AGV導(dǎo)航技術(shù)研究現(xiàn)狀的探討★

陳媛媛， 陳 菁， 張守興

（1.?？诮?jīng)濟學(xué)院， 海南 ?？?571100； 2.青島理工大學(xué)琴島學(xué)院， 山東 青島 266000）

引言

AGV（Automated Guided Vehicle）自動引導(dǎo)小車，是一個集光、電、機等多種功能于一體的綜合系統(tǒng)，融合了多種先進控制理論及電子信息等先進技術(shù)，具有智能化、柔性化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化等眾多特點[1-2]，可滿足現(xiàn)代生產(chǎn)對物流系統(tǒng)、生產(chǎn)車間自動搬運作業(yè)的高要求。隨著我國各制造業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級，《中國制造2025》戰(zhàn)略的全面推進，自動化生產(chǎn)也逐漸被企業(yè)重視與應(yīng)用，電商平臺的飛速發(fā)展以及企業(yè)向現(xiàn)代制造業(yè)的轉(zhuǎn)變加速，對AGV技術(shù)要求也越來越高，相關(guān)企業(yè)也在積極推動AGV導(dǎo)航技術(shù)的研究和創(chuàng)新，以適應(yīng)瞬息變化的市場需要，推動著工業(yè)4.0的發(fā)展進程[3]。

1 AGV自動導(dǎo)引小車概述

AGV是一種裝備獨立電源、特種輪式搬運機器人。硬件配置有光、電等相關(guān)自動導(dǎo)引裝置，可以對小車進行獨立編程，以控制其自動停車，同時也配備安全保護裝置，可以按照預(yù)設(shè)的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全移栽功能。能配合整體物流系統(tǒng)實現(xiàn)貨物的自動傳輸和運輸，最終實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用中無人駕駛的運輸。

2AGV導(dǎo)航技術(shù)特點

AGV的主要動力來源為電池，其導(dǎo)航功能主要在于配備了獨立尋址系統(tǒng)及非接觸導(dǎo)向裝置。隨著生產(chǎn)條件日益現(xiàn)代化，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，勞動強度越來越大，勞動生產(chǎn)率要求越來越高，企業(yè)對工作效率要求也越來越高，自動導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)運而生。AGV最早出現(xiàn)在20世紀(jì)50年代，廣泛應(yīng)用于工廠自動化生產(chǎn)線、倉儲物流、機場和港口中的傳送[4-5]。早期的AGV只是完成簡單的拉卸貨并結(jié)合人工進行半人工物流配送，但隨著車載計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代的AGV是24 h不間斷地按照最安全、快捷的路線執(zhí)行任務(wù)[6]。因此與傳統(tǒng)的人工、半人工的物料搬運方式相比較，AGV在提高企業(yè)生產(chǎn)自動化水平和工作效率，改善工人的工作環(huán)境及安全性等方面具有明顯的優(yōu)勢，有效解放了勞動生產(chǎn)力，降低了生產(chǎn)及運輸?shù)奈ｋU性，推進了企業(yè)現(xiàn)代化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和信息化。AGV技術(shù)優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1）采用AGV技術(shù)可以非常方便地與其他物流系統(tǒng)實現(xiàn)自動連接、工作站之間的物料跟蹤、生產(chǎn)線及庫管系統(tǒng)的實時信息維護等。

2）采用AGV技術(shù)可以減少物流操作人員及非直接勞動力的工作強度，降低生產(chǎn)成本，提高勞動生產(chǎn)率。

3）節(jié)省生產(chǎn)成本。使用AGV運輸物料，可以按照既定的路線行駛，具有自動避障功能，不易于其他設(shè)備碰撞，減少了企業(yè)維護成本。一般企業(yè)在采用了AGV技術(shù)后2～3年即可收回成本。

4）可靠性高，節(jié)約能源保護環(huán)境。AGV系統(tǒng)有若干臺小車組成，可以在不影響生產(chǎn)率的情況下保持系統(tǒng)的高度穩(wěn)定性和可靠性。由于其充電和驅(qū)動系統(tǒng)能耗低、噪音低、能量利用率較高，既節(jié)約能源又保護環(huán)境。

3AGV導(dǎo)航技術(shù)研究現(xiàn)狀

研究顯示，AGV的核心在于定位和導(dǎo)航。AGV定位技術(shù)關(guān)鍵在于通過傳感器接收來自外部的信息并自我反饋，而導(dǎo)航技術(shù)的關(guān)鍵是如何按照既定的尋跡路線自主運動。目前，AGV主要的定位導(dǎo)航方式包括：磁導(dǎo)航技術(shù)、GPS導(dǎo)航技術(shù)、慣性導(dǎo)航技術(shù)、視覺導(dǎo)航技術(shù)和激光導(dǎo)航技術(shù)等多種導(dǎo)航技術(shù)[7]。

