1.1、AGV的歷史與發(fā)展

AGV的起源

自動導(dǎo)引車輛（AGV），作為現(xiàn)代物流和自動化領(lǐng)域的重要組成部分，其起源和發(fā)展歷程值得詳細(xì)探討。

AGV的最早出現(xiàn)可以追溯到20世紀(jì)50年代。1953年，巴雷特電子公司（Barrett Electronics）在美國伊利諾伊州諾斯布魯克開發(fā)了世界上第一輛商用AGV。這一創(chuàng)新是在第二次世界大戰(zhàn)后，隨著工業(yè)自動化的興起和技術(shù)的進(jìn)步而產(chǎn)生的。當(dāng)時，工業(yè)界正尋求提高效率和減少人工勞動的方法，AGV應(yīng)運而生，成為解決這些挑戰(zhàn)的關(guān)鍵工具之一。

最初的AGV是為了在工廠或倉庫中搬運重物而設(shè)計的。這些早期的AGV通常是線控的，即通過地面上的電線來引導(dǎo)路徑。它們的基本功能包括自動搬運物料，從一個指定的起點到達(dá)一個預(yù)定的終點。這種自動化程度雖然有限，但在當(dāng)時已經(jīng)大大提高了物料搬運的效率和安全性。

導(dǎo)向技術(shù)的進(jìn)步

20世紀(jì)70年代，AGV導(dǎo)向技術(shù)開始變得更加智能化，不再僅僅依靠感應(yīng)地面的電磁頻率進(jìn)行運動。例如，瑞典卡爾馬的沃爾沃開始在1973年開發(fā)非同步裝配設(shè)備，作為傳統(tǒng)輸送機(jī)裝配線的替代品。該公司開發(fā)了280臺由計算機(jī)控制的AGV，標(biāo)志著AGV開始邁向高智能化的重要一步。

無線式導(dǎo)引技術(shù)的出現(xiàn)

80年代后期，無線式導(dǎo)引技術(shù)引入到AGV系統(tǒng)中，例如利用激光和慣性進(jìn)行導(dǎo)引，這大大提高了AGV系統(tǒng)的靈活性，準(zhǔn)確性，不再受地面的限制，當(dāng)需要更改路徑時，也不必打斷生產(chǎn)。

數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的AGV

進(jìn)入90年代，全世界的AGV生產(chǎn)廠家已經(jīng)超過100家，型號也達(dá)到上百種。此時的AGV決策處理能力越來越強，可以執(zhí)行人在管理材料處理過程中的決策和控制功能，AGV已經(jīng)進(jìn)入到高智能化，數(shù)字化，網(wǎng)絡(luò)化，信息化的新時代。

由于微處理器技術(shù)的發(fā)展，我們現(xiàn)在看到的AGV系統(tǒng)已經(jīng)能夠進(jìn)行更復(fù)雜的任務(wù)，比如進(jìn)行精細(xì)的定位計算，和現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行智能交互等。AGV可以在許多工廠和倉庫中獨立運行，也可以作為一種更大系統(tǒng)的一部分運作，提供了廣泛的運用領(lǐng)域。

隨著技術(shù)的發(fā)展，AGV的功能和使用場景也逐漸擴(kuò)展。從最初的線控引導(dǎo)，發(fā)展到后來的磁帶、激光導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航等多種導(dǎo)航技術(shù)。AGV的應(yīng)用領(lǐng)域也從單一的工業(yè)生產(chǎn)線擴(kuò)展到醫(yī)院、機(jī)場、倉庫管理等多個領(lǐng)域。例如，在醫(yī)院中，AGV可以用來運送藥品、樣本或餐食；在機(jī)場，AGV則可用于行李處理等。

AGV的發(fā)展反映了工業(yè)自動化和智能化的整體趨勢。從最初的簡單功能到現(xiàn)在的高度智能化和多樣化應(yīng)用，AGV已經(jīng)成為現(xiàn)代物流和生產(chǎn)系統(tǒng)中不可或缺的一部分。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們可以預(yù)見AGV在未來將發(fā)揮更加重要的作用。

1.2、AGV的類型與應(yīng)用

AGV的類型

自動引導(dǎo)車輛（AGV）技術(shù)的發(fā)展是工業(yè)自動化和物流管理領(lǐng)域的一個重要篇章。從最初的簡單線跟蹤系統(tǒng)到今天的多種高級導(dǎo)航技術(shù)，AGV的演進(jìn)不僅體現(xiàn)了技術(shù)的進(jìn)步，也反映了工業(yè)需求的變化和市場的發(fā)展。

