一、引言——5G與邊緣計算隨著物流產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和供應(yīng)鏈的日益復(fù)雜化，AGV作為一種重要的物流設(shè)備，在物流自動化中扮演著極為關(guān)鍵的角色，一般的AGV按以下流程執(zhí)行任務(wù)：

圖1：AGV任務(wù)執(zhí)行流程
傳統(tǒng)的AGV存在狀態(tài)監(jiān)控數(shù)據(jù)量大、不能實時環(huán)境建圖以及共享性差等問題，并且，目前一般性使用的WIFI存在覆蓋不夠、用戶有限、重疊區(qū)域丟包、擴展性差等問題，在應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境和大規(guī)模物流需求中存在一些難題。

圖2：WIFI與5G切換對比
基于5G數(shù)據(jù)傳輸高速、高帶寬、低時延、高穩(wěn)定性的通信特點，并應(yīng)用車間多種數(shù)據(jù)通信的整體高速通信架構(gòu)設(shè)計，采取多傳感器如GPS定位、慣性導(dǎo)航和攝像頭等技術(shù)實時獲取AGV的位置、速度等關(guān)鍵信息，可以實現(xiàn)AGV的復(fù)雜環(huán)境自主運行，并能保證AGV運行的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

圖3：基于5G網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)架構(gòu)
此外，在進行多臺AGV的路徑規(guī)劃和控制過程中，基于邊緣計算方式，以深度學(xué)習(xí)算法的適應(yīng)能力，通過大量實時數(shù)據(jù)的分析，可以實現(xiàn)AGV在復(fù)雜環(huán)境中的智能導(dǎo)航和動態(tài)決策。同時通過實驗驗證，驗證其可靠性和安全性，滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求。

圖4：邊緣計算示意圖

二、AGV的導(dǎo)航技術(shù)

AGV導(dǎo)航是實現(xiàn)5G數(shù)據(jù)傳輸在本技術(shù)中應(yīng)用的基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)AGV行業(yè)中，常見的導(dǎo)航方法包括激光導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航、磁電導(dǎo)航等。然而，這些導(dǎo)航技術(shù)在某些特定環(huán)境下存在一定的局限性和不足。
其中磁條導(dǎo)航、磁釘導(dǎo)航、電磁導(dǎo)航、色帶導(dǎo)航等導(dǎo)航方式均需要對AGV的工作車間進行改造，柔性較差，適用于場景固定、流程不變的場合。激光導(dǎo)航靈活、準(zhǔn)確、高效，但激光傳感器成本相對較高，而且以先進的激光SLAM算法為例，它們存在太依賴環(huán)境幾何特征的匹配、算法缺乏閉環(huán)檢測和地圖缺少語義信息等問題。目前，單純通過算法無法完全解決SLAM中，例如高密度運行時的互相干擾等問題。
視覺定位技術(shù)，即VSLAM技術(shù)已較為成熟，能夠使用低成本傳感器實現(xiàn)AGV的定位與控制，但會受到環(huán)境光線的影響且計算資源要求高，需要高性能計算機進行數(shù)據(jù)處理，對單臺AGV而言成本過高。假如通過4G或Wi-Fi技術(shù)將圖像信息傳輸至中心服務(wù)器進行處理，則壓縮后圖像的清晰度會受到影響，進而影響定位效果，且無線通信的延遲與不穩(wěn)定性也會對AGV造成影響。
通過多傳感器融合具備優(yōu)勢互補等特點，以多傳感器融合方式進行環(huán)境地圖的構(gòu)建，且基于5G技術(shù)進行數(shù)據(jù)傳輸，并實現(xiàn)多種導(dǎo)航模式的切換，能夠確保導(dǎo)航信息的實時傳輸。同時，5G專網(wǎng)可以建立在獨立的網(wǎng)絡(luò)中，避免與其他網(wǎng)絡(luò)的干擾，提高系統(tǒng)的安全性。

