五步了解AGV

一、什么是AGV？

    AGV (Automatic Guided Vehicle) 就是无人驾驶（Driverless）的运输车，是上世纪50年代发展起来的智能搬运型机器人。AGV是现代工业自动化物流系统中的关键设备之一，它以电池为动力，装备有电磁或光学等自动导航装置，能够独立自动寻址，并通过计算机系统控制，完成无人驾驶及作业的设备。AGV属于轮式移动机器人（WMR——Wheeled Mobile Robot）的范畴。

图1 AGV装备

    在这里引入另一个名词—AGC（Automatic Guided Cart），它也属于AGV的范畴，是以日本为代表的简易型AGV技术，该技术追求的是简单实用，极力让用户在最短的时间内收回投资成本。该类AGV完全结合简单的生产应用场合（单一的路径，固定的流程），AGV只是用来进行搬运，并不强调AGV的自动装卸功能。由于日本的基础工业发达，AGV生产企业能够为AGV配置上几乎简单得不能再简单的功能器件，使AGV的成本几乎降到了极限。

    自从1913年美国福特汽车公司使用有轨底盘装配车，1954年英国采用地下埋线电磁感应导向车以来，到九十年代全世界拥有AGV10万台以上。近年来，自动化技术呈现加速发展的趋势，国内自动化立体仓库和自动化柔性装配线进入发展与普及阶段。其中，在自动仓库与生产车间之间，各工位之间，各段输送线之间，AGV起了无可替代的重要作用，与传统的传送辊道或传送带相比，AGV输送路线具有施工简单、路径灵活，不占用空间、较好的移动性、柔性等优点。

    AGV的优势:

• 设备是移动的，且不需要导轨，可以方便地按不同的路线行走；
• 电源是蓄电池，无驱动噪音和公害，容易维修；
• 几乎不需要导轨的地基工程，因而施工和改变路线简单；
• 由于采用安全缓冲器，非接触式障碍物检测及报警装置等，应用起来极其安全。

二、哪些领域应用AGV？

    ①.仓储业

    仓储业是AGV最早应用的场所。1954年世界上首台AGV在美国的South Carolina州的MercuryMotor Freight公司的仓库内投入运营，用于实现出入库货物的自动搬运。海尔集团于2000年投产运行的开发区立体仓库中，9台AGV组成了一个柔性的库内自动搬运系统，成功地完成了每天23400的出入库货物和零部件的搬运任务。

    ②.制造业

    AGV在制造业的生产线中大显身手，高效、准确、灵活地完成物料的搬运任务。并且可由多台AGV组成柔性的物流搬运系统，搬运路线可以随着生产工艺流程的调整而及时调整，使一条生产线上能够制造出十几种产品，大大提高了生产的柔性和企业的竞争力。目前，AGV在世界的主要汽车厂，如通用、丰田、克莱斯勒、大众等汽车厂的制造和装配线上得到了普遍应用。

图2 AGV在制造行业的应用

    ③.邮局、图书馆、港口码头和机场

    在邮局、图书馆、码头和机场等场合，物品的运送存在着作业量变化大，动态性强，作业流程经常调整，以及搬运作业过程单一等特点，AGV的并行作业、自动化、智能化和柔性化的特性能够很好的满足上式场合的搬运要求。中国在1990年于上海邮政枢纽开始使用AGV，完成邮品的搬运工作。

    ④.烟草、医药、食品、化工

    对于搬运作业有清洁、安全、无排放污染等特殊要求的烟草、医药、食品、化工等行业中，AGV的应用也受到重视。在国内的许多卷烟企业，如青岛颐中集团、玉溪红塔集团、红河卷烟厂、淮阴卷烟厂，应用激光引导式AGV完成托盘货物的搬运工作。
 
    ⑤.危险场所和特种行业

    在军事上，以AGV的自动驾驶为基础集成其他探测和拆卸设备，可用于战场排雷和阵地侦察，在钢铁行业，AGV用于炉料运送，减轻了工人的劳动强度。在核电站和利用核辐射进行保鲜储存的场所，AGV用于物品的运送，避免了危险的辐射。在胶卷和胶片仓库，AGV可以在黑暗的环境中，准确可靠的运送物料和半成品。

三、AGV分为哪几类？

    在介绍AGV的分类之前，我们先了解一下AGV的构成。

图3 AGV的构成

    ①.车体

    由车架和相应的机械装置所组成，是AGV的基础部分，是其他总成部件的安装基础。

    ②.电池组和充电装置

    AGV常采用24V和48V直流蓄电池为动力。目前常用的是铅酸电池和锂电池。

    ③.驱动装置

    由车轮、减速器、制动器、驱动电机及速度控制器等部分组成，是控制AGV正常运行的装置。其运行指令由计算机或人工控制齐发出，运行速度、方向、制动的调节分别由计算机控制。为了安全，在断电时制动装置能靠机械实现制动。

