一、引言——5G與邊緣計(jì)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(dòng)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?cái)?shù)據(jù)量大、不能實(shí)時(shí)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(kuò)展性差等問題，在應(yīng)對(duì)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(duì)比
基于5G數(shù)據(jù)傳輸高速、高帶寬、低時(shí)延、高穩(wěn)定性的通信特點(diǎn)，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(jì)，采取多傳感器如GPS定位、慣性導(dǎo)航和攝像頭等技術(shù)實(shí)時(shí)獲取AGV的位置、速度等關(guān)鍵信息，可以實(shí)現(xiàn)AGV的復(fù)雜環(huán)境自主運(yùn)行，并能保證AGV運(yùn)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(jìn)行多臺(tái)AGV的路徑規(guī)劃和控制過程中，基于邊緣計(jì)算方式，以深度學(xué)習(xí)算法的適應(yīng)能力，通過大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析，可以實(shí)現(xiàn)AGV在復(fù)雜環(huán)境中的智能導(dǎo)航和動(dòng)態(tài)決策。同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)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(jì)算示意圖

二、AGV的導(dǎo)航技術(shù)

AGV導(dǎo)航是實(shí)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(duì)AGV的工作車間進(jìn)行改造，柔性較差，適用于場(chǎng)景固定、流程不變的場(chǎng)合。激光導(dǎo)航靈活、準(zhǔn)確、高效，但激光傳感器成本相對(duì)較高，而且以先進(jìn)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(cè)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(yùn)行時(shí)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(shí)現(xiàn)AGV的定位與控制，但會(huì)受到環(huán)境光線的影響且計(jì)算資源要求高，需要高性能計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)單臺(tái)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(jìn)行處理，則壓縮后圖像的清晰度會(huì)受到影響，進(jìn)而影響定位效果，且無線通信的延遲與不穩(wěn)定性也會(huì)對(duì)AGV造成影響。
通過多傳感器融合具備優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)等特點(diǎn)，以多傳感器融合方式進(jìn)行環(huán)境地圖的構(gòu)建，且基于5G技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并實(shí)現(xiàn)多種導(dǎo)航模式的切換，能夠確保導(dǎo)航信息的實(shí)時(shí)傳輸。同時(shí)，5G專網(wǎng)可以建立在獨(dú)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(diǎn)

傳統(tǒng)AGV行業(yè)存在許多難點(diǎn)，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(lán)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(shí)等問題，無法滿足AGV的實(shí)時(shí)通信需求。在物流中，即時(shí)獲取和傳輸AGV的位置、速度等信息對(duì)于實(shí)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(chǎng)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(duì)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(duì)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(diǎn)，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(jì)算，可以設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一種高效、準(zhǔn)確的AGV導(dǎo)航系統(tǒng)，以提升物流自動(dòng)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(jì)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(yùn)行能力和跨空間移動(dòng)可拓展能力，其設(shè)計(jì)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(shí)延的特點(diǎn)，結(jié)合多個(gè)傳感器（如攝像頭、激光雷達(dá)、超聲波傳感器等）進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，可以實(shí)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(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交互和通信。同時(shí)，5G網(wǎng)絡(luò)的高可靠性和低時(shí)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(chǎng)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(shí)現(xiàn)自主運(yùn)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(shí)時(shí)獲取環(huán)境信息的基礎(chǔ)上，智能地選擇最佳路徑，同時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確的運(yùn)動(dòng)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(duì)各種情況下的導(dǎo)航和運(yùn)動(dòng)控制需求。

