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新能源行业移动机器人(AGV)应用之谋篇布局

发布时间: 2020-06-28 09:06:57 来源:移动机器人产业联盟

核心提示: 据2014年国务院办公厅印发的《能源发展战略行动计划》中显示, 2020年我国非化石能源占一次消费比重应提升至15%,到2050年可再生能源将成为能源供应的主体力量,在电力消费中的比重有望达80%。

文/新战略机器人全媒体 黄满婷

新能源替代传统能源是必然趋势。据2014年国务院办公厅印发的《能源发展战略行动计划》中显示, 2020年我国非化石能源占一次消费比重应提升至15%,到2050年可再生能源将成为能源供应的主体力量,在电力消费中的比重有望达80%。

经过多年发展,国内已涌现出一批全球领先的新能源行业龙头公司,如今我国光伏产业链在全球已具有绝对优势,新能源汽车销量在全球的占比也非常高,行业加速替代的趋势已经形成。面对前景辽阔的新能源行业,敏锐的AGV企业正在凭借自身专业的AGV技术和丰富的实战经验,悄然展开自己的谋篇布局,抢占新能源行业赛道先机。


电池产线AGV应用率先崛起 成新能源行业重头戏

新能源产业的大热,首先带动的就是新能源发电和新能源汽车电池的产需。在电池行业,以比亚迪、宁德时代、三星、松下、LG等为领头羊的电池企业占据新能源动力的半壁江山。为了使生产更高效、更安全,不少电池生产企业对AGV在行业内的运用引起重视,AGV技术在新能源领域的应用日趋增加,为新能源尤其电池生产的大规模开发利用提供了坚实的技术支撑。

事实上,随着动力电池制造工序间的衔接日趋柔性化,产线到仓储的对接越来越紧密,动力电池制造企业对AGV也有着更高的要求。

一方面,应用在电池领域的AGV车型复杂多样。目前电池领域应用的AGV有叉车式、悬臂式、辊筒式、上下料、系统组装、潜入牵引式、顶升仓储式等众多类型。而AGV市场的发展还未进入完全成熟的阶段,能满足新能源行业多样化深度定制的AGV供应商也还不多。

另一方面,新能源电池作为对安全性、一致性、可靠性要求极高的特殊制造业,在应用场景中更为注重AGV定位的精准度、与整体生产节拍的协调性、调度系统的稳定性以及数据采集的准确性,对于AGV自动线方案的设计以及供应商的选择显得更为重要。

因此,目前AGV及系统集成商对新能源行业的开垦处在一个缓慢爬坡的阶段,但其中一些实力雄厚的AGV企业已经通过渠道、技术、影响力优势跻身新能源行业一线,成为AGV产业新领域探索点灯人。

新松机器人:多款定制化AGV投放宁德新能源产线

作为AGV行业龙头企业的新松机器人,是最早接触到国内新能源行业相关物流自动化业务的企业之一,而新能源行业的宁德新能源则是最早使用移动机器人参与电池生产公司之一。

与过往新松接触最多的汽车生产线上的AGV不同,电池生产线的AGV并不会以环形路线运行,需要在并不算宽阔的新能源车间内穿行,新松AGV专门为宁德新能源研发了适用于这种电池生产条件的移动机器人,为AGV规划了几百上千条运行轨迹综合成AGV的运行地图,AGV需要随时可以行使到任何一条线段上,点与点之间由控制台寻找最短行使路径。此外,这种新型AGV拥有一套类似于“炮筒”一 样的升降机构,负责将电极从生产线取下,运送到备货区。

深度定制化服务使得新松可以根据客户需求制作千变万化的AGV形态,宁德新能源的车间还有一些体积相对较大的多轴AGV,之所以称之为多轴,是因为他承载的设备有7组可动机构,每组可动机构之间协调工作,来移载更复杂的货物,在这台AGV上,除了常规的各种传感器之外,还附带有高精度电子秤,可以时刻反映当前货物的重量,重心,实时调整托举姿态,防止大型货物在移载过程中不会因为重心不稳导致事故,这么多控制单元同时协作,在AGV上也是第一次。