    ④.转向控制装置

    接受导引系统的方向信息，通过转向装置来实现转向动作。

    ⑤.安全装置

    包括对AGV本身的保护、对人或其他设备的保护等方面。

    ⑥.移载装置

    与所搬运货物直接接触，实现货物转载的装置。

    ⑦.信息传输与处理装置

    对AGV进行监控，监控AGV所处的地面状态，并与地面控制站实时进行信息传递。

    AGV的分类

    1.按移载装置的不同进行分类：拖拉（牵引）型AGV；背负举升型AGV；移载型AGV；叉车型AGV；机械手型AGV。

图4 机械手型AGV 

    2.按驱动装置的不同进行分类：

    ①. 舵动（Steer Driving）驱动型AGV

    舵动即驱动兼转向，是指用一个驱动总成兼有行走和转向功能，此种驱动方式的AGV运动性能稍差，转弯半径较大，但导引及运动的可靠性高。
 
    ②. 差速（Differential Driving）驱动型AGV

    这种AGV的转向由设在左右两侧的驱动轮的转速差来完成，转弯半径小，可定点转向。通过导引传感器将检测来自导线的偏移量转换为电信号，去控制电机，实现转向。驱动轮是中间的两个轮子，其余四个为从动轮，从动轮具有用来跟踪地面凹凸的弹簧结构。独立差速AGV国内应用比较多，欧美国家已经淘汰。机械结构设计相对简单，电机选择余地大（支持大功率），基本可以满足客户需求。

    ③.全向（Quad Motion）型AGV

    这种全方位移动方式是基于一个有许多位于机轮周边的轮轴的中心轮的原理上，这些成角度的周边轮轴把一部分的机轮转向力转化到一个机轮法相力上面。依靠各自机轮的方向和速度，这些力的最终合成在任何要求的方向上产生一个合力矢量从而保证了这个平台在最终的合力矢量的方向上能自由地移动，而不改变机轮自身的方向。麦克纳姆轮结构紧凑，运动灵活，用四个这种轮子进行组合，可以更灵活方便的实现全方位移动功能。

    具体AGV的驱动形式和布置有很多种，根据不同的应用场合要求，AGV的驱动形式是灵活多变的。

    3.按导引方式的不同进行分类：

    ①. 电磁导航方式；

    电磁导航是较为传统的导航方式之一，目前仍被采用，它是在AGV的行驶路径上埋设金属线，并在金属线加载导引频率，通过对导引频率的识别来实现AGV的导航。其主要优点是引线隐蔽，不易污染和破损，导引原理简单而可靠，便于控制和通讯，对声光无干扰，制造成本较低。缺点是路径难以更改扩展，对复杂路径的局限性大。

    ②.磁带导航方式；

    与电磁导引相比，用在路面上贴磁条替代在地面下埋设金属线，通过磁感应信号实现导航，其灵活性比较好，改变或扩充路径较容易，磁条铺设简单易行，但此导航方式会受环路通过的金属等硬物的机械损伤，对导航有一定的影响。

    ③.光学导航方式；

    在AGV的行驶路径上涂漆或粘贴色带，通过对摄像机采入的色带图象信号进行简单处理而实现导航，其灵活性比较好，地面路线设置简单易行，但对色带的污染和机械磨损十分敏感，对环境要求过高，导航可靠性较差，且很难实现精确定位。

    ④.激光导航方式；

    激光导航是在AGV行驶路径的周围安装位置精确的激光反射板，AGV通过发射激光束，同时采集由反射板反射的激光束，来确定其当前的位置和方向，并通过连续的三角几何运算来实现AGV的导航。此项技术最大的优点是，AGV定位精确；地面无需其他定位设施；行驶路径可灵活多变，能够适合多种现场环境，它是目前国外许多AGV生产厂家优先采用的先进导航方式，缺点是制造成本高，对环境要求较相对苛刻（外界光线，地面要求，是否有遮挡等要求）。

    ⑤.惯性导航方式；

    惯性导航是在AGV上安装陀螺仪，在行驶区域的地面上安装定位块，AGV可通过对陀螺仪偏差信号的计算及地面定位块信号的采集来确定自身的位置和方向，从而实现导航。此项技术在军方较早运用，其主要优点是技术先进，定位准确性高，灵活性强，便于组合和兼容，适用领域广，已被国外的许多AGV生产厂家采用。其缺点是制造成本较高，导引的精度和可靠性与陀螺仪的制造精度及使用寿命密切相关。

四、如何选用AGV？

    作为用户应依据如下流程来选取符合自己需求的AGV解决方案。

图5 AGV选用流程

    目前国内市场上常见的AGV主要有国产和进口，也有很多外国企业在华设立工厂，外国比较知名AGV厂家就是：英杰明自动化（比利时）、明电舍（日本）、Axter（法国）、Adept（美国）等四家在国内市场占比份额较大；国产的AGV厂家，老三甲不用说：新松、昆船，机科，还有沈阳远大，都是国内技术领先的AGV制造企业，目前进口AGV的价格要比国产AGV高很多，但是这几年国产AGV凭借优越的性价比和高性能，逐渐占据了国内市场的主导地位。

五、AGV在中国应用的新趋势

    目前，AGV在企业的物流系统和离散制造的装配系统中已经起着非常重要的作用。而且今后将成为工厂物流处理的主要设备。AGV在我国烟草、印钞、汽车、新闻纸等行业已有大规模应用，呈日益上升的势头，并出现了一些新的技术，国内AGV应用需求正突破传统行业，医药、港口等行业的需求日益扩大。

 如有任何看法或投稿请联系  QQ：761006944；email：hjf@-works.net.cn