圖8：多AGV運(yùn)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(chǔ)物流、生產(chǎn)線物流、機(jī)場(chǎng)物流、港口等領(lǐng)域，為物流供應(yīng)鏈的高效運(yùn)轉(zhuǎn)提供有力支撐。同時(shí)，5G組網(wǎng)AGV還可以與其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、機(jī)器人等智能設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)更高效的協(xié)同作業(yè)和自動(dòng)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(jī)會(huì)。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(hào)、信息報(bào)送延時(shí)小于20ms，搭載邊緣計(jì)算后，更具備數(shù)據(jù)安全、性能可靠、柔性敏捷等特點(diǎn)，并通過回傳數(shù)據(jù)處理完成巡檢、多車聯(lián)動(dòng)、人體行為識(shí)別等擴(kuò)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(dá)、視覺傳感器等）實(shí)時(shí)獲取周圍環(huán)境的信息，并根據(jù)這些信息進(jìn)行精確定位和實(shí)時(shí)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(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)與車間信息系統(tǒng)的實(shí)時(shí)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(yùn)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(shí)，需要考慮物流供應(yīng)鏈的需求和特點(diǎn)。首先，5G專網(wǎng)需要滿足大規(guī)模設(shè)備連接的需求，以實(shí)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(yùn)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(chǎng)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(duì)生產(chǎn)、物流、倉儲(chǔ)等具有諸多意義。首先，它可以提高物流供應(yīng)鏈的自動(dòng)化水平，降低人力成本，減少人為錯(cuò)誤和事故的發(fā)生。其次，5G組網(wǎng)AGV設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物流過程的全程實(shí)時(shí)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(jìn)行無縫銜接，實(shí)現(xiàn)物流供應(yīng)鏈的整體協(xié)同運(yùn)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(shì)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)引導(dǎo)車的精準(zhǔn)定位、高速通信和低延遲等功能。同時(shí)，5G專網(wǎng)的構(gòu)建可以支持大規(guī)模設(shè)備連接和實(shí)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(jìn)一步提高物流供應(yīng)鏈的自動(dòng)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(duì)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(yùn)行系統(tǒng)，可以提高物流效率、實(shí)現(xiàn)智能化管理、降低成本和推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。
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(gè)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(shí)時(shí)的位置、速度等信息，實(shí)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(yùn)輸效率，縮短物流時(shí)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(jìn)行無縫連接，實(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)AGV的實(shí)時(shí)監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制，提高物流運(yùn)作的智能化水平。同時(shí)，AGV可以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)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(dòng)物流供應(yīng)鏈的產(chǎn)業(yè)升級(jí)。在傳統(tǒng)的物流供應(yīng)鏈中，倉儲(chǔ)、運(yùn)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(shí)現(xiàn)物流流程的自動(dòng)化和智能化，優(yōu)化物流供應(yīng)鏈的運(yùn)作模式，提高整體效率和競爭力。這將推動(dòng)物流產(chǎn)業(yè)的升級(jí)轉(zhuǎn)型，促進(jìn)物流行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的繁榮。
因此，基于5G組網(wǎng)的AGV能夠提高物流效率、實(shí)現(xiàn)智能化管理、降低成本和推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。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(duì)物流供應(yīng)鏈的進(jìn)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(yùn)行系統(tǒng)是當(dāng)前物流供應(yīng)鏈中的研究熱點(diǎn)。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(diǎn)切換盲區(qū)、通訊信號(hào)卡頓等問題。5G時(shí)代的到來，加快了智能制造建設(shè)步伐，推動(dòng)AGV應(yīng)用更加規(guī)模化、多樣化、柔性化，人機(jī)協(xié)同工作，讓AGV真正實(shí)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(gè)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(yuǎn)沒有傳統(tǒng)的通信技術(shù)那樣成熟。它是最新一代的移動(dòng)通信技術(shù)，針對(duì)的場(chǎng)景主要是移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，但是對(duì)于工廠來說，大部分設(shè)備并不是移動(dòng)設(shè)備，因此， 5G 技術(shù)在針對(duì)工廠環(huán)境并不能達(dá)到理論上針對(duì)移動(dòng)設(shè)備通信應(yīng)該具有的優(yōu)勢(shì)。
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(jìn)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(jìn)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(jìn)行轉(zhuǎn)接，并通過云端將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到對(duì)應(yīng)服務(wù)器進(jìn)行通信。由于通信數(shù)據(jù)在流轉(zhuǎn)的過程中會(huì)不斷損失，因此會(huì)降低5G通信原本的巨大優(yōu)勢(shì)。
未來的研究方向是進(jìn)一步提高系統(tǒng)的智能化程度，改進(jìn)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(dòng)基于5G組網(wǎng)AGV在生產(chǎn)、物流、倉儲(chǔ)中的廣泛應(yīng)用。同時(shí)，也可以采用AGV組網(wǎng)技術(shù)，與5G專網(wǎng)相結(jié)合，進(jìn)一步提高AGV的通信能力、運(yùn)行精度及控制水平。

八、相關(guān)億控產(chǎn)品

AGV/AMR/搬運(yùn)機(jī)器人作為一種物料搬運(yùn)且被自動(dòng)導(dǎo)引或能進(jìn)行自主規(guī)劃的小車，其動(dòng)力及動(dòng)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(duì)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(dòng)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(dòng)輪、差速輪、驅(qū)動(dòng)器和導(dǎo)航系統(tǒng)等單臺(tái)AGV的動(dòng)力及控制組件，也能為整車和多臺(tái)AGV提供成套技術(shù)方案，可以為客戶實(shí)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(chǎng)景的搬運(yùn)機(jī)器人應(yīng)用。

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