 
大型多轴移动机器人

新松机器人新能源行业应用涉及广泛,除电池生产线外,新松也为新能源电动汽车打造轻量级装载型AGV。据悉,疫情期间,新松还拿到了美国新能源汽车上海工厂近百台总装AGV订单。

珠海创智:深入场景应用  高精度AGV全产线布局

珠海创智科技是一家智能物流系统整体解决方案商,其核心技术骨干具有世界500强企业、国内知名制造企业多年现场精益管理、工艺规划、系统智能化规划与改善的实战经验。近年来也将其出色实战经验带到了新能源行业,目前主要面向电池生产线。

在珠海创智公司看来,对于电池生产线而言,前工序涂布、辊压、分切机台自动上下料的最大难点在于对接精度要求高:行走导引精度±10mm,停止定位精度±2mm,举升对接精度±1mm,因此AGV的高精度自动对接作业至关重要。

珠海创智为实现重庆某知名锂电生产基地的前后工序全线智能物流系统,自主开发了高精度举升式AGV,通过全向(X/Y/Z三轴方向)可调节,完成精准对接,实现了涂布辊压分切工序智能接驳、自动上下料;并针对大卷极片过重(单次约1吨)、有轨导航容易压伤磁条问题,将业内通用的磁条导航升级为视觉无轨导航,提升了现场整洁度、大大降低了后期导航系统的维护;

高精度举升式AGV实物展示

后工序二封、点胶、静置、分容、OCV、包装等工序,也通过高定制化专用AGV实现了全制程智能物流、无人化作业。其中,高温静置房需在45℃环境下工作,且仓库面积较小,如果采用堆垛机立库方式,就会成本高设备利用率低。珠海创智通过自主开发的双侧向叉车式AGV,满足高温环境作业,使用灵活,结合自主开发的WMS系统,实现了电芯按照静置工艺时间自动出入库,又可与静置房前后工序自动对接,做到了真正的无人化作业。该项目成功实施运行后,满足了前后工序每天30万电池的产能,实现了电池生产工序间自动接驳、转序无人化作业与工序间流转信息化。

 
二封&点胶AGV进入机台自动对接取料
 
侧叉AGV从缓存机上自动取料
 
侧叉AGV在静置房自动上下料,自带库位管理和工艺时间管控
 
分容三层AGV从缓存机取料再上料到分容机台,自动对接、智能匹配

先导智能:锂电和光伏 集中解决电池产线两大难题

在新能源行业,如果说产线产能、产品一致性及良率,是企业迅速进入市场的准入条件,那么在物流、人力、原材料等方面的运营成本则是赢得市场竞争的关键。为协助新能源企业提高生产效率,改善产线产能,先导智能将智能AGV大规模运用于锂电、光伏等行业,成为新能源行业智能AGV运用的先驱者。

在传统锂电池生产过程中,核心工序间物料流转受限于场地空间等,一直以人工辅助为主,不仅自动化程度低,也存在物料损坏的风险。为了解决这一痛点,先导开发了多款AGV产品来提升产线的智能化水平。


以卷料上下料为例,一般通过OHT(人工助力臂)或者人工转运小车实现,为了提升工序的自动化水平,先导自主研发了料卷自动上下料AGV。该款AGV采用独特的四组驱动全向底盘运动控制,实现车体的全向运行,解决了场地受限和车体晃动等行业难题。同时,通过多轴复合调整机构,距离检测传感器和视觉检测,对转塔旋转误差和悬臂轴挠度进行补偿,实现±1mm的高精度对接,以达到AGV和模切机、卷绕机等设备自动对接,实现了模切-叠片段/分切-卷绕段的物流无人自动化。

 

除锂电行业外,先导智能也在探索AGV在光伏行业的应用痛点及解决方案。针对光伏行业电池片车间的各工序有产能分布不均衡、花篮传输频次高、各工艺工序交叉频繁等特点,先导智能定制开发适于该车间的AGV调度管理系统,多台AGV可组成柔性化的自动物流搬运系统, 通过激光雷达构建生产车间环境地图,并根据AGV运行过程实时更新,实现自主决策与规划,极大地提升了生产的柔性化。


今天国际:如何做到23台AGV在狭窄电池车间自由穿行?

