一、AGV的前世今生

1913年，福特公司在汽車底盤裝配線上用導軌導引自動車替代了傳統(tǒng)的輸送機，即為擁有AGV基礎雛形的RGV。世界首臺AGV由美國Basrrett公司于20世紀50年代研發(fā)，是一款牽引式小車，利用一輛牽引式的拖拉機改造而成，可以沿著鋪設鋼絲的路徑行駛。之后，第一臺采用磁導航方式的AGV在英國研制成功。

圖1：世界上第一臺AGV

據(jù)統(tǒng)計，在生產(chǎn)的整個過程中，僅有5％的時間是用于加工和制造，95％的時間用于儲存、裝卸、等待加工和輸送。而AGV的應用極大提高了物料的搬運效率，工廠自動化程度大幅提升。到了80年代中期，已有數(shù)萬輛AGV應用于世界多個國家的汽車工業(yè)和柔性加工生產(chǎn)線領域。20世紀后期，歐美AGV性能逐步穩(wěn)定且功能完善，而日本企業(yè)則采用更簡易、可控性較強的AGV進行簡單的物料運輸。進入21世紀后，AGV已發(fā)展成為物流運輸系統(tǒng)的一個重要分支，并開始產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

國內AGV研究起步相對較晚，但是發(fā)展速度很快。20世紀70年代初期，我國開始引進AGV。1975年，北京起重運輸機械研究所研發(fā)了我國第一臺磁導航方式的 AGV，1989年北京郵政科學研究院完成了我國第一臺無線通訊導引方式的AGV，且完成了小批量生產(chǎn)，中科院沈陽自動化研究所于1991年研制了應用于金杯汽車工業(yè)生產(chǎn)裝配線的AGV，使AGV技術的應用研究向工業(yè)化方向邁進了一大步。隨后，國內多所高校成功研制出多種導航模式的AGV，其中清華大學1994年研制出了應用郵政行業(yè)基于自由路徑導航的AGV，吉林大學2004年研制了應用于汽車裝配線的視覺導航系列AGV。

隨著國家2013 年《工業(yè)和信息化部關于推進工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導意見》的發(fā)布，這一決策將AGV納入工業(yè)機器人范疇，對我國AGV產(chǎn)業(yè)體系發(fā)展提出了明確的要求。目前，國內多個機器人公司生產(chǎn)的AGV 型號規(guī)格多樣，并在港口、碼頭、軍工、制造業(yè)、農業(yè)、工程機械、物流運輸、電商、快遞等領域得到了廣泛應用。例如，2017 年投入130 臺提升式 AGV 的上海洋山深水港四期碼頭正式開港投入生產(chǎn)，成為全球規(guī)模最大的自動化碼頭。

圖2：AGV在港口的應用

二、AGV的定義及發(fā)展

自動導引車（Automated Guided Vehicle，AGV）是一種裝有自動導引裝置的無人駕駛工程車輛，可以導向行駛、自動尋址和移交載荷，能夠在各種復雜的工況中準確、高效、智能地完成一系列物流運輸和分揀任務。具備無需人工參與、單次負載量大 、可以隨著生產(chǎn)工藝流程的調整而及時調整相應的搬運路線等特點，能夠大大提高企業(yè)的集成化和生產(chǎn)柔性。在智能工廠、制造業(yè)和物流等行業(yè)有著廣泛的應用，是現(xiàn)代工業(yè)自動化物流運輸體系的關鍵設備之一。

進入 21 世紀以后，機器人技術逐漸在日常生活中扮演著尤為重要的角色。AGV作為機器人的一種，屬于智能移動機器人的范疇，是一個集對外界環(huán)境具有感知能力、實時決策于規(guī)劃、自主導航和行為控制于執(zhí)行等多功能于一體的綜合系統(tǒng)，其融合了傳感器技術、信息處理、機電工程，計算機工程，自動化控制工程以及人工智能等多個學科的研究成果，象征著機電一體化的最高成就，是 21 世紀科學技術發(fā)展極具代表的領域之一。

