structura fixă posedă un dispozitiv cu lanţ articulat, care preia sarcina şi o împingemai departe. Încărcarea vehiculului se realizează la fel, cu deosebirea că în acest cazlanţurile articulate se pun în mişcare în sens invers.

Fig.12.16. Post de încarcare descărcare cu dispozitiv de transfer cu lanţ

Altă modalitate utilizează dispozitivul cu furcă, montat pe structura fixă a postului.Furca, solidară cu un cursor, aduce sarcina de încărcat de pe structura fixă a postuluişi îl depune pe tampoanele existente pe vehicul. După efectuarea acestei faze furca seretrage, executând şi o mişcare de coborâre de cursă mică iar vehiculul părăseşte postul de

133

încărcare-descărcare. La descărcarea sarcinii, secvenţele de mişcare se produc însuccesiune inversă. Soluţia descrisă este prezentată în figura 12.17.

Fig.12.17. Post de încarcare descărcare cu dispozitiv de transfer cu furcă

În altă variantă vehiculul este înzestrat cu un dispozitiv de ridicare cu acţionarehidraulică (figura 12.18).

Fig.12.18. Post de încarcare descărcare pentru un vehicul cu dispozitiv de ridicare

Sarcina este susţinută de tampoanele de sprijin solidarizate cu tija pistonuluihidromotorului liniar al dispozitivului de ridicare. După oprirea vehiculului în postul dedescărcare/încărcare, dispozitivul de ridicat coboară sarcina pe suportul structuriifixe, după care vehiculul descărcat pleacă din post. La încărcare vehiculul gol seopreşte în post, tampoanele dispozitivului de ridicare saltă sarcina, apoi vehiculul încărcatpleacă din post. Încărcrea/descărcarea se poate realiza şi cu roboţi industriali.

În acest caz, fie că vehiculul este dotat cu un robot industrial, care transferă paleta depe vehicul pe platforma fixă şi invers, fie pe platforma fixă se găseşte un robot carerealizează acelaşi lucru (figura 12.19).

Fig.12.19. Post de încărcare descărcare cu robot industrial

12.5. Schimbul de informaţii între sistemul de comandă AGVS şi vehiculÎntre sistemul de comandă şi vehicule există un schimb de informaţii. Sunt mai

multe modalităţi de realizare a acestuia. Cea mai simplă modalitate constă în utilizarea în acest

134

scop a unor coduri de bare. Vehiculul este prevăzut cu un senzor video iar posturile deîncărcare/descărcare sunt prevăzute cu coduri de bare, care se citesc în timpul staţionăriivehiculului. În altă variantă posturile fixe sunt prevăzute cu senzori video pentru citireacodurilor de bare care se găsesc pe vehicule. Astfel se identifică vehiculul care intră în post,sarcina pe care o transportă şi se recunoaşte marfa transportată de vehicul.

Schimburile de informaţii se pot realiza şi prin intermediul unor plăci metaliceînglobate în sol. Citirea informaţiilor se face în acest caz prin intermediul unor senzoriinductivi. De exemplu pentru oprirea vehiculului înaintea postului de încărcare - descărcare, sefixează o placă metalică lateral faţă de banda de ghidare. Un senzor inductiv de pe vehiculsesizează momentul când acesta trece deasupra plăcii iar semnalul emis declanşeazăoprirea motorului. Vehiculul prelungeşte puţin înaintarea datorită inertiei şi se opreşte abiaatunci când intră cu o roată în adâncitura aplicată pe sol în dreptul postului de încărcare -descărcare. O soluţie similară de transmitere a informaţiilor se realizează cu benzi vopsite pesol şi citite de senzorul (senzorii) video montat (montaţi) pe vehicul (figura 12.20).