AGV的歷史始于20世紀(jì)50年代，最初的AGV系統(tǒng)主要基于線控導(dǎo)航。這種系統(tǒng)通過在地面上安裝磁帶或電纜來創(chuàng)建路徑，AGV沿著這些預(yù)設(shè)路徑運行。這種技術(shù)雖然簡單，但在當(dāng)時已經(jīng)能夠有效提高物料搬運的效率和準(zhǔn)確性。最初的AGV主要應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境，如汽車制造廠和重工業(yè)場所，用于搬運重物和提高生產(chǎn)線的自動化水平。

隨著時間的推移，AGV技術(shù)經(jīng)歷了顯著的演進(jìn)，主要體現(xiàn)在導(dǎo)航技術(shù)和功能的多樣化上。按照AGV或其他自動導(dǎo)引小車搬運貨物和運行方式的不同，主要分為叉車式、牽引式、頂升式這三種類型 。按照AGV是否鋪設(shè)外部設(shè)備，可以將導(dǎo)航技術(shù)分為固定路徑導(dǎo)航、自由路徑導(dǎo)航和組合導(dǎo)航三種方式。

導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展

一、固定路徑導(dǎo)航

固定路徑導(dǎo)航主要分為電磁導(dǎo)航或色帶導(dǎo)航方式，以埋設(shè)磁條、磁電、電磁線或色帶為基礎(chǔ)的導(dǎo)航技術(shù)目前應(yīng)用較廣。對于埋設(shè)的導(dǎo)引方式，其鋪設(shè)和施工的成本高，改造和維護(hù)困難，定位精度較低。主要有如下幾種方式：

（1）電磁導(dǎo)航

一種傳統(tǒng)的導(dǎo)引?式，通過在AGV的?駛路徑上埋設(shè)?屬線，并在?屬線上加載低頻、低壓電流，產(chǎn)?磁場，再通過車載電磁傳感器對導(dǎo)引磁場強弱的識別和跟蹤實現(xiàn)導(dǎo)航，讀取預(yù)先埋設(shè)的RFID卡來完整指定任務(wù)。

電磁導(dǎo)引的主要優(yōu)點為?屬線埋在地下，隱蔽性強，不易受到破壞，導(dǎo)引原理簡單可靠，對聲光??擾，制造成本低。缺點是?屬線的鋪設(shè)?煩，且更改和拓展路徑困難，電磁感應(yīng)容易受到?屬等鐵磁物質(zhì)的影響。

電磁導(dǎo)引在路線較為簡單，在需要24?時連續(xù)作業(yè)的?產(chǎn)制造（如汽車制造）有?較?泛的應(yīng)?。

（2）磁帶導(dǎo)航

與電磁導(dǎo)引原理較為相近，在AGV的形式路徑上鋪設(shè)磁帶，通過車載電磁傳感器對磁場信號的識別來實現(xiàn)導(dǎo)引?式。

磁帶導(dǎo)引主要的優(yōu)點為技術(shù)成熟可靠，成本較低，磁帶的鋪設(shè)較為容易，拓展與更改路徑相對電磁導(dǎo)引較為容易，運?線路明顯，對于聲光??擾。缺點為路徑裸露，容易受到機(jī)械損傷和污染，需要?員定期維護(hù)，容易受到?屬等鐵磁物質(zhì)的影響，AGV?旦執(zhí)?任務(wù)只能沿著固定磁帶運動，?法更改任務(wù)。

磁條導(dǎo)引適?于地?嵌?型、輕載牽引的狀態(tài)?式，可?于??屬地?、?消磁的室內(nèi)環(huán)境，能夠穩(wěn)定持久作業(yè)。

以電磁導(dǎo)航和磁帶導(dǎo)航為代表的傳統(tǒng)導(dǎo)航方式，因為沿整個運行路徑預(yù)埋導(dǎo)引線，所以具有地圖建立簡單、創(chuàng)建導(dǎo)航坐標(biāo)系容易，通過相應(yīng)的傳感器檢測車體與預(yù)埋的導(dǎo)引線之間的偏差即可實現(xiàn)定位等優(yōu)點，但定位精度差、路線一旦完成預(yù)埋無法進(jìn)行更改。

（3）磁釘導(dǎo)航

磁釘導(dǎo)航和磁條導(dǎo)航都需要磁條傳感器來定位AGV相對于路徑的左右偏差，主要差異在于鋪設(shè)方式為連續(xù)或離散的區(qū)別。假如需要完全使?磁釘導(dǎo)航，則需要鋪設(shè)?量磁釘。

