AGV小車的發(fā)展現(xiàn)狀與應用趨勢

金 鑫

(黃岡職業(yè)技術學院，湖北 黃岡 438002)

0 引言

AGV(Automated Guided Vehicle,AGV)是一種無人自動導引運輸車，通常也稱為AGV小車。AGV小車一般配備有自動引導裝置(如電磁或光學裝置)[1]，該裝置能夠沿著所規(guī)定的引導路徑行駛，并具有安全保護和各種移載功能；在工業(yè)應用中，是一種具有安全保護以及裝載功能的自動運輸車。

AGV小車是制造業(yè)中的一種先進設備，是人類生產(chǎn)方式得到改善的切入點，無論是倉儲業(yè)應用中的AGV小車，還是制造業(yè)應用的AGV小車，其研發(fā)的工業(yè)應用都是衡量一個國家技術創(chuàng)新和高端制造業(yè)發(fā)展水平的重要標志。AGV小車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對于打造中國制造業(yè)的新優(yōu)勢，促進產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，提高人民生活水平具有重要意義。本文主要研究AGV小車的特點、發(fā)展現(xiàn)狀以及應用趨勢，希望能夠推廣AGV小車在行業(yè)中的應用，并進一步找準AGV小車未來的研究及發(fā)展方向。

1 AGV小車的特點

1.1 先進性

AGV小車集電、光、機和計算機于一體[2]，并融合了科學技術領域的先進理論和應用技術，具有導引力強、定位精度高且自動駕駛作業(yè)性能好等優(yōu)點，是自動化物流的標志。

1.2 可靠性

AGV小車工作過程中的每個步驟都是一系列數(shù)據(jù)和信息的通信交換過程，其后臺具有強大的數(shù)據(jù)庫支撐，可以通過準確的數(shù)據(jù)信息，消除人為因素干擾，確保任務及時完成，提高AGV小車在作業(yè)過程中的可靠性。

1.3 靈活性

AGV小車可與各種RS/AS出口、輸送線、生產(chǎn)線、平臺、貨架和操作點快速地結(jié)合在一起。其可以根據(jù)不同的需要，以不同的組合實現(xiàn)各種功能；可以最小化物流周轉(zhuǎn)周期，減少物料周轉(zhuǎn)消耗；可以實現(xiàn)進料與加工、生產(chǎn)與物流、銷售與成品的靈活銜接，提高生產(chǎn)系統(tǒng)的工作效率。

1.4 兼容性

AGV小車既可以獨立完成特定的任務，也可以與其他生產(chǎn)系統(tǒng)、控制管理系統(tǒng)和調(diào)度系統(tǒng)等緊密集成，并且具有良好的適應性和突出的兼容性。

1.5 安全性

AGV小車可以在許多不適合人類工作的場所中發(fā)揮獨特的作用，具有交通管理的智能化、多級警示、緊急制動、報告故障、安全避碰等功能。

2 AGV小車的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 AGV小車行業(yè)發(fā)展政策陸續(xù)出臺

本文對2006年以來國家出臺的機器人相關扶持政策進行匯總并解讀[3]，發(fā)現(xiàn)國家先后出臺了一系列扶持高新技術企業(yè)、高端智能產(chǎn)品及先進裝備制造等的相關政策，從產(chǎn)品、行業(yè)、企業(yè)3個層面，鼓勵工業(yè)機器人及AGV小車的行業(yè)發(fā)展。我國機器人技術相關扶持政策匯總?cè)绫?所示。

表1 我國機器人技術相關扶持政策匯總

2.2 AGV小車行業(yè)發(fā)展資本大幅增加

毫無疑問，資金的助力使企業(yè)的實力迅速增強，市場的規(guī)模不斷擴大，同時也為AGV小車市場帶來了重大的變革。截至2017年，我國物流機器人領域融資金額達13 億元[4]，2018年中國AGV小車市場規(guī)模達到42.5 億元，AGV小車相關產(chǎn)品市場新增量較2017年實現(xiàn)42.5%的增長。累計融資事件共計42起，其中：倉儲機器人領域34起，涉及AGV小車融資共21起，融資輪次以天使輪及A輪為主，投資機構包括高榕資本、火山石資本。物流機器人行業(yè)成為資本寵兒，至2020年,國內(nèi)的自動化物流系統(tǒng)市場規(guī)模將過千億元，AGV小車領域受資本推動，未來發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

2.3 AGV小車制造企業(yè)蓬勃發(fā)展

近年來，隨著AGV小車行業(yè)的發(fā)展，其公司數(shù)量也在不斷增加。知呼資訊提示：2012年國內(nèi)AGV小車企業(yè)在80～100 家，到2014年12月，達到了250 家左右。從新的戰(zhàn)略機器人“長江三角洲、珠江三角洲和環(huán)渤海地區(qū)AGV小車供應商的分布圖”了解到，珠三角和長三角是AGV小車的主要聚集地。