Fig.12.20. Transmiterea informaţiilor la vehicul prin semne vopsite

Schimbul de informaţii se poate realiza şi prin legătura galvanică, deci prin contactelectric realizat între vehicul şi un circuit fix, aşezat în postul de încărcare -descărcare. Întimpul opririi vehiculului un circuit electric fix transmite semnale conţinând instrucţiunicalculatorului "îmbarcat pe acesta. Instrucţiuni se pot transmite şi prin semnale radio. Înacest scop vehiculul se înzestrează cu un receptor şi emiţător. Sistemul de comandă AGVSeste prevăzut fie cu un emiţător şi receptor central, fie cu un emiţător şi receptor local,aflat în dreptul posturilor de încărcare descărcare. În ultimul caz nu este nevoie de oputere de emisie prea mare iar schimbul de informaţii se realizează în perioadastaţionării vehiculului în post. În dreptul postului de încărcare – descărcare sunt amplasateantene receptoare AR şi emiţătoare AE fixe, legate la un concentrator / decodor C / D. Pevehicul este deasemenea amplasat un concentrator / decodor C / D şi antene receptoareAR, respectiv emiţătoare AE mobile (figura 12.21).

Arhitectura sistemului de comandă a AGVS se aseamană foarte mult cu cel alsistemului de comandă a ASRS.

Fig.12.21. Dispozitiv pentru schimbul de informaţiivehicul - structură fixă prin unde radio

135

12.6. Sistemul de comandă al sistemelor de vehicule ghidate automatUn calculator central (HC, "Host Computer") gestionează tot sistemul. El primeşte

informaţii despre toate vehiculele şi despre toate posturile de încărcare-descărcare.Sistemul de comandă conţine programele de circulaţie ale vehiculelor şi programelealocate a vehiculelor pentru diferite sarcini de transport. O magistrală de informaţii (BUS)leagă între ele calculatoarele fixe aferente fiecărui vehicul. Acestea sunt legate la rândul lorprin interfeţe adecvate cu dispozitivele de schimb de informaţii, cu calculatoarele îmbarcatepe robocare, care au arhitectura similară cu a calculatoarelor îmbarcate pe robotul de depozit(figura 12.15, figura 12.16). Între calculatorul fix afectat unui anumit vehicul şi calculatorulîmbarcat pe vehiculul respectiv se realizează schimbul de informaţii necesar funcţionăriiprin unul dintre modalităţile descrise mai sus. În acest scop calculatorul îmbarcat perobocar trebuie să aibe un modul de comunicare cu calculatorul fix aferent.

12.7. "Layout" - uri caracteristice sistemelor de robocareCea mai semnificativă aplicaţie a sistemelor de vehicule ghidate automat este

realizarea transferului obiectelor. Între depozite şi sisteme flexibile de fabricaţie, respectivîntre diferite sisteme flexibile de fabricaţie. Layout-ul unui asemenea sistem estereprezentat în figura 12.22.

Fig.12.22. Sistemul de vehicule ghidate automat serveşteun sistem flexibil de fabricaţie cu 8 celule

Un robocar preia un semifabricat din depozitul central şi îl transportă la o anumităcelulă. Pentru ca în decursul timpului în care robocarul descarcă obiectul în celula C1 un aldoilea robocar să nu fie blocat pe traseu, posturile de încărcare - descărcare suntprevăzute cu aşa zise bucle de reprogramare. La nevoie buclele de reprogramare pot fimultiple pentru a evita staţionarea simultană a mai multor vehicule în postul de încărcare -descărcare aferent unei anumite celule (figura 12.23).

Fig.12.23. Bucla de reprogramare multiplă

136

Postul B este prevăzut pentru reîncărcarea bateriilor de acumulatoare. “Layout”-ulprezentat este un caz tipic, care permite flexibilitate totală în servirea celulelor de fabricaţie.De la ASRS, în orice celulă se poate trimite un robocar cu o anumită paletă, din oricecelulă se poate aduce cu ajutorul unui robocar o paletă în depozit şi de la orice celulă laorice altă celulă se poate transporta cu ajutorul unui robocar o paletă. Ca urmare sistemulrealizează interconectarea flexibilă a unui număr de opt celule flexibile de fabricaţie cudepozitul central. O altă aplicaţie tipică a sistemului de vehicule ghidate automat este înmontaj. În cadrul sistemelor automate de montaj flexibil, robocarele îşi păstrează rolul deagent al fluxului de materiale, servind în acelaşi timp ca şi mese de montaj mobile.