磁釘導(dǎo)引的優(yōu)點是成本低，技術(shù)成熟；隱蔽性好，較磁帶導(dǎo)航美觀；抗?擾性強，耐磨損，抗酸堿。磁釘導(dǎo)引的缺點是AGV路徑易受鐵磁物質(zhì)影響，更改路徑施?量?，磁釘?shù)氖?會對地?產(chǎn)??定影響，磁釘導(dǎo)引在碼頭AGV上應(yīng)?較多。磁釘導(dǎo)航一般以輔助導(dǎo)航的形式出現(xiàn)，用以提?AGV的定位精度。

（4）?維碼導(dǎo)航

二維碼導(dǎo)航坐標(biāo)的標(biāo)志通過地?上的?維碼實現(xiàn)，?維碼導(dǎo)引與磁釘導(dǎo)引較為相似，只是坐標(biāo)標(biāo)志物不同。?維碼導(dǎo)航是通過AGV應(yīng)用攝像頭掃描地?QR?維碼，通過解析?維碼信息獲取當(dāng)前的位置信息。?維碼導(dǎo)航通常與慣性導(dǎo)航相結(jié)合，實現(xiàn)精準(zhǔn)定位。

亞馬遜所用KIVA?維碼導(dǎo)航機(jī)器?其類似棋盤的?作模式令?印象深刻，國內(nèi)的電商，智能倉庫紛紛采??維碼導(dǎo)航機(jī)器?。?維碼導(dǎo)引的移動機(jī)器?的單機(jī)成本較低，但是在項?現(xiàn)場需要鋪設(shè)?量?維碼，且?維碼易磨損，維護(hù)成本較?。

（5）?帶導(dǎo)航

在AGV的行駛路徑上設(shè)置光學(xué)標(biāo)志（粘貼?帶或涂漆），通過車載的光學(xué)傳感器采集圖像信號識別來實現(xiàn)導(dǎo)引的?法。光學(xué)導(dǎo)引與磁帶導(dǎo)引較為類似，主要的優(yōu)點是路?鋪設(shè)較為容易，拓展與更改路徑相對磁帶導(dǎo)引容易，成本低。缺點是?帶較為容易受到污染和破環(huán)，對環(huán)境的要求?，導(dǎo)引的可靠性受制于地?條件，停?定位精度較低。

?帶導(dǎo)航適合在?作環(huán)境潔凈，地?平整性好，AGV定位精度要求不?的場合。

二、自由路徑導(dǎo)航

固定路徑導(dǎo)航有著成本低、運行路線明顯、原理簡單可靠的優(yōu)點，但易受外界物質(zhì)的影響，且不易改變路徑，不適用于在復(fù)雜動態(tài)的場景下。

自由路徑導(dǎo)航是指AGV未預(yù)先確定行駛路徑，主要有光學(xué)導(dǎo)航、GPS導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航等，由自由路徑導(dǎo)航代替固定路徑導(dǎo)航已經(jīng)成為了一種大趨勢。

其中光學(xué)導(dǎo)航根據(jù)設(shè)備方式的不同分為主動光學(xué)導(dǎo)航(激光導(dǎo)航）、被動光學(xué)導(dǎo)航（視覺導(dǎo)航）。光學(xué)導(dǎo)航的主要優(yōu)點是AGV路徑可以靈活規(guī)劃，定位準(zhǔn)確，施工方便，能適應(yīng)各種實際環(huán)境。缺點是成本較高，且當(dāng)行駛區(qū)域較大時，所花費的時間要長。其自由路徑導(dǎo)航主要有如下方式：

（1）激光導(dǎo)航—-帶反光板

激光導(dǎo)航一般是指基于反射板定位的導(dǎo)航。具體原理是在AGV?駛路徑的周圍安裝位置精確的反射板，激光掃描器會安裝在AGV車體上。激光掃描器隨 AGV的??, 發(fā)出激光束，發(fā)出的激光束被沿AGV?駛路徑鋪設(shè)的多組反射板直接反射回來，觸發(fā)控制器記錄旋轉(zhuǎn)激光頭遇到反射板時的?度。控制器根據(jù)這些?度值與實際的這組反光板的位置相匹配，計算出AGV的絕對坐標(biāo)，基于這個原理就可以實現(xiàn)?常精確的激光導(dǎo)引。

激光導(dǎo)航的?式使得AGV能夠靈活規(guī)劃路徑，定位準(zhǔn)確，?駛路徑靈活多變，施?較為??便，能夠適應(yīng)各種實?環(huán)境。

由于激光導(dǎo)航的反光板處于較?的物理位置，不易受到破壞。并且正常?作時不能遮蔽反光板，否則會影響其定位情況。由于激光導(dǎo)航由于成本較?，在?前AGV市場上占?率不是很?，但由于其優(yōu)越性，將會逐漸取代?些傳統(tǒng)的導(dǎo)航導(dǎo)引?式。