圖5：激光+視覺融合定位模式

三、傳統(tǒng)AGV行業(yè)難點

傳統(tǒng)AGV行業(yè)存在許多難點，在多導(dǎo)航融合模式之外，由于傳統(tǒng)AGV通常采用無線通信方式，如WiFi或藍牙，其傳輸速度有限且易受干擾，存在控制盲區(qū)和調(diào)度不及時等問題，無法滿足AGV的實時通信需求。在物流中，即時獲取和傳輸AGV的位置、速度等信息對于實現(xiàn)物流調(diào)度和路徑規(guī)劃至關(guān)重要。因此，傳統(tǒng)AGV的通信方式由于提供穩(wěn)定和高速的數(shù)據(jù)傳輸，部分限制了AGV的應(yīng)用場景和某些性能。
在日益復(fù)雜的物流供應(yīng)鏈中，AGV需要面對多樣化的環(huán)境和任務(wù)，例如狹窄的通道、復(fù)雜的地形、多導(dǎo)航方式的融合、海量的數(shù)據(jù)傳輸處理以及要求更高的路徑規(guī)劃和控制算法等。傳統(tǒng)AGV往往無法應(yīng)對這些復(fù)雜的環(huán)境和任務(wù)，導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性下降。

圖6：AGV多任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)
由于傳統(tǒng)AGV行業(yè)導(dǎo)航技術(shù)簡單、通信方式有限以及適應(yīng)性和穩(wěn)定性不足等難點，限制了AGV在物流中的應(yīng)用范圍和性能表現(xiàn)。通過引入5G技術(shù)和邊緣計算，可以設(shè)計和實現(xiàn)一種高效、準(zhǔn)確的AGV導(dǎo)航系統(tǒng)，以提升物流自動化水平，為物流供應(yīng)鏈的發(fā)展提供全方位的支持和保障。

圖7：5G網(wǎng)絡(luò)下基于邊緣計算的多AGV調(diào)度模式
四、基于5G數(shù)據(jù)傳輸?shù)腁GV

基于5G數(shù)據(jù)傳輸?shù)腁GV是一種新型AGV產(chǎn)品，具備自主運行能力和跨空間移動可拓展能力，其設(shè)計原理、關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用前景總結(jié)如下：
4.1 AGV的位置感知技術(shù)

基于5G數(shù)據(jù)傳輸?shù)腁GV中，準(zhǔn)確獲取AGV的位置信息至關(guān)重要，通過利用5G網(wǎng)絡(luò)的高帶寬、低時延的特點，結(jié)合多個傳感器（如攝像頭、激光雷達、超聲波傳感器等）進行數(shù)據(jù)融合，可以實現(xiàn)更準(zhǔn)確可靠的位置感知。
4.2 5G通信技術(shù)在AGV中的應(yīng)用在基于5G數(shù)據(jù)傳輸?shù)腁GV中，5G通信技術(shù)發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過5G網(wǎng)絡(luò)，AGV可以與物流系統(tǒng)、設(shè)備、人員進行實時的數(shù)據(jù)交互和通信。同時，5G網(wǎng)絡(luò)的高可靠性和低時延特性，保證了AGV在復(fù)雜環(huán)境中的穩(wěn)定通信和精確控制。此外，5G網(wǎng)絡(luò)還能夠支持大規(guī)模連接和高速數(shù)據(jù)傳輸，提供更廣泛的應(yīng)用場景和更高的效率。
4.3?基于5G數(shù)據(jù)傳輸AGV的路徑規(guī)劃與控制在基于5G數(shù)據(jù)傳輸?shù)腁GV中，路徑規(guī)劃和控制是實現(xiàn)自主運行的關(guān)鍵技術(shù)。通過利用深度學(xué)習(xí)算法，AGV可以在實時獲取環(huán)境信息的基礎(chǔ)上，智能地選擇最佳路徑，同時進行準(zhǔn)確的運動控制。深度學(xué)習(xí)算法的引入提高了AGV在復(fù)雜環(huán)境中的適應(yīng)性和穩(wěn)定性，使其能夠更好地應(yīng)對各種情況下的導(dǎo)航和運動控制需求。

