你也許很難想象，在裝配大型設備的巨大組裝車間里，緊張而忙碌的裝配場景中，卻很少看見裝配工人的身影，"機器人"成了裝配車間的主角--它們按照指定程序、路徑快速"移動"，準確地完成搬移、安裝等任務--這就是上海交通大學在面向數字化裝配的多AGV移載裝備協調技術研究中取得的成果。在2013年工博會上，"面向數字化裝配的多AGV移載裝備協調技術研究"亮相伊始，就吸引了大家的眼光。

    把指定零件送錯位置？這樣的錯誤在"機器人"身上不會發生

    說得簡單一些，AGV就是一種移動機器人。提起機器人，由于它的名字中帶一個"人"字，再加上很多科幻作品的渲染，人們很容易在想象中認為它具有"人的樣子"，但"面向數字化裝配的多AGV移載裝備"卻更像是一臺臺"小車"，可別小看這群貌似笨拙的家伙，它們可是上海交通大學為數字化裝配"量身定做"的智能、移動 "機器人"。

    數字化裝配是大型設備制造過程中非常重要的環節，裝配工作量約占整個制造勞動量的40%～50%。許多設備的部件尺寸大、零件數目多、精度要求高、協調過程多，而我國由于數字化裝配技術的不足，裝配問題相對于零件制造就更為突出。針對這些問題，上海交通大學工程訓練中心曹其新領銜團隊，進行了面向數字化裝配的多AGV移載裝備協調技術研究，針對大型部件的數字化裝配過程，設計開發了運動靈活的全方位移動式AGV移載裝備，說得更明白一些，它們可以被稱為"智能、移動、裝配機器人"。

    這個方方扁扁貌似笨拙的"機器家伙"，游走起來卻分外靈活，它能"自己識別"道路上的標識，"走"到指定地點，精確完成運輸、裝配等任務。

    和以往的其他機器人相比，"移動裝配智能機器人"雖然全無"人"的外貌外型特征，卻有很強的現場視覺識別定位、導引能力，它綜合了AGV開發的三個重要技術（是什么），尤其是激光、視覺等多傳感器融合的識別系統的引入，使得AGV智能識別和決策更加完善，對于提高AGV智能協同作業以及作業精度和速度具有突破性發展。由于采用增強現實的視覺技術，完成了AGV在車間內的全局定位與導引的功能，車間地面需要經過的路線上鋪設特征帶，在AGV車體底部架設視覺傳感設備，當AGV車體在特征帶上經過時，通過視覺系統對特征帶上圖案的識別，實現AGV的精確定位。把指定零件送錯位置？這樣的錯誤人一不小心可能會犯，在機器人身上卻不會發生！

    針對制造車間空間狹窄等問題，項目還進行了全方位移動式AGV移載裝備系統設計。"移動裝配智能機器人"采用4輪懸掛結構，設計具有大負載能力的全方位輪方案，解決全方位輪的固有弊病；同時解決了在高速下的多軸速度協調問題以及高速運動時的穩定性問題，實現姿態優先的全方位移動的精確協調控制，達到運動規劃的高效性目的；同時獲得對系統干擾及參數變化具有完全的自適應性與不變性的控制效果，優化機器人無碰撞路徑，從而提出一套適用于要求高速、穩定且效率高的應用場合下全方位移動式AGV的運動控制方法。

    當這樣的"機器（人）"投入到大型設備的裝配，顯而易見，顯著提高勞動生產率是最直接的成果，同時極大地提高了裝卸搬運的自動化程度。

    "機器人"聯合起來工作？這樣的場景已經實現

    大型部件體積及重量異常龐大，無法由單一AGV進行搬運，很多人可以組合成團隊合作，"機器人"可以做到嗎？利用上海交通大學研制的AGV，這樣的場景已經實現。"移動裝配智能機器人"在多智能體協同導引方面取得突破，實現了多AGV的同步協調運動控制，可以"多人合作"完成合作搬運，提高裝配操作的準確度和快速性。當多個AGV在合作搬運一個大物料時，對于車體的前進速度以及側向位移均是合作搬運的重要指標量，為了實現運動過程中的精確同步協調控制，必須將這些指標作為系統輸入，實時調整，控制其誤差。項目技術負責人冷春濤介紹："我們主要是將交叉耦合控制方法應用于全方位移動AGV，利用交叉耦合控制方法對誤差的控制，達到對AGV的姿態優先控制的目的，實現AGV的全方位移動方式的準確控制，最終完成多AGV協作搬運物料等的任務。"項目組還創新地提出了基于多傳感器信息融合的多智能體協同導引的理論與方法，多臺AGV進行協同運動主要采取主從控制方法，屬于從控制的AGV通過激光掃描儀掃描周邊環境，從掃描獲得的點云信息中通過特征匹配獲得主AGV，通過算法獲得主AGV的定位信息，從而實現跟蹤控制，獲得多臺AGV的協調運動控制。

    未來應用領域更加廣泛

    AGV綜合技術集中了傳感器技術、機械工程、電子工程、計算機工程、自動化控制工程以及人工智能等多學科的研究成果，代表機電一體化的最高成就，是目前科學技術發展最活躍的領域之一。但在中國，AGV的技術水平和國有化程度都不算高。曹其新及其團隊的研究，目前已經處于國內領先地位，除了要改變傳統工業生產模式，實現生產智能化、現代化，生產流水線智能化，同時致力于推動規劃學科、模式識別、智能控制等前沿學科的研究。

    許多生產工業機器人的國際巨頭，如今都把中國市場看作"決勝未來的戰場"。據測算，"十二五"期間，國內工業機器人市場需求將呈井噴式發展，需求量將以每年15%的速度增長。制造業由于有大量繁重復雜的裝配工作，無疑是"工業機器人"使用最廣泛的領域，很多人工不適合的狹窄、精密、高度重復、強負重等工作場所，工業機器人正在逐步替代人類大顯身手，且運用空間前景將不斷擴大。未來，"智能機器人"的應用領域必將進一步擴大，航空、汽車等工業，大型倉儲運輸等服務業，也許都可以看見大規模使用的樂觀前景。