（2）自然導(dǎo)航/自主導(dǎo)航

?然導(dǎo)航也是激光導(dǎo)航的?種，也是通過激光傳感器感知周圍環(huán)境，不同的是激光導(dǎo)航（反射板）的定位標(biāo)志為反射板或反光柱，??然導(dǎo)航可以定位標(biāo)志物可以為?作環(huán)境中的墻?等信息，不需要依賴反射板。相?于傳統(tǒng)的激光導(dǎo)航，?然導(dǎo)航的施?成本與周期都較低。

?然導(dǎo)航的缺點是對環(huán)境輪廓依賴?較?，當(dāng)?駛路徑上的輪廓信息出現(xiàn)較?變化時就會出現(xiàn)精度降低的現(xiàn)象。

（3）視覺導(dǎo)航

視覺導(dǎo)航是指在AGV小車上安裝視覺傳感器來獲取行駛區(qū)域周圍的圖像信息進(jìn)而實現(xiàn)導(dǎo)航的方法，硬件上需要下視攝像頭，補光燈和遮光罩等來?持該種導(dǎo)航?式的實現(xiàn)。

AGV在移動過程中，其視覺導(dǎo)航系統(tǒng)利用一個或多個攝影機(jī)采集周圍環(huán)境的圖像，在捕捉到地面紋理后會自動構(gòu)建地圖，然后將其與自建地圖中的紋理圖像進(jìn)行比較，利用相位相關(guān)法計算兩幅圖像之間的位移和旋轉(zhuǎn)，然后積分估計得到AGV的當(dāng)前位置，從而實現(xiàn)AGV的定位導(dǎo)航。

視覺導(dǎo)航模式環(huán)境適應(yīng)性較強，但運算量隨攝影機(jī)數(shù)量和分辨率提升呈指數(shù)級上漲，對處理器運算能力和散熱能力要求極高。對環(huán)境光源有一定的要求，且可靠性較差。

視覺導(dǎo)航AGV?前在市場上的應(yīng)?較少，視覺紋理導(dǎo)航的優(yōu)點是硬件成本較低，定位精確。缺點是運?的地?需要有紋理信息，當(dāng)運?場地?積較?，繪制導(dǎo)航地圖的時間相?激光導(dǎo)航長。

（4）慣性導(dǎo)航

利用AGV內(nèi)部傳感器獲取位置，主要?光電編碼器，陀螺儀，或者兩者同時使?。AGV的車輪上裝有光電編碼器，在運動過程中利?編碼器的脈沖信號進(jìn)?粗略的航位推算確定位置。利?陀螺儀可以獲取AGV的三軸?速度和加速度，通過積分運算獲取位置信息，兩種航位推算可以進(jìn)?融合。慣性導(dǎo)航的成本低，短時間定位精度較?、隱蔽性好且抗干擾性強，但會隨著運動累計誤差，直?丟失位置。所以?般情況下，慣性導(dǎo)航會作為其他導(dǎo)航?式的輔助定位。

開始使用時需要的初始校準(zhǔn)時間較長，并且受加工技術(shù)限制，高精度陀螺儀成本高昂、設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以大規(guī)模推廣應(yīng)用。

（5）其他自由路徑導(dǎo)航

a. 室內(nèi)無線AP定位

室內(nèi)無線AP定位定位技術(shù)是靠同時測定多個無線AP發(fā)射的無線信號的強度計算距離來實現(xiàn)定位的。實現(xiàn)室內(nèi)無線AP定位需要在環(huán)境中預(yù)先安裝大量專用定位AP，并進(jìn)行大量的測試。由于需要對每一個無線AP進(jìn)行布線和調(diào)試，而且無線AP信號極易受環(huán)境中其他設(shè)備干擾，這種方法實現(xiàn)起來工作量大、成本高，實際應(yīng)用中可靠性和定位精度較差。

b. LBS基站定位

LBS基站定位技術(shù)是一種利用運營商網(wǎng)絡(luò)獲取用戶移動終端位置信息的方法，以現(xiàn)有的運營商網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)定位，不需要布設(shè)定位設(shè)施，方便快捷。但是定位效果取決于運營商網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，網(wǎng)絡(luò)信號易受其他設(shè)備干擾。由于運營商基站布設(shè)密度普遍較低，因此這種方法定位精度差、可靠性差。

c. 地磁場定位

以地磁場構(gòu)建室內(nèi)地圖的方法還處于理論研究階段，在技術(shù)實現(xiàn)上比較復(fù)雜，且容易受設(shè)備磁場和地質(zhì)活動干擾。

d. GPS導(dǎo)航

指在AGV上搭載GPS傳感器來獲取位置和航向信息實現(xiàn)導(dǎo)航的方法。GPS導(dǎo)航的導(dǎo)航精度較低，位置誤差在10?左右，實時定位速度快，覆蓋范圍廣，操作簡單。缺點是易受氣候、電磁波等的影響，且需要在視野開闊、障礙物較少的區(qū)域進(jìn)行。GPS導(dǎo)航主要應(yīng)?在汽車、船舶、?機(jī)等定位，在精度要求較?的室內(nèi)AGV定位上使?較少。