現(xiàn)階段，AGV已廣泛應用于各個行業(yè)，例如在智能物料搬運系統(tǒng)中的AGV進行取貨送貨工作，或大規(guī)模果園執(zhí)行自主運行并摘取果實任務的采摘機器人。

圖3：叉車式AGV進行取貨搬運工作

圖4：自動采摘機器人

一個完整的 AGV 導航系統(tǒng)主要由底盤運動控制執(zhí)行系統(tǒng)、傳感器數(shù)據(jù)處理、路徑規(guī)劃、定位系統(tǒng)和上位機控制系統(tǒng)組成。由調度系統(tǒng)下發(fā)搬運任務，由 AGV 導航系統(tǒng)根據(jù)任務目標點要求，導航至目標點執(zhí)行搬運任務。其中，AGV 導航系統(tǒng)的核心問題是定位，根據(jù)傳感器的不同，AGV 導航方式可分為磁/電導航、色帶導航、慣性導航、視覺導航、光學導航和復合式導航等等。

圖5：AGV車體系統(tǒng)構成

圖6：AGV系統(tǒng)及部件構

不論搭載何種導航方式，AGV都具有在交通調度管理下，沿著規(guī)定導引路徑行駛，并且做出等待、避障、改變路徑或完成其他功能性任務的能力。

三、AMR的起源及定義

通常認為，自主移動機器人AMR（Autonomous Mobile Robot）是具有高度的自規(guī)劃、自組織、自適應能力，適合于在復雜環(huán)境中工作的一種智能機器人。AMR的模型不確定性、系統(tǒng)高度非線性和控制復雜性特點，再結合自主導航、環(huán)境感知和自主控制等技術，能夠實現(xiàn)智能化運動的機器人。作為一種新型智能裝備，是實現(xiàn)工廠數(shù)字化轉型和智能制造的重要工具。

自主移動機器人的研究始于20世紀60年代末期，斯坦福研究院的Nils Nilssen和Charles Rosen等人，在1966年至1972年中研制出取名Shakey的自主移動機器人，目的是研究應用人工智能技術在復雜環(huán)境下系統(tǒng)的自主推理、規(guī)劃和控制。

圖7：Shakey機器人

AMR即自主移動機器人，是指具備自主移動和決策能力的機器人系統(tǒng)。它們可以利用各類傳感器感知和理解周圍環(huán)境，通過內置的導航、規(guī)劃和決策算法在未知或動態(tài)環(huán)境中來自主地進行路徑規(guī)劃、避障和導航，并獨力執(zhí)行各種特定任務的機器人。

隨著計算機技術、傳感器技術和控制技術的發(fā)展，自主移動機器人的研究逐漸受到重視。在早期，AMR主要用于軍事和航天領域，隨著技術的不斷進步和應用需求的增長，AMR逐漸應用于工業(yè)、醫(yī)療、服務等領域。

四、AMR的構成

感知系統(tǒng)：

AMR使用各種傳感器，如激光雷達、攝像頭、超聲波傳感器等，來感知周圍環(huán)境并獲取數(shù)據(jù)。這些傳感器可以提供環(huán)境地圖、障礙物檢測和距離測量等信息，以幫助AMR實現(xiàn)自主導航并執(zhí)行任務。

導航和路徑規(guī)劃：

AMR內置導航和路徑規(guī)劃算法，可以根據(jù)環(huán)境地圖和目標位置，計算出最優(yōu)的路徑。這些算法考慮到障礙物、動態(tài)環(huán)境和車輛動力學等因素，以確保在復雜的環(huán)境中自主規(guī)劃并實現(xiàn)安全、穩(wěn)定和高效的移動。常用的導航技術包括SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）、VSLAM（Visual Simultaneous Localization and Mapping）等。

決策和控制：

AMR具備決策能力，可以根據(jù)感知信息和任務要求做出決策，并且實現(xiàn)穩(wěn)定、準確的運動控制。它們可以選擇適當?shù)穆窂?、速度和動作，以完成任務。決策和控制通常通過機器學習、規(guī)則引擎或人工智能算法來實現(xiàn)，并涉及到機械設計、控制算法和動力學模型等學科內容。

