【ZiDongHua 之方案應用場收錄關鍵詞： 雷克智能 自動化碼頭 機器人  制造業(yè)】
　　
　　王振國：全自動化碼頭智能導引車系統(tǒng)關鍵技術及場景應用
　　
　　全自動化碼頭是航海領域的新課題。目前，全國僅有六座全自動化碼頭，智能導引車系統(tǒng)是傳統(tǒng)碼頭自動化升級的戰(zhàn)略選擇。在2023世界機器人大會機器人產業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新論壇上，上海振華重工(集團)股份有限公司設計研究總院智慧研究院副院長王振國指出，智能導引車系統(tǒng)是全自動化碼頭的重要組成部分，倡議各合作伙伴走好重工領域國產化之路，共同支撐中國制造業(yè)產業(yè)鏈健康發(fā)展。
　　
　　
　　
　　▲ 上海振華重工（集團）股份有限公司設計研究總院智慧研究院副院長 王振國
　　
　　上海振華重工（集團）股份有限公司（以下簡稱“振華重工”）成立于1992年，在集裝箱起重機械領域發(fā)揮重要引領作用，其生產的岸邊起重機裝備覆蓋國內主要集裝箱港口，進入國外著名港口，占據全球市場份額70%左右。
　　
　　近年來，除港口起重機外，振華重工還進入海洋工程等新興領域，在更廣泛的應用場景中研發(fā)自主解決方案，全自動化智能導引車就是其一。振華重工以全自動化碼頭智能導引車系統(tǒng)為切入點，破解碼頭物流智能化升級難題，為傳統(tǒng)碼頭向自動化碼頭轉型貢獻智慧方案，也為半自動化碼頭向全自動化升級指明可行之路。
　　
　　全自動化碼頭智能導引車系統(tǒng)
　　
　　岸橋上，岸邊起重機將集裝箱從船上卸到岸邊，水平運輸設備再將集裝箱運送至場橋。在水平運輸的過程中，傳統(tǒng)碼頭主要依靠人員駕駛集裝箱卡車運輸，容易出現調度問題而造成堵塞，拉低裝卸效率。實踐表明，引入智能導引車的碼頭，運轉效率水平遠高于傳統(tǒng)碼頭，智能導引車是解決水平運輸智能化的利器。
　　
　　全自動化碼頭智能導引車系統(tǒng)是用于集裝箱水平運輸的自動化碼頭信息系統(tǒng)，與岸橋管理系統(tǒng)和堆場管理系統(tǒng)共同組成自動化碼頭生產管理系統(tǒng)。智能導引車一般由電力驅動，車高由1.5米至2.5米不等，額定載荷65噸，自重20～24噸。最新研制的8輪-4軸IGV（Intelligent Guided Vehicle，智慧型導引運輸車）實現了輕量化設計，自重20噸。與傳統(tǒng)AGV相比，IGV柔性化程度更高，無需借助固定標記物行駛，并且路徑靈活多變，可將集裝箱運輸至每一個堆場箱區(qū)內，打破了主流自動化集裝箱碼頭堆場垂直布置的單一性，既能適應“江海聯(lián)運”模式，又能適應“海陸運輸”模式。
　　
　　AGV車隊管理系統(tǒng)（AGV-MS）控制整個車隊的協(xié)調調度，通過5G組網和網絡切片技術，實現與每臺智能導引車之間的高質量通信。車隊管理系統(tǒng)的主要功能包括路徑規(guī)劃、交通控制，可靈活調度IGV，確保IGV不發(fā)生相撞。國內幾乎所有的自動化碼頭都采用了智能導引車隊管理系統(tǒng)，為集裝箱裝卸、堆存、轉運、進出閘口等多種作業(yè)場景調度最優(yōu)資源、規(guī)劃最優(yōu)路徑，從決策端到執(zhí)行端保障全自動化碼頭的安全性和高效性。
　　
　　大多數自動化碼頭采用磁釘導航的導航方式，通過在碼頭地面布設磁釘，在自動導引車上配置天線，感應磁釘循跡進行導航，對場地有較高的要求。傳統(tǒng)集裝箱碼頭如果選擇磁釘導航，就需要把地面全部重新翻鋪，工程量巨大，建設成本和維護成本高。多傳感器融合定位技術，能有效降低導引車對硬件設施的要求，取代現有自動化碼頭磁釘導航方式，降低工程建設費用。除此之外，在高空、長距離的條件下實現集裝箱疊放準確，一直是港口作業(yè)領域的痛點。其中一個難點在于鋼絲繩連接的起重機難以應用精準的定位技術，需要靠慣性技術實現集裝箱的裝卸，以及裝卸過程中與導引車的交互。“無人駕駛+多傳感器融合定位”技術，能使智能導引車的停車精度小于5cm，便于起重機將集裝箱準確無誤地放置在運輸車上。
