0 项目背景
本次研究实施的是一种并联形式多类型移动机器人交互的自动装配工作站。首要特点是不改变传统生产工艺，其次是对现有产线零改造，最后可快速实现混线生产。通过汽车搬运AGV将从生产线下线的新能源整车（未装配动力电池，与传统燃油车型载荷一致）自动搬运到自动装配工作站（多个自动装配站并联设置），以满足生产节拍需求,自动装配站将新能源整车提升到预制的装配高度后，装配型AGV将电池包自动运输到新能源整车下方，人工辅助将电池装配至整车底盘下方后，通过汽车搬运AGV将整车自动转运到检测线，人工检测无误后入库。
1 背景技术
燃油车型整车质量一般为1300～1600kg，而混动车型和纯电车型由于电池包、电机和电控等的增加，整车质量达到2000kg左右，更有达到3000kg的车型。相比燃油车型，混动车型和纯电车型的质量增加了30%～40%。
当下汽车主机厂想提高老产线利用率，降低基建投资和工艺设备投资，需要解决混动车型、纯电车型与燃油车型共线生产的问题，包括：
（1）燃油车型的线体承载能力不够，进行产线升级需要停产进行改造，工期较长影响经济效益。
（2）需要有一种能不停产改造、不影响经济效益下实现混动车型、纯电车型和燃油车型混线生产的合理方案。
2 研究内容
2.1 自动装配工作站设置
现有的装配工作站结构如图1、图2所示，一般由装配站、机器人及AGV构成，其中AGV仅仅作为搬运工具存在。而本专利提出的装配工作站由多台汽车搬运AGV、多个并联布置的自动装配站和多台装配型AGV构成，其中涉及多种类型AGV交互，通过多类型AGV和装配工作站的工艺切换实现了多环节多单元的搬运配送装配。
图1 整车进工作站状态
图2 单个工作站结构示意
2.2 工艺流程
如图3所示，自动装配站的提升横梁处于低位，摆臂支撑为电动折叠状态（与提升横梁平行，便于整车通过），安全扫描仪检测到岛内无人和其余设备时，自动装配站达到允许整车进入状态。此时汽车搬运AGV（未装配电池，与传统燃油车型载荷一致）将从生产线下线的新能源整车自动搬运到自动装配工作站后，前往工作站外等待点等待，当前摆臂支撑电动打开到与提升横梁呈90°状态后刚好位于整车裙边下方，驱动减速电机运动实现链条带动提升横梁的上升，当摆臂托块与整车接触后将带动整车上升，到达预置位置后活动插销（电动形式）插入到提升横梁设置的安全锁块处，如图4所示，实现装配站的机械锁定。
图3 工作站预装配状态
图4 安全锁定机构结构
如图5所示，操作工将电池包吊装到装配型AGV上方，装配型AGV快速前往自动装配站另一出口处进行等待，确认站内状态OK，装配型AGV自动进入到整车下方电池包安装位置后，人员确认操作装配型AGV举升完成电池包安装，拧紧作业完成后确认，AGV自动下降到位后空车返回电池包吊装位，安全型扫描仪扫描站内整车下方无人员、设备后，确认作业完成后安全活动插销退出锁块，装配站将整车缓慢降落至地面。
图5 整车在工作站的装配状态
摆臂支撑跟随提升横梁继续下降至起始点实现与整车裙边脱离，此时摆臂支撑电动折叠，达到整车具备输送状态。此时位于装配站一侧等待点的汽车搬运AGV进入到整车下方将汽车夹持后自动送往整车暂存区。
本次实施的自动装配站为多台并联形式，且自动装配站有两个出入口，一个用于人员及汽车搬运AGV进出，另一个用于人员和装配型AGV进出，实现了不同类型AGV工作区域通过装配站实现划分，便于作业时逻辑清晰，不存在干涉问题。
多台并联工作站同时作业配置同等数量的AGV可实现整体节拍和工艺的连续，如图6所示，车辆到达静态调整线后通过数据中台调度车辆转运AGV接车；车辆转运到等待区，等待装配站数据中台调度，调度车辆到对应装配站，车辆到位后将车辆放下，转运AGV出站到等待位；车辆进站后按确认按钮，装配站自动将车辆托起到设定高度；运行系统调度电池装配AGV进站，进入装配位后电池包装配AGV举升到设定高度；动力电池包举升后人员进入装配站完成电池包固定等装配内容；完成底盘装配后将车辆下降到位，人员完成电池包冷却液加注、安规检测、电检及相关作业内容；装配作业完成后，运行系统调度车辆搬运AGV机器人进站接车，将车辆转运到下线点，车辆等待进入检测线完成后序内容。
图6 工艺路线
自动装配站提升、下降作业前均通过安全扫描仪确认人机安全后才进行作业；为保证电池包与整车装配时安全，设置有活动插销将整个提升机构机械锁定，活动插销在装配站的左、右提升横梁的两端设置，确保单个提升横梁的两端均通过插销插入实现两个支点的安全稳定状态，确认人员作业的绝对安全；摆臂折叠及打开状态，提升机的提升下降作业状态，活动插销的伸出及缩回状态均通过开关采集信息，若上述信息缺失时工作站不进行下一步作业。
3 结语
自动装配工作站可解决当下老产线混动车型、纯电车型和燃油车型共线生产的难题，不需要产线停线改造带来产能损失及较高改造成本投入。
该设计的效益价值包括：动力电池岛式装配站与主线分离设计应用，相对传统方案缩短主线改造停产时间15天，节约损失产值93750万元；动力电池岛式装配站单点设计投入，投资成本相对传统更改主线方案节拍（30JPH）节约387万元；岛式装配站自动接车、入站、配送及提升等自动化应用，30JPH节约直接人工10人，年节约人工成本100万元。
动力电池岛式装配站的应用，为未来总装差异化定制装配提供了新的工艺技术方案，使产线更具柔性化，实现差异化竞争；自动装配工作站融入新技术实现新生产模式，数据中台调度AGV运输车辆、配送物料让产线更加智能化。
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