圖8：多AGV運行優(yōu)化方案仿真
4.4?基于5G數(shù)據(jù)傳輸AGV的應(yīng)用前景5G數(shù)據(jù)傳輸AGV在物流供應(yīng)鏈中具有廣闊的應(yīng)用前景。它可以應(yīng)用于倉儲物流、生產(chǎn)線物流、機場物流、港口等領(lǐng)域，為物流供應(yīng)鏈的高效運轉(zhuǎn)提供有力支撐。同時，5G組網(wǎng)AGV還可以與其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、機器人等智能設(shè)備進行互聯(lián)互通，實現(xiàn)更高效的協(xié)同作業(yè)和自動化生產(chǎn)。

圖9：某廠5G技術(shù)AGV系統(tǒng)框架
五、采用5G技術(shù)AGV設(shè)備與5G專網(wǎng)組建

5G技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)給AGV帶來了很多新的應(yīng)用和發(fā)展機會。在物流供應(yīng)鏈中，基于5G數(shù)據(jù)傳輸?shù)腁GV設(shè)備與5G專網(wǎng)的組建均具有重要的意義。
基于5G組網(wǎng)的AGV設(shè)備，具體性能表現(xiàn)在5G組網(wǎng)AGV掉線率比傳統(tǒng)AGV低80%，任務(wù)、信號、信息報送延時小于20ms，搭載邊緣計算后，更具備數(shù)據(jù)安全、性能可靠、柔性敏捷等特點，并通過回傳數(shù)據(jù)處理完成巡檢、多車聯(lián)動、人體行為識別等擴展功能。
例如，5G組網(wǎng)AGV設(shè)備通過多種傳感器（如激光雷達、視覺傳感器等）實時獲取周圍環(huán)境的信息，并根據(jù)這些信息進行精確定位和實時路徑規(guī)劃。其次，5G組網(wǎng)AGV設(shè)備可以利用5G通信技術(shù)進行高速數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)與車間信息系統(tǒng)的實時連接，以及與其他AGV設(shè)備的協(xié)同工作。此外，5G模式AGV設(shè)備的低延遲性能可以確保系統(tǒng)的響應(yīng)速度快、運行效率高。

圖10：某廠5G技術(shù)AGV與5G組網(wǎng)模式
在構(gòu)建5G專網(wǎng)時，需要考慮物流供應(yīng)鏈的需求和特點。首先，5G專網(wǎng)需要滿足大規(guī)模設(shè)備連接的需求，以實現(xiàn)AGV設(shè)備之間的協(xié)同工作和數(shù)據(jù)共享。其次，5G專網(wǎng)需要具備高可靠性和安全性，以確保AGV設(shè)備的穩(wěn)定運行和數(shù)據(jù)的安全傳輸。最后，5G專網(wǎng)還應(yīng)該支持不同應(yīng)用場景的需求，如車間內(nèi)部的設(shè)備間通信、車間與物流中心之間的數(shù)據(jù)交互等。
基于5G數(shù)據(jù)傳輸?shù)腁GV設(shè)備與5G專網(wǎng)的組建對生產(chǎn)、物流、倉儲等具有諸多意義。首先，它可以提高物流供應(yīng)鏈的自動化水平，降低人力成本，減少人為錯誤和事故的發(fā)生。其次，5G組網(wǎng)AGV設(shè)備可以實現(xiàn)對物流過程的全程實時監(jiān)控和管理，提高物流效率和準(zhǔn)確性。此外，5G組網(wǎng)AGV設(shè)備還可以與其他物流設(shè)備進行無縫銜接，實現(xiàn)物流供應(yīng)鏈的整體協(xié)同運作。