　　
　　智能電池管理系統(tǒng)可實現智能導引車在作業(yè)區(qū)域內的無限續(xù)航。充電裝置以約400kW的功率定點快充、自動插拔，車輛充電半個小時后可以滿負荷作業(yè)4小時。智能電池管理系統(tǒng)與上位機系統(tǒng)AGV-MS（碼頭車輛管理系統(tǒng)）、RCMS（遠程設備管理系統(tǒng)）、TOS（碼頭運營管理系統(tǒng)）之間進行信息交互，從而將充電作業(yè)有機融合到港口的信息化自動系統(tǒng)中。除了單機充電，還可以搭建換電站，將AGV車載乏電電池與架載滿電電池進行更換，以滿足車輛續(xù)航功能。然而，換電站本身成本投入較大，國內目前換電站的應用越來越少。
　　
　　在重工領域，尤其要注意重大安全風險防控。智能導引車的運用，使碼頭少人化，作業(yè)人員可在遠控室工作，極大地保護了人身安全。智能導引車設立了三層安全保護模式。第一層是自動化控制保護，在軟件中設計鎖閉的概念；第二層是依靠激光和視覺做防撞保護，單機本身也設計了機械保護；第三層是車隊層安全保護，即導引車在和起重機交互時的安全保護。
　　
　　2022年7月28日，廣州港南沙港區(qū)四期全自動化碼頭正式投入運行，這是全球首個江海鐵多式聯(lián)運全自動化碼頭，也是粵港澳大灣區(qū)首個全新建造的自動化碼頭。廣州港南沙四期工程采用“北斗導航無人駕駛智能導引車+堆場箱區(qū)水平布置+單小車自動化岸橋+低速自動化軌道吊+港內外交互區(qū)+港區(qū)全自動化”的自動化碼頭“廣州方案”。南沙四期碼頭融合自主開發(fā)的智能車輛管理系統(tǒng)、國產定位系統(tǒng)、國產車橋懸掛系統(tǒng)、國產電池系統(tǒng)、國產自動充電裝置等若干新技術，首次使用堆場和岸線平行的設計，是我國首例由國內科技力量聯(lián)手打造的全自動化集裝箱碼頭，具備新技術大規(guī)模復制應用的經濟性、實操性，對傳統(tǒng)集裝箱碼頭自動化升級改造以及新一代自動化碼頭建設都具有重要借鑒意義。
　　
　　產業(yè)鏈合作的支撐者、引領者、組織者
　　
　　振華重工是產業(yè)鏈的支撐者。據估計，全球碼頭智能導引車的總量不足800臺，振華重工在碼頭智能導引車行業(yè)深耕十年，為國內外碼頭共17個項目提供技術支撐，達成530臺的銷售額，智能導引車售價也從100萬美元降到350～400萬元。為促進產業(yè)鏈持續(xù)健康發(fā)展，各方需加大投入力度，促進產業(yè)基礎能力持續(xù)提升，通力打造港口前沿技術和產業(yè)群。
　　
　　振華重工是產業(yè)發(fā)展方向的引領者，堅持問題導向，構建自主技術、原創(chuàng)技術研發(fā)應用推廣的良好產業(yè)生態(tài)。振華重工追求在海陸、智慧港航等領域持續(xù)創(chuàng)新突破，致力于把智能導引車的市場做得更好、更強。
　　
　　振華重工是協(xié)同合作的組織者，整合調動產業(yè)鏈全鏈條資源要素，專注“強鏈”與“補鏈”，帶動產業(yè)鏈上中下游協(xié)同合作發(fā)展。在智能導引車不斷更新?lián)Q代的過程中，國產化率已逐步達到80%。重工領域元器件進口成分高，尤其是電機系統(tǒng)，距離實現國產化還有很長的路要走。要保證產業(yè)鏈安全性，就必須提升港口裝卸設備的國產化程度，圍繞芯片控制器、驅動橋等關鍵進口零部件開展“卡脖子”技術攻關，實現極端條件下中等程度自主可控。
　　
　　我國制造業(yè)轉型升級，要以機器人產業(yè)的良性發(fā)展為支撐。探索機器人產業(yè)高質量發(fā)展，鞏固產業(yè)鏈完善穩(wěn)定，需要產業(yè)鏈各方協(xié)同創(chuàng)新、共同努力。
　　
　　本文根據上海振華重工(集團)股份有限公司設計研究總院智慧研究院副院長王振國，在2023世界機器人大會產業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新論壇上的演講整理而成，經編輯。