自由路徑導(dǎo)航有著路徑自由、靈活規(guī)劃、定位精度高的優(yōu)點，但成本較高，誤差會隨著時間累積。

三、組合導(dǎo)航

在智能生產(chǎn)與智慧物流的背景下，現(xiàn)存的AGV導(dǎo)航技術(shù)仍然存在不足，在效率與精度上不能實現(xiàn)兩最優(yōu)，尤其是在大規(guī)模未知的復(fù)雜環(huán)境中，AGV導(dǎo)航技術(shù)在精度和實時性上還需進(jìn)一步提高。為了更好地適應(yīng)在復(fù)雜、動態(tài)作業(yè)環(huán)境下的各個行業(yè)，滿足更高的要求，AGV導(dǎo)航技術(shù)面臨著新任務(wù)和新挑戰(zhàn)，將朝著柔性高、精度高和可靠性強的方向發(fā)展，而與5G、云計算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等的交互融合將會使得性能有所提高，進(jìn)而提高AGV的環(huán)境感知與建模能力、自主決策能力和智能化，能更好地躲避障礙物，實現(xiàn)更自主的移動，提高效率與精度。

以上提到的各種方法都有其相應(yīng)的優(yōu)缺點，在特定的場景下難以實現(xiàn)性能的最優(yōu)。而組合導(dǎo)航是指根據(jù)導(dǎo)航功能互補的特點，以適當(dāng)?shù)姆椒▽煞N或者兩種以上的方法將其組合，提高系統(tǒng)的整體導(dǎo)航精度、實時等性能，使AGV適應(yīng)各種使?場景。

組合導(dǎo)航指應(yīng)?兩種或兩種以上導(dǎo)引（或?qū)Ш剑?式實現(xiàn)AGV運?的?法。如?維碼導(dǎo)航與慣性導(dǎo)航的組合，利?慣性導(dǎo)航短距離定位精度?的特性，將兩個?維碼之間的導(dǎo)航盲區(qū)使?慣性導(dǎo)航。激光導(dǎo)航與磁釘導(dǎo)航組合應(yīng)?，在定位精度要求較?的站臺位置使?磁釘導(dǎo)航，增加AGV定位的穩(wěn)定性。

根據(jù)應(yīng)用場景，針對提高AGV性能的導(dǎo)航方式對其進(jìn)行組合，可以將方法之間的優(yōu)勢都體現(xiàn)出來，解決了單一方法的缺點，因此組合導(dǎo)航方法有時能取得更佳的結(jié)果，比如視覺/慣性組合的AGV導(dǎo)航方法 。組合導(dǎo)航優(yōu)點是AGV能適應(yīng)各種使用場景中的導(dǎo)航方式，使用相對靈活，改變路徑也比較容易，因此在各行業(yè)的應(yīng)用會越來越廣泛。

目前，已經(jīng)成熟的組合導(dǎo)航技術(shù)有：基于磁釘技術(shù)與慣性導(dǎo)航的AGV組合導(dǎo)航系統(tǒng)；激光導(dǎo)航和紅外導(dǎo)航的AGV組合導(dǎo)航方式；激光雷達(dá)和二維碼地標(biāo)組合導(dǎo)航的方法；基于GPS/DR信息融合的AGV導(dǎo)引系統(tǒng)；基于二維碼導(dǎo)航技術(shù)與慣性導(dǎo)航相結(jié)合的雙攝像頭掃碼的方法；視覺與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的組合導(dǎo)航方法；慣性和視覺的AGV組合導(dǎo)航方法；多目視覺與激光組合導(dǎo)航的精確定位方法；慣性導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)合地埋RFID標(biāo)簽的導(dǎo)航方式；慣性導(dǎo)航系統(tǒng)與超寬帶及地標(biāo)組合的方法，等等。

隨著導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展，AGV的功能也變得更加多樣化和復(fù)雜?，F(xiàn)代AGV不僅能夠搬運物料，還能執(zhí)行更精細(xì)的操作，如自動裝卸貨物、與其他自動化系統(tǒng)協(xié)同工作等。此外，AGV的應(yīng)用領(lǐng)域也從傳統(tǒng)的工業(yè)制造擴(kuò)展到醫(yī)療、零售、物流等多個行業(yè)。