圖11：5G組網(wǎng)AGV與5G專網(wǎng)
通過充分發(fā)揮5G技術(shù)的優(yōu)勢，可以實現(xiàn)自動引導(dǎo)車的精準(zhǔn)定位、高速通信和低延遲等功能。同時，5G專網(wǎng)的構(gòu)建可以支持大規(guī)模設(shè)備連接和實現(xiàn)物流供應(yīng)鏈的協(xié)同工作。這些技術(shù)的應(yīng)用將進一步提高物流供應(yīng)鏈的自動化水平和效率，為工業(yè)生產(chǎn)提供有力支持。

六、基于5G組網(wǎng)AGV對物流供應(yīng)鏈的意義

基于5G組網(wǎng)的AGV作為一種基于5G技術(shù)的可跨空間自主運行系統(tǒng)，可以提高物流效率、實現(xiàn)智能化管理、降低成本和推動產(chǎn)業(yè)升級。
首先，5G組網(wǎng)多導(dǎo)航融合AGV能夠提高物流的效率。傳統(tǒng)AGV往往由于單個導(dǎo)航的缺陷或數(shù)據(jù)傳輸處理等問題，在復(fù)雜的物流環(huán)境中容易出現(xiàn)導(dǎo)航偏差和路徑?jīng)_突等問題。而5G組網(wǎng)多導(dǎo)航融合型AGV可以通過多種傳感器和通信方式獲取和傳輸實時的位置、速度等信息，實現(xiàn)精確定位和路徑規(guī)劃。準(zhǔn)確的導(dǎo)航和路徑規(guī)劃能夠使AGV避免路徑?jīng)_突，提高運輸效率，縮短物流時間。
其次，基于5G組網(wǎng)的AGV能夠?qū)崿F(xiàn)智能化管理。通過5G技術(shù)的支持，AGV可以與物流供應(yīng)鏈中其他設(shè)備和系統(tǒng)進行無縫連接，實現(xiàn)信息的互通和共享。通過與倉庫管理系統(tǒng)、物流管理系統(tǒng)等系統(tǒng)的集成，可以實現(xiàn)對AGV的實時監(jiān)控和遠程控制，提高物流運作的智能化水平。同時，AGV可以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計算系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的收集和分析，為物流供應(yīng)鏈的優(yōu)化和決策提供有力支持。
此外，基于5G組網(wǎng)AGV的廣泛應(yīng)用將推動物流供應(yīng)鏈的產(chǎn)業(yè)升級。在傳統(tǒng)的物流供應(yīng)鏈中，倉儲、運輸、分揀等環(huán)節(jié)往往需要大量的人力參與，效率低下、成本高昂。而5G工業(yè)自然導(dǎo)航AGV的應(yīng)用將實現(xiàn)物流流程的自動化和智能化，優(yōu)化物流供應(yīng)鏈的運作模式，提高整體效率和競爭力。這將推動物流產(chǎn)業(yè)的升級轉(zhuǎn)型，促進物流行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和經(jīng)濟的繁榮。
因此，基于5G組網(wǎng)的AGV能夠提高物流效率、實現(xiàn)智能化管理、降低成本和推動產(chǎn)業(yè)升級。隨著5G技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，5G工業(yè)自然導(dǎo)航AGV的應(yīng)用前景將變得更加廣闊，對物流供應(yīng)鏈的進一步發(fā)展和提升將發(fā)揮越來越重要的作用。