În cazul liniilor de montaj clasice, o bandă cu dispozitive de montaj se deplasează cuviteză lentă iar operatorii umani de pe ambele laturi ale benzii efectuează operaţii demontaj, preluând componentele din depozite locale fixe. Dacă linia de montaj esteautomată, în locul operatorilor umani roboţii efectuează operaţiile de montare,componentele fiind aduse de IA / E.

În cazul utilizării vehiculelor ghidate automat în montaj, aducerea componentelor şievacuarea subansamblelor montate se face cu ajutorul robocarelor în locul benzii rulante.În acest caz robocarul poate să se oprească în dreptul operatorului uman până cândacesta execută montajul, sau se deplasează încet şi operatorul merge cu el în timp celucrează. În figura 12.24 se prezintă "layout"-ul unui sistem flexibil automat de montajpentru punţi spate ale unor autovehicule. Sistemul conţine opt vehicule ghidate automat şiposturi de încărcare pentru accesorii, dispozitive de frânare şi altele.

Montajul se execută în trei bucle de reprogramare. Aici operatorii umani, dispuşi înstânga şi în dreapta robocarelor, execută operaţii de montare cu componente care s-au încărcatîn prealabil pe robocare. Punţile montate ajung în spaţiul de lucru al unui robot portal, care lepreia de pe vehiculul ghidat automat şi le predă unui conveior, care le va transporta laurmătoarea fază de montaj. Tot cu ajutorul conveiorului şi cu acelaşi sistem de robocare seaduc în posturile de montaj şi componentele din depozitele intermediare.

O altă aplicaţie tipică este aceea în care robocarele servesc operaţii de întreţinere aleunor utilaje având componente grele. Un exemplu tipic este schimbarea matriţelorpreselor, care se aduc şi se evacuează cu ajutorul unor robocare.

Fig.12.24. Sistemul de vehicule automat serveşte un sistemde montaj pentru puntea din spate a unui autovehicul

În cazul în care obiectul prelucrat are dimensiuni mari (vagoane, autobuze)robocarele pot purta roboţi de prelucrare. Robotul industrial este în acest caz îmbarcat pe

137

robocar şi acesta se deplasează cu robotul în vecinătatea obiectului de dimensiuni mari caretrebuie să fie prelucrat (spre exemplu vopsit, sudat, decupat cu laser, montat, etc.). Robocarulmăreşte de fapt spaţiul de lucru al robotului de prelucrare folosiţi în asemenea aplicaţii sefolosesc predilect robocare pe perna de aer.

Sistemul de vehicule ghidate automat are numeroase aplicaţii neindustriale. În asistenţă medicală de recuperare a bolnavilor se folosesc robocare pentru

transportul bolnavilor, fie în regim automat, fie în regim de teleoperare. În ultimul cazbolnavul comandă robocarul.

În agricultură vehiculele ghidate automat lucrează ca tractoare, respectivcu maşini agricole îmbarcate.

În industria hotelieră, la restaurante, ele manipulează,poziţionează/repoziţionează mese, scaune, etc., cu ajutorul robotului îmbarcat, efectueazăprestări de servicii, se deplasează în camere, predau scrisori, transportă micul dejun,preiau lenjerie pentru spălat.

În birouri vehiculele ghidate automat efectuează servicii de curier,robocarul se deplasează din birou în birou, se opreşte la fiecare masă, oamenii pundocumentele de transmis pe platforma robocarului, respectiv preiau scrisorile care le suntadresate.

AGVS sunt utilizate şi pentru vizitarea unor întreprinderi, muzee, etc.Vizitatorii se îmbarcă în robocare pe care parcurg trasee, se opresc acolo unde vizitatorii au cevedea, şi un magnetofon reproduce vocea ghidului atunci când acesta dă informaţiile.