AGV技術(shù)的發(fā)展是對不斷變化的工業(yè)需求和技術(shù)創(chuàng)新的響應(yīng)。從最初的線控導(dǎo)航到今天的多種高級導(dǎo)航技術(shù)，AGV已經(jīng)成為現(xiàn)代物流和生產(chǎn)系統(tǒng)中不可或缺的一部分。隨著人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，我們可以預(yù)見AGV將繼續(xù)演進(jìn)，提供更高效、更智能的自動化解決方案。

AGV應(yīng)用領(lǐng)域

自動引導(dǎo)車輛（AGV）的技術(shù)自20世紀(jì)50年代問世以來，已經(jīng)從最初的制造業(yè)應(yīng)用擴(kuò)展到了多個領(lǐng)域，包括物流、醫(yī)療、服務(wù)業(yè)、零售、機(jī)場管理、農(nóng)業(yè)等。這種擴(kuò)展不僅展示了AGV技術(shù)的多功能性，也反映了各行各業(yè)對于提高效率和自動化需求的增長。

AGV在制造業(yè)的應(yīng)用

AGV最初被設(shè)計用于工業(yè)環(huán)境，特別是在汽車制造和重工業(yè)中。在這些應(yīng)用中，AGV主要用于搬運重物、運送原材料到生產(chǎn)線或?qū)⒊善窂纳a(chǎn)線運送到倉庫。這種應(yīng)用大大提高了物料搬運的效率，減少了人工勞動的需求，同時也降低了工作場所的事故風(fēng)險。

AGV在物流領(lǐng)域的應(yīng)用

倉庫管理：隨著電子商務(wù)的興起和倉庫管理需求的增加，AGV在物流領(lǐng)域的應(yīng)用迅速增長。在倉庫中，AGV被用于自動化地搬運、排序和存儲貨物。這些AGV能夠提高倉庫操作的效率和準(zhǔn)確性，同時減少對人工的依賴。

配送和運輸：AGV還被用于更廣泛的物流鏈中，如在港口自動搬運集裝箱，或在配送中心協(xié)助貨物的裝卸和分揀工作。

AGV在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用

醫(yī)院物流：在醫(yī)療領(lǐng)域，AGV用于運送藥品、樣本、醫(yī)療器械甚至餐食。這些AGV可以減輕醫(yī)護(hù)人員的負(fù)擔(dān)，提高醫(yī)院內(nèi)部物流的效率和安全性。

智能護(hù)理：部分高科技醫(yī)院還開始探索使用AGV進(jìn)行智能護(hù)理，如自動運送藥物到病房，或協(xié)助進(jìn)行簡單的護(hù)理任務(wù)。

AGV在服務(wù)業(yè)的應(yīng)用

酒店和零售：在服務(wù)行業(yè)，特別是在酒店和零售領(lǐng)域，AGV被用于提供客戶服務(wù)，如送餐、搬運行李或協(xié)助庫存管理。

公共空間清潔和維護(hù)：AGV還被用于公共空間的清潔和維護(hù)工作，如在機(jī)場、火車站或購物中心進(jìn)行地面清潔或垃圾收集。

AGV在其他領(lǐng)域的應(yīng)用

機(jī)場管理：在機(jī)場，AGV用于行李處理和運輸，提高了行李處理的效率和準(zhǔn)確性。

農(nóng)業(yè)：在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，AGV開始被用于作物的搬運、播種、收割等工作，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動化水平。

軍事和防災(zāi)：在軍事領(lǐng)域，AGV用于物資的搬運和分發(fā)。在防災(zāi)領(lǐng)域，AGV可以用于災(zāi)區(qū)的物資運輸和救援工作。

AGV的應(yīng)用擴(kuò)展反映了這項技術(shù)的適應(yīng)性和多樣性。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，AGV在各個領(lǐng)域的應(yīng)用將繼續(xù)增長，不僅提高操作效率，還能改善工作環(huán)境和服務(wù)質(zhì)量。未來，隨著人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，我們可以預(yù)期AGV將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，成為智能自動化和智慧服務(wù)的關(guān)鍵組成部分。

1.3、AGV的工作原理

AGV、RGV、AMR、IGV的區(qū)別

智能機(jī)器人的存在無疑在創(chuàng)新我們的生活和工作方式，它們在物流，制造業(yè)，服務(wù)業(yè)等領(lǐng)域起到了重要作用。從完成人類無法或不方便完成的高難度任務(wù)，到自主操作的生產(chǎn)流程，智能機(jī)器人都幫助企業(yè)解決了很多實際問題。