3.1 磁導(dǎo)航技術(shù)

磁導(dǎo)航技術(shù)是以鐵氧（磁體）與樹脂組成的磁帶作為AGV實時的位置信息，AGV通過對感應(yīng)到的磁性位置信息換算成AGV實時位置以實現(xiàn)AGV的跟蹤導(dǎo)航。這種導(dǎo)航的優(yōu)點是現(xiàn)場施工簡單，且比較容易改變路徑，缺點是磁帶易被環(huán)境污染，極易受外界環(huán)境及路線復(fù)雜性的限制，適于環(huán)境較好且路徑簡單的條件。

3.2 慣性導(dǎo)航技術(shù)

慣性導(dǎo)航技術(shù)是一種無軌的導(dǎo)航方式，通過采用高精度的傳感設(shè)備檢測AGV在局部坐標(biāo)下的位置信息，根據(jù)參考點測定AGV的行駛距離來確定其當(dāng)前位置，并通過與已知的規(guī)定路線進行比較，從而實現(xiàn)AGV的自動導(dǎo)引[8]。單純的慣性導(dǎo)航技術(shù)難度很大，因此大部分慣性導(dǎo)航技術(shù)都需要采用其他輔助設(shè)備進行組合。慣性導(dǎo)航技術(shù)的優(yōu)點較之磁導(dǎo)航技術(shù)，AVG路徑靈活性更好，定位準(zhǔn)確性好，適于復(fù)雜路線及環(huán)境，其缺點是高精度傳感器成本較高。

3.3 GPS導(dǎo)航技術(shù)

GPS導(dǎo)航具有全球、全天候的導(dǎo)航能力，基本原理為依據(jù)測量衛(wèi)星到用戶接收機之間的距離進行定位，具有精度高、效率高、功能多及應(yīng)用廣等特點。但因其在數(shù)據(jù)測試時容易受很多因素影響，而導(dǎo)致信號受到干擾，故在作為導(dǎo)航系統(tǒng)時經(jīng)常和其他導(dǎo)航方式一起使用。

3.4 視覺導(dǎo)航技術(shù)

視覺導(dǎo)航技術(shù)是將視覺圖像經(jīng)過相關(guān)技術(shù)的處理而獲取運動物體的位置和空間信息，涉及圖像處理、機器視覺和計算機視覺等技術(shù)領(lǐng)域。視覺導(dǎo)航的路徑識別具有精度高、靈活性廣、探測范圍寬等優(yōu)點，但是由于車載計算機工作具有較為明顯的延遲問題，所以在實用性方面與其他導(dǎo)航技術(shù)相比仍存在一定差距。

3.5 激光導(dǎo)航技術(shù)

激光導(dǎo)航技術(shù)適用于視線不好的環(huán)境場所，主要工作原理是通過安裝激光反射板，在進行激光掃描時，采集由反射板反射的激光束，從而確定位置和航向。具有精度高、操作簡單、靈活性強、抗干擾能力好等特點，但由于其制造成本高，易受大氣及外界環(huán)境影響。

總之當(dāng)前的AGV市場屬于百花齊放、百家爭鳴但同質(zhì)化競爭嚴(yán)重的狀態(tài)。隨著市場競爭愈發(fā)激烈，電商平臺、制造業(yè)以及一些新興行業(yè)等對智慧物流有著更加強烈的市場需求，這就要求AGV導(dǎo)航技術(shù)不斷發(fā)展創(chuàng)新，尋求更大突破。比如一些新興物流機器人企業(yè)以及物流系統(tǒng)集成商等在AGV技術(shù)領(lǐng)域不斷發(fā)力，積極推動AGV導(dǎo)航技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新。

4 結(jié)語

隨著我國現(xiàn)代化生產(chǎn)步伐的加快，各個行業(yè)對AGV技術(shù)的研究與日俱增，雖然我國AGV技術(shù)起步晚，但在科技創(chuàng)新、全民創(chuàng)新的大環(huán)境下，AGV技術(shù)朝著更加寬廣的方向發(fā)展。國內(nèi)一些大型制造企業(yè)已實現(xiàn)了向現(xiàn)代制造業(yè)的蛻變?，F(xiàn)如今科學(xué)技術(shù)朝著信息化、智能化的方向發(fā)展，我國AGV技術(shù)的發(fā)展也面臨著智能化程度的挑戰(zhàn)。因此，加大對AGV技術(shù)研發(fā)力度，例如對AGV的定位、導(dǎo)航等關(guān)鍵技術(shù)的研究，來解決現(xiàn)存精度對AGV技術(shù)的影響，將對人力解放、成本節(jié)約、生產(chǎn)效率提升以及物流質(zhì)量的可靠性等有著積極推進作用。