七、問題及展望

基于5G組網(wǎng)的多AGV復(fù)雜運行系統(tǒng)是當(dāng)前物流供應(yīng)鏈中的研究熱點。用5G 網(wǎng)絡(luò)代替 WiFi 網(wǎng)絡(luò)，為AGV的通信提供高速的網(wǎng)絡(luò)支持，能夠有效解決網(wǎng)絡(luò)覆蓋面窄、頻點切換盲區(qū)、通訊信號卡頓等問題。5G時代的到來，加快了智能制造建設(shè)步伐，推動AGV應(yīng)用更加規(guī)模化、多樣化、柔性化，人機協(xié)同工作，讓AGV真正實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化融合發(fā)展。
5G數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩鄬?dǎo)航融合AGV也是一個具有廣闊應(yīng)用前景的研究領(lǐng)域。通過整合5G通信技術(shù)、多傳感器數(shù)據(jù)融合和深度學(xué)習(xí)算法，基于5G數(shù)據(jù)傳輸?shù)腁GV能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的位置感知、穩(wěn)定的通信和智能的路徑規(guī)劃與控制。
5G 技術(shù)屬于較新的通信技術(shù)，與之配套的硬件與軟件方案還遠沒有傳統(tǒng)的通信技術(shù)那樣成熟。它是最新一代的移動通信技術(shù)，針對的場景主要是移動設(shè)備進行優(yōu)化，但是對于工廠來說，大部分設(shè)備并不是移動設(shè)備，因此， 5G 技術(shù)在針對工廠環(huán)境并不能達到理論上針對移動設(shè)備通信應(yīng)該具有的優(yōu)勢。
現(xiàn)階段工廠中的各種設(shè)備和傳感器并沒有適配 5G 相關(guān)的通信協(xié)議，并且5G 通信只能通過蜂窩網(wǎng)進行通信，在適用范圍上不如以太網(wǎng)，因此要使這些設(shè)備能夠通過 5G 通信進行數(shù)據(jù)傳輸，則需外接專門搭載支持5G協(xié)議的設(shè)備。例如，可以通過5G工業(yè)網(wǎng)關(guān)將傳統(tǒng)通信方式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)接，并通過云端將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)服務(wù)器進行通信。由于通信數(shù)據(jù)在流轉(zhuǎn)的過程中會不斷損失，因此會降低5G通信原本的巨大優(yōu)勢。
未來的研究方向是進一步提高系統(tǒng)的智能化程度，改進路徑規(guī)劃算法，優(yōu)化控制策略，使其更適用于復(fù)雜的環(huán)境，并推動基于5G組網(wǎng)AGV在生產(chǎn)、物流、倉儲中的廣泛應(yīng)用。同時，也可以采用AGV組網(wǎng)技術(shù)，與5G專網(wǎng)相結(jié)合，進一步提高AGV的通信能力、運行精度及控制水平。

八、相關(guān)億控產(chǎn)品

AGV/AMR/搬運機器人作為一種物料搬運且被自動導(dǎo)引或能進行自主規(guī)劃的小車，其動力及動力控制系統(tǒng)趨于緊湊化和高集成化，在搭載5G組網(wǎng)技術(shù)后，將對部件精度、穩(wěn)定性提出更高的要求。

江蘇億控智能裝備有限公司作為國內(nèi)知名的動力及控制系統(tǒng)和整車技術(shù)方案提供商，不僅能為AGV車輛提供舵輪、驅(qū)動輪、差速輪、驅(qū)動器和導(dǎo)航系統(tǒng)等單臺AGV的動力及控制組件，也能為整車和多臺AGV提供成套技術(shù)方案，可以為客戶實現(xiàn)自然導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航、磁導(dǎo)航等多種導(dǎo)引方式，致力于高精度、總線控制、多場景的搬運機器人應(yīng)用。

江蘇億控舵輪、驅(qū)動輪、差速輪和驅(qū)動橋等等輪式動力產(chǎn)品及驅(qū)動器產(chǎn)品可應(yīng)用于高端裝備業(yè)、工程機械、智能生產(chǎn)、大型倉庫、港口等行業(yè)的自動生產(chǎn)、自動倉儲和自動物流操作中的AGV及AMR等設(shè)備上。