那么，智能機(jī)器人該如何分類呢？常見的主要有服務(wù)機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人兩種。服務(wù)機(jī)器人包括清潔機(jī)器人、家庭服務(wù)機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、教育服務(wù)機(jī)器人、商業(yè)服務(wù)機(jī)器人、社交服務(wù)機(jī)器人等。而工業(yè)機(jī)器人則包括搬運型機(jī)器人、牽引機(jī)器人，載重機(jī)器人等種類。

我們常聽到的AGV就是工業(yè)機(jī)器人中的一個細(xì)分類型。那么問題來了，我們有時會聽到AGV之外的RGV、AMR、IGV，這些又是什么呢？其實，它們都是不同類型的機(jī)器人，不過，由于當(dāng)前AGV使用和占有量最多，我們通常為了方便經(jīng)常會統(tǒng)一稱它們?yōu)锳GV。

• AGV：也就是“自動導(dǎo)引運輸車（Automated Guided Vehicle）”，裝備有電磁或光學(xué)等自動導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運輸車。

• RGV：也就是“有軌制導(dǎo)車輛（Rail Guided Vehicle）”，可用于各類高密度儲存方式的倉庫，小車通道可設(shè)計任意長，以提高整個倉庫儲存量，并且在操作時無需叉車駛?cè)胂锏溃踩愿摺?/li>

• AMR：也就是“自主移動機(jī)器人（Automated Mobile Robot）”，可利用軟件對工廠內(nèi)部繪制地圖或提前導(dǎo)入工廠建筑物圖紙實現(xiàn)導(dǎo)航。該項功能相當(dāng)于一輛裝載有 GPS 以及一套預(yù)裝地圖的汽車。

• IGV：即“智慧型引導(dǎo)運輸車（Intelligent Guided Vehicle）”，和AGV相比較，IGV柔性化程度更高，無需借助任何標(biāo)記物行駛，且路徑靈活多變，可根據(jù)實際生產(chǎn)需求靈活調(diào)度，規(guī)劃簡單，滿足多數(shù)工廠的使用需求。

簡而言之，AGV需要借助光磁標(biāo)識來導(dǎo)航路徑；RGV只能沿軌道穿梭；AMR擁有強大的計算能力，無需規(guī)劃路線，除自主行駛外，還可感知外界環(huán)境以做出相應(yīng)判斷；IGV不需要借助任何標(biāo)識行駛，但需要提前規(guī)劃路線。

從RGV、AGV、AMR、IGV的發(fā)展路徑也在某種程度上表明了移動機(jī)器人的發(fā)展趨勢，更加的智能化，需要借助的輔佐工具更少，柔性化程度也越高。但這也并不意味著未來IGV會取代其他設(shè)備，至少目前來說，在不同的應(yīng)用場景中，它們都有各自的優(yōu)勢，不存在高自動化淘汰低自動化、高智能淘汰低智能。我們可以通過它們的功能和應(yīng)用場景需求來選擇合適的設(shè)備。

• AGV的功能及應(yīng)用：AGV通過電磁感應(yīng)、激光引導(dǎo)、陀螺引導(dǎo)等多種導(dǎo)引方式運行，并在工控機(jī)的指引下自動完成任務(wù)。這種智能機(jī)器人在物流運輸、挪動裝配線、制成品的全自動運送、自動化生產(chǎn)線連接等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用。AGV可根據(jù)運輸任務(wù)和工作環(huán)境的差異，進(jìn)一步細(xì)分為裝配型和運輸型。這兩種類型又可以根據(jù)舉升機(jī)構(gòu)的不同分為單舉升AGV和雙舉升AGV。
• RGV的功能及應(yīng)用：RGV，即有軌制導(dǎo)車輛，是受軌道限制，只能固定線路行駛的一種機(jī)器人。受其特性的影響，RGV主要應(yīng)用于橫梁式貨架、駛?cè)胧截浖?、自動化立體庫等高密度儲存方式的倉庫。它可以完成單個貨位存放、多個貨位連續(xù)存放、單個貨位提取、多個貨位連續(xù)提取、指定數(shù)量提取、AB面轉(zhuǎn)換、倒貨、電池警報等多種操作。
• AMR的功能及應(yīng)用：AMR即自主移動機(jī)器人，可以通過軟件對工廠內(nèi)部繪制地圖或提前導(dǎo)入工廠建筑物圖紙實現(xiàn)導(dǎo)航。AMR有強大的計算能力，不僅可以自主行駛，還能感知外界環(huán)境以做出相應(yīng)的判斷和行動。因其強大的適應(yīng)性和靈活性，AMR適用場景極其廣泛，特別是在需要大面積、點位多、業(yè)務(wù)多變、機(jī)器數(shù)量多、環(huán)境動態(tài)復(fù)雜的生產(chǎn)場地中表現(xiàn)出更大的優(yōu)勢。
• IGV的功能及應(yīng)用：IGV，即智慧型引導(dǎo)運輸車。對比AGV和RGV；IGV更加靈活，能夠自主行駛，無需借助任何標(biāo)記物，并能自由調(diào)整路徑。目前，IGV還處于概念階段，想要看到其技術(shù)真正落地還需要一段時間。然而，從理論上講，IGV最大的優(yōu)勢在于其高度的柔性化適應(yīng)能力，可以實現(xiàn)工廠整體物流的智能化和無人化。