任務執(zhí)行：

AMR可以完成各種任務，如物料搬運、貨物分揀、庫存管理、巡邏監(jiān)測等。它們可以在工廠、倉庫、醫(yī)院、物流中心等各種環(huán)境中自由移動，并根據(jù)需求執(zhí)行任務。

人工智能技術：

AMR需要具備一定的智能水平，如感知理解、學習推理等，以便更好地完成任務。

總之，AMR是一種具備自主移動和決策能力的機器人系統(tǒng)，能夠在各種環(huán)境中自主執(zhí)行任務，具備較高的靈活性和可定制性。它們的智能化和自主決策能力可以在復雜的環(huán)境中做出并執(zhí)行任務，使其能應對不可預測的動態(tài)變化，適應不同的應用場景和需求。并且其安全保護機制能保證在與人員和其他設備進行交互時的安全性。靈活性、自主決策和安全性的特點使AMR成為自動化物流和運輸領域的重要工具。隨著技術的不斷進步和應用需求的增長，AMR的功能和性能還可不斷擴展和提升，以滿足更多的?機協(xié)同與柔性物流的需求。

五、AGV與AMR的差異分析

從起源追溯，AMR和AGV的研究目的和應用場景都有所不同。發(fā)展至今，AMR和AGV都屬于物流機器人，但它們在技術、功能和用途上有一些顯著差異，新技術使AMR比AGV更快、更智能、更高效、設置更簡單、使用更容易且長期維護價格更便宜。

AGV“廣義”上是指基于各種定位導航技術，不需要人駕駛的自動運輸車輛。即有人駕駛運輸車輛（如有人駕駛的叉車）都不是AGV，而無人駕駛的運輸車都可以稱為AGV。AGV已經(jīng)成為工廠、倉庫的常見設備。但是，它們的有效性正受到行業(yè)技術復雜化的挑戰(zhàn)。通過一種新型內部物流系統(tǒng)的引入，部分應用已開始從AGV轉化為AMR。

AMR“廣義”上是指自主性很強的移動機器人。自主性弱的移動機器人（如遙控式和導軌式等）都不能稱作AMR，只有自主性很強，能對環(huán)境中各種動態(tài)變化做出自主決策的移動機器人才能被稱作AMR。

傳統(tǒng)的AGV是一種被動式的自動化運輸系統(tǒng)，它是一種電動車輛。通過在地面上的導引線、磁帶、激光導航等方式進行導航，其運行路線和動作是預先編程或通過外部控制進行指定的，通常沿著嵌入地下的導線或磁鐵行進，與火車和汽車之間的區(qū)別類似。用于相對簡單和結構化的環(huán)境，如生產(chǎn)線、倉庫、港口等，執(zhí)行一些重復性的物料搬運和運輸任務。其功能相對較為有限，不太具備自主感知和決策能力，其行動需要依賴于外部指令或預先設定的路徑。AGV可以使用簡單的傳感器來避免撞到障礙物，后期的AGV也具備等待、避障、改變路徑或完成其他功能性任務的自主導航能力，但是決策較為簡單，大部分決策需要通過AGV調度系統(tǒng)輔助完成，使AGV無法靈活適應變化。

相比之下，AMR要復雜得多，它裝有傳感器和功能強大的車載計算機，可幫助其了解周圍環(huán)境。AMR不僅限于固定路線，而且可以使用地圖動態(tài)導航，從而可以規(guī)劃自己的路徑并快速高效地行駛。AMR可以識別人員、汽車、叉車等各類物體，并對其做出反應，可以在復雜的環(huán)境下以安全地執(zhí)行工作，甚至可以做一些未指派的工作，例如在需要去的地方跟隨特定的人。

