2. 对接任务需求分析
AGV工位对接的成败，往往在选型与方案设计阶段就已决定。若只按“车能开到工位旁边”来理解对接，很容易在后期出现定位反复、机构干涉、节拍不达标或精度过剩等问题。需求分析的本质，是把一个模糊的“去对接”任务，拆解为可量化、可验证、可分配到机械、电气与控制系统的约束条件。本节围绕五个维度展开：工位类型、对接方式、负载特性、节拍要求与精度等级，并给出可落地的划分方法。
一、工位类型：决定对接的空间约束
工位类型首先回答“AGV要停到哪里、与谁交换物料”。常见类型包括：
- 地面固定工位：工位本身无运动部件，AGV只需将载具或托盘放置到指定地面区域，常见于缓存区、暂存位。
- 输送线对接工位：工位侧有滚筒线、皮带线或链式输送机，AGV需与线体端口对齐，完成载具转移。
- 机台/设备对接工位：AGV对接机床、装配台、检测设备的上下料口，通常有严格的中心线与高度要求。
- 货架/立库对接工位：AGV进入货架巷道或与堆垛机、提升机接口，空间狭窄，对横向偏差敏感。
- 移动工位：对接对象本身可移动（如牵引车、移动装配台），需要动态跟随或二次定位。
工位类型不同，对接的自由度约束也不同。例如地面固定工位通常只约束平面位置与朝向；输送线对接还约束高度与端口平行度；机台对接可能同时约束X、Y、Z及绕Z的转角。需求分析时应先画出工位的“约束自由度清单”，再决定AGV需要具备哪些调整能力。
二、对接方式：从“停准”到“接稳”
对接方式描述AGV与工位之间如何完成物理连接或物料传递。常见方式有：
- 直接停靠式：AGV停到指定位置，由人工或机械臂取放物料，对接精度要求相对宽松。
- 滚筒/皮带转移式：AGV载具与工位线体对接，通过滚筒或皮带将载具移入移出，要求高度、间隙与平行度匹配。
- 牵引/拖挂式：AGV通过牵引销、挂钩与料车连接，重点在牵引点位置与高度。
- 顶升/举升式：AGV潜入货架或料车下方，顶升后搬运，要求AGV与底部支撑面的相对位置准确。
- 机械臂/夹具对接式：AGV自带或工位侧有机械臂、夹具，完成高精度抓取，对位姿精度要求最高。
对接方式一旦确定，就能反推出AGV需要配置的传感器与执行机构。例如滚筒转移式需要测高与测距传感器；顶升式需要底部视觉或激光雷达确认货架位置；机械臂对接则需要视觉引导与力控。需求分析阶段应明确“对接动作链”：接近→粗定位→精定位→连接/转移→确认→退出，并标注每一步的允许误差。
三、负载特性：影响运动与结构设计
负载特性不只是重量，还包括尺寸、重心、支撑方式与动态特性。分析时应关注：
- 质量与重心：负载质量决定驱动功率与制动距离；重心高度影响转弯与急停时的稳定性。
- 外形与支撑面：托盘、料车、货架的支腿间距决定AGV顶升或叉入的尺寸窗口。
- 惯性特性：大质量或高重心负载在高速对接时会产生较大惯性力，需降低接近速度。
- 负载变化：空载、满载、偏载三种状态下的轮压与摩擦系数不同，会影响定位重复性。
例如，某工位负载为1200mm×800mm标准托盘，满载质量800kg，重心高度约600mm。AGV采用顶升式对接，顶升盘直径需覆盖托盘底部支撑区，且顶升后离地间隙不小于30mm。接近工位时速度应降至0.1m/s以下，以减小惯性冲击。这些参数都应在需求分析中明确，而不是留给现场调试。
四、节拍要求：决定速度与动作时序
节拍要求通常以“秒/次”或“次/小时”给出，直接影响AGV的行驶速度、加减速曲线与对接动作时间。分析时需拆解单次对接的时间构成：
- 行驶至工位附近的时间；
- 粗定位与精定位时间；
- 对接机构动作时间（顶升、滚筒转动、牵引等）；
- 物料转移与确认时间；
- 退出与恢复行驶时间。
若节拍要求为90秒/次，而精定位与对接动作合计已占40秒，则行驶与等待时间必须压缩到50秒以内。此时可能需要提高行驶速度、优化路径或增加工位缓存。节拍分析还应考虑多车调度下的等待与避让，避免单机指标达标但系统节拍不达标。
五、精度等级划分：避免过剩与不足
精度等级是需求分析的核心输出。建议按“对接允许偏差”划分四级，并与检测与调整手段对应：
| 等级 | 典型允许偏差 | 适用对接方式 | 常用检测/调整手段 |
|---|---|---|---|
| L1 粗放级 | ±50mm，角度±3° | 人工取放、宽口缓存 | 二维码/磁条粗定位 |
| L2 常规级 | ±10mm，角度±1° | 滚筒转移、牵引 | 激光雷达+反光板、二次定位 |
| L3 精密级 | ±2mm，角度±0.2° | 顶升、机台上下料 | 视觉引导、激光测距、伺服调整 |
| L4 高精级 | ±0.5mm，角度±0.05° | 机械臂抓取、精密装配 | 视觉+力控、主动柔顺 |
划分精度等级时，应遵循“够用即可”原则。L4级对接需要昂贵的视觉与力控系统，若工位实际只需L2，则会造成成本浪费与维护复杂。反之，若将L3需求误判为L2，现场会出现反复对不上、载具卡滞等问题。建议对每个工位单独标注精度等级，并在同一张图上汇总，形成“工位—对接方式—负载—节拍—精度”的需求矩阵。
六、需求矩阵与落地建议
完成上述五个维度的分析后，建议为每个工位建立一行需求记录，字段包括：工位编号、工位类型、对接方式、负载质量与尺寸、节拍要求、精度等级、检测手段、备注。这样在后续选型时，可以直接按精度等级筛选传感器方案，按节拍要求校核行驶速度，按负载特性校核顶升或牵引能力。
以某汽车零部件车间为例：工位A为地面缓存位，人工取放，精度L1，节拍120秒；工位B为滚筒线对接，负载800kg托盘，精度L2，节拍90秒；工位C为机台上下料，精度L3，节拍60秒。三个工位共用同一型号AGV时，应按最高精度L3配置视觉与二次定位，同时按最短节拍60秒校核行驶速度与机构动作时间。若无法同时满足，则应考虑分工位配置不同AGV或增加缓存，而不是强行让一台车覆盖所有需求。
需求分析的输出应是一份可评审、可追溯的工位需求清单，而不是停留在口头描述。它既是AGV选型的依据，也是后续现场调试与验收的基准。只有把工位类型、对接方式、负载特性、节拍要求与精度等级五个维度都量化清楚，精确停靠才有明确的“靶心”。