AGV的工作原理

在AGV（Automated Guided Vehicle）系統(tǒng)中，技術(shù)層面的細(xì)節(jié)和工作流程至關(guān)重要。一個完善的AGV系統(tǒng)通常包括任務(wù)分配、路徑規(guī)劃、通信系統(tǒng)、定位控制、安全保護(hù)以及異常處理等幾大核心技術(shù)。

任務(wù)分配

任務(wù)分配是AGV系統(tǒng)的起點，通常涉及一個中央控制單元（如PLC），它負(fù)責(zé)將物料搬運、產(chǎn)品組裝、貨物存儲等任務(wù)合理分配給各個AGV。這一過程需要結(jié)合生產(chǎn)計劃、庫存管理、訂單要求等諸多因素。在分配任務(wù)時，PLC評估各AGV的位置、狀態(tài)和電量，確定最合適的AGV執(zhí)行特定任務(wù)。

路徑規(guī)劃

AGV接到任務(wù)后需要確定一條從當(dāng)前位置到目的地的最佳路線。路徑規(guī)劃算法，如Dijkstra、A*或啟發(fā)式搜索方法，被用來計算最短、最快或最節(jié)能的路徑。這一階段也需要關(guān)注是否存在障礙及如何避免碰撞。高級的AGV系統(tǒng)甚至能在動態(tài)變化的環(huán)境中進(jìn)行實時路徑規(guī)劃和調(diào)整。

網(wǎng)絡(luò)通信

AGV依靠穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)與中央控制單元和其他AGV交換信息。這通常通過無線局域網(wǎng)（Wi-Fi）、藍(lán)牙或其他無線通信技術(shù)實現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)通信保證了任務(wù)傳遞的實時性，同時也允許AGV報告其狀態(tài)并接收新的指令。一旦網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，AGV必須能夠啟用備用通信方案，或至少進(jìn)入安全模式，避免作業(yè)中斷。

定位控制

AGV的定位通常依靠多種傳感器和算法綜合作出決策。例如，激光導(dǎo)航傳感器可以掃描周圍的特殊標(biāo)記來定位，而慣性導(dǎo)航系統(tǒng)通過加速度和旋轉(zhuǎn)傳感器來追蹤AGV的運動。視覺系統(tǒng)會分析地面標(biāo)記或特定圖像來進(jìn)行輔助定位。高度精確的定位對于確保AGV準(zhǔn)確無誤地執(zhí)行任務(wù)是至關(guān)重要的。

安全保護(hù)

AGV的安全保護(hù)體系主要通過傳感器來實現(xiàn)，例如紅外傳感器、超聲波傳感器或攝像頭等。這些傳感器可以在AGV運行過程中實時監(jiān)測前方是否有障礙物。一旦探測到潛在的碰撞風(fēng)險，AGV會立刻減速或停車，防止事故發(fā)生。此外，AGV的安全系統(tǒng)還能在發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常時發(fā)出警報，或者當(dāng)AGV脫離管控軌跡時進(jìn)入緊急停車狀態(tài)。

異常處理

在AGV系統(tǒng)運營過程中，無可避免會遇到意外情況或系統(tǒng)故障，這時候有效的異常處理機(jī)制是不可或缺的。AGV應(yīng)具備自我診斷功能，當(dāng)檢測到錯誤或性能降低時，必須及時上報。此外，控制系統(tǒng)需具備故障檢測和自動恢復(fù)的能力，以及在必要時將AGV重新定位或引導(dǎo)至安全區(qū)域。

一個高效率、高穩(wěn)定性的AGV系統(tǒng)需要集成先進(jìn)的傳感技術(shù)、計算算法、通信協(xié)議及安全措施。這些技術(shù)和流程的協(xié)同工作能夠確保AGV系統(tǒng)在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中順暢運行，不僅提升了生產(chǎn)效率，還能有效降低人工作業(yè)的強度和風(fēng)險。