今天国际作为物流集成和机器人领域的杰出企业,在自动化物流集成有着丰富的经验。据悉,今天国际深耕新能源电池行业已有多年,比亚迪、亿纬锂能、欣旺达等都有其新能源业务。

今天国际为某电池生产线打造自动化物流方案时,发现环节中的成分容段通道狭窄且长,组装烘烤段环境的温度、湿度、清洁度及气压要求高;电芯库货架高、货载重且间距小,而模组线须实现跨楼层搬运,还需搬运不同类型托盘,层层考验AGV的定制化及柔性化需求。

针对不同搬运生产条件,今天国际将整个生产线拆解,在化成到分容段投放 8台侧滚式AGV、组装烘烤段5台背滚式AGV、电芯库4台背叉式AGV、模组线6台背链式AGV完成。

背叉式AGV(V-F2-H1400)
 
背滚式AGV(V-R2-500)

化成段AGV采用小巧玲珑的设计来满足货物搬运要求下在窄通道中双通道运行提升使用效率,同时侧面滚筒的设计节约了站台装卸货时间,还增加了透明亚克力板防护罩保护电池;组装烘烤段设计了使用密封箱装载电池托盘搬运满足电池生产的环境要求;电芯库AGV则在标准F2车型的基础上使用三级门架提升来达到提升高度要求,同时设计安装又多层的货位占用检测,增加安全性;并能高空检测仓库电动门,与电动门联动实现全自动化电芯仓储;模组线AGV装有多个货物检测传感器来适应不同类型电池模组的不同长度托盘。


侧滚式AGV(V-R2-300)
 
背链式AGV(V-C2-400)

据悉,此项目的成功实施运行,使整个系统AGV每天可帮助客户搬运约12万块电池、入库或出库电芯600拖、联合提升机实现跨楼层搬运400拖模组,也是今天国际AGV在新能源行业又一里程碑。


未来可期 从三大关键领域看新能源行业细分市场发展趋势

关键词一:新能源锂电

锂电池需求量近年来不断攀升,同时对成本和性能要求也在不断提升。可以说,锂电行业既充满机遇,也充满挑战,锂电生产线的自动化、智能化程度将直接决定锂电企业在未来的竞争力。

相比于其他新能源,锂电池与AGV两者联系更为紧密。国内锂电厂商设备自动化升级已成提升企业竞争力的必经之路,谁先具备高端自动化装备生产能力,谁就将率先收益。而AGV不间断的运行带来的电池消耗投入,也为锂电池业务拓展带来机遇,锂电与AGV将形成相辅相成的发展模式。

关键词二:新能源汽车

目前AGV探索新能源行业的落脚点极大的一个吸引力来自于被外界看好的新能源汽车市场,也是AGV探索新能源较为成熟的领域之一。汽车行业虽在近年普遍萎靡,而新能源汽车却随着国家的持续补贴和资本市场的持续关注方兴未艾。倘若成熟的AGV企业经得起更多的考验和要求,在新能源汽车方面寻求突破将是一大机遇。

相比于其他新能源,新能源汽车对AGV的需求更为直观。在中国汽车产业转型升级的道路上,AGV在汽车汽配行业上的市场仍将是主流。据了解,无论是东风日产在广州花都的两大工厂,还是主打新能源汽车金康SERES的生产工厂随处可见AGV自动转运小车的磁条轨道,冲压车间内除了少数机器操控工人,其余均为机器人自动作业,磁导航AGV则是汽车整车制造厂的主流方式。

关键词三:新能源汽车充电桩

除了工业应用,新能源汽车衍生的商用移动机器人市场也处于探索期。其中, “新基建”明确指出未来国家将大力普及新能源汽车充电桩。据了解,国家电网2020年将建7.8万个充电桩,预计带动消费超200亿元。40万亿的新基建计划将加速充电桩建设的脚步。

相比于其他新能源,这一领域不但有持久的政策支持,而且已有不少企业进入探索阶段。据悉,大众汽车曾在去年开发出一种可以自动为电动汽车充电的机器人,今年,爱驰汽车公布的几项专利中,同样包含一款移动充电机器人。而最近,福特的一项移动充电系统专利也公之于众。

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