AMR是一種具備自主決策能力的移動機器人，它使用感知系統(tǒng)（如激光雷達、攝像頭等）來感知環(huán)境，并通過內置的算法和導航系統(tǒng)來規(guī)劃路徑、避障和導航。AMR通常具有較高的靈活性和可定制性，可以根據(jù)需求進行編程和配置。它可以在不同的環(huán)境中自由移動，包括工廠、倉庫、醫(yī)院等，執(zhí)行各種任務，如物料搬運、貨物分揀、庫存管理等。AMR通常具有較強的智能化和自適應能力，能夠實時適應變化的環(huán)境條件和任務需求。

綜上所述，AMR和AGV之間的主要差異在于智能化程度和靈活性方面。AMR具有較高的智能化和自適應能力，能夠在復雜和變化的環(huán)境中自主感知和決策。而AGV則更多地依賴于預定路徑和外部控制，適用于相對簡單和結構化的環(huán)境。當AGV搭設先進的智能輔助設備、采取自由路徑導航模式并植入智能算法時，AGV即進階成為AMR。但是AMR的智能化、自主決策和自適應能力也表明，AMR并不完全包含于AGV的定義之中，自主移動機器人和自動導航車輛兩個不同的名稱已充分說明，AMR相比AGV相比多了人工智能和更強交互及溝通協(xié)作能力的部分。

總的來說，AMR和AGV在技術、功能和應用場景上有所不同。選擇哪種機器人取決于具體的需求和應用場景。

六、AMR應用場景和發(fā)展趨勢

AMR市場在全球范圍內都呈現(xiàn)出增長趨勢。北美地區(qū)是AMR市場的主要地區(qū)之一，亞太地區(qū)發(fā)展迅速，歐洲市場也在積極推動AMR的采用。

AMR廣泛應用于各個行業(yè)，包括制造業(yè)、物流和配送、醫(yī)療保健、零售和電子商務等。在制造業(yè)中，AMR可用于自動化生產(chǎn)線、物料搬運、倉儲管理等領域，提高生產(chǎn)效率和降低成本。在物流和配送領域，AMR可以提高物流效率、降低成本，并實現(xiàn)自動化的貨物搬運和分揀。在醫(yī)療保健領域，AMR可用于醫(yī)療護理、藥品搬運、康復訓練、手術協(xié)助、醫(yī)療設備和病人搬運等領域，提高醫(yī)療服務的水平和質量等。在服務領域，AMR可用于送餐、導游、零售等領域，提高服務效率和用戶體驗。在其他領域，AMR在農業(yè)、軍事、航空航天等領域也有廣泛應用。

AMR具有技術和設備成本高，技術領域廣泛且復雜、開發(fā)維護難度大，可靠性和穩(wěn)定性還需要提升等問題。國內外眾多高校、科研機構和企業(yè)都在開展AMR的研究工作，在算法設計、傳感器技術、導航技術等方面取得了一系列成果。在實際應用中，AMR仍面臨諸多挑戰(zhàn)，例如，如何在復雜環(huán)境下實現(xiàn)高精度導航、如何提高運動控制的穩(wěn)定性和準確性等。此外，安全性和隱私保護也是AMR應用中需要關注的問題。

目前，AMR市場不斷涌現(xiàn)出技術創(chuàng)新，例如，一些AMR開始采用人工智能和機器學習算法，以提高感知和決策能力。此外，AMR的導航和路徑規(guī)劃技術也在不斷改進，以提供更高效、安全和靈活的移動能力。未來，隨著傳感器技術、導航技術、人工智能技術的不斷發(fā)展，AMR將在多機器人協(xié)作、AI賦能、柔性制造、人機交互等方面取得更廣泛應用和進步。此外，AMR還可與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術結合，實現(xiàn)更廣泛的數(shù)據(jù)采集、遠程控制等功能。

七、切題廣告

AGV/AMR/搬運機器人作為一種物料搬運且被自動導引或能進行自主規(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，具有高精度、高穩(wěn)定性等要求。

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

江蘇億控舵輪、驅動輪、差速輪和驅動橋等等輪式動力產(chǎn)品及驅動器產(chǎn)品可應用于高端裝備業(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等設備上。