長三角地區(qū)的AGV小車企業(yè)主要集中在上海、杭州、蘇州3個城市，是國內(nèi)AGV小車企業(yè)數(shù)量最多的區(qū)域。AGV小車屬于高新技術行業(yè)，對“財”和“才”都有一定的要求。上海、杭州和蘇州是長三角地區(qū)經(jīng)濟最為發(fā)達的城市，企業(yè)在融資方面有一定的優(yōu)勢；在人才方面，長三角地區(qū)高校林立，人才濟濟，這是眾多創(chuàng)業(yè)公司選擇這些城市的重要因素之一。長三角地區(qū)的AGV小車企業(yè)主要以創(chuàng)新型公司為主，如：快倉、?？?、國自、木牛流馬、迦智、牧星、馬路創(chuàng)新、艾吉威等企業(yè)。盡管這些企業(yè)成立時間不長，但在技術創(chuàng)新方面充滿活力。

與長三角地區(qū)有所不同的是，珠三角地區(qū)的AGV小車企業(yè)既有傳統(tǒng)廠商，如：井源、佳順、歐鎧、嘉騰等深耕行業(yè)多年的老牌企業(yè)，也有一大批創(chuàng)新型公司，如：怡豐、斯坦德、今天國際等，新老共聚，使珠三角地區(qū)的AGV小車產(chǎn)業(yè)也呈現(xiàn)一片繁榮之勢。珠三角地區(qū)AGV小車企業(yè)數(shù)量最多的是深圳，由于其經(jīng)濟發(fā)展程度最高，創(chuàng)新氛圍濃厚，且連接粵港澳大灣區(qū)制造市場、海外國際市場，因此深圳更適合AGV小車公司的可持續(xù)發(fā)展。

與長三角和珠三角地區(qū)相比，環(huán)渤海地區(qū)的AGV小車企業(yè)數(shù)量相對要少，企業(yè)大多以傳統(tǒng)的AGV小車企業(yè)為主，如：新松、機科、臨工等，且這些企業(yè)大部分都屬于國有企業(yè)或者大型綜合企業(yè)。當然，也有創(chuàng)新型公司，如：北京極智嘉科技有限公司、北京曠視科技有限公司等。其中新型公司多集中在北京，北京作為技術聚集地，無論是從人才還是從資金方面，相對來說更有利于創(chuàng)新型企業(yè)的孵化和發(fā)展。

2.4 AGV小車市場銷量快速增長

近年來，我國AGV小車產(chǎn)業(yè)市場一直保持著快速增長的趨勢，其銷售情況如表2所示。

表2 我國AGV小車市場銷售情況一覽表

2.5 AGV小車用戶需求顯著增加

隨著電子商務、快遞、新能源、醫(yī)療等新興行業(yè)的市場需求繼續(xù)釋放，制造領域和汽車家電等行業(yè)的市場需求穩(wěn)定增長，物流領域自動化倉儲的轉(zhuǎn)型，AGV小車用戶需求顯著增加。

2018年，中國的AGV小車應用領域在汽車行業(yè)中所占比例較高，為23.8%[5]；其次為家電制造領域，為21.2%；第三為物流領域，為15.8%。前3個領域占比達到60.8%。由此可見，汽車制造、家電制造、物流倉儲是AGV小車的熱門應用領域[6]。

3 AGV小車的應用范圍

作為現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)(CIMS)的基本運輸工具，AGV小車的應用已滲透到倉儲業(yè)、制造業(yè)、物流業(yè)等許多行業(yè)。其中，輔助生產(chǎn)加工已成為AGV小車應用最廣泛的領域。

3.1 倉儲業(yè)

倉儲業(yè)是AGV小車最早應用的場所。1954年，世界上第1臺AGV小車在美國公司南卡羅來納州的Mercury Motor Freight的倉庫投入運行，以實現(xiàn)倉庫進出貨物的自動搬運。在世界范圍內(nèi)的2 100個大小倉庫中，大約有20 000輛各種類型的AGV小車在運行。在2000年投入運營的海爾集團開發(fā)區(qū)的三維倉庫中，有9 輛AGV小車形成了靈活的自動處理系統(tǒng)，成功地完成了23 400個/d進出庫貨物和零件的處理任務。

3.2 制造業(yè)

在制造業(yè)的生產(chǎn)線上，AGV小車可以有效、準確而靈活地完成物料搬運任務。靈活的物流處理系統(tǒng)可以由多臺AGV小車組成，并且可以根據(jù)生產(chǎn)過程的調(diào)整及時修改處理路線，使1條生產(chǎn)線可以生產(chǎn)十幾種產(chǎn)品，極大地提高了生產(chǎn)的靈活性和企業(yè)的競爭力。1974年為了提高運輸系統(tǒng)的靈活性，瑞典的沃卡樂瑪汽車裝配廠采用了基于AGVS小車的自動轎車裝配線，由多臺可裝載轎車體的AGVS組成的裝配線，使裝配時間縮短20%，投資回收時間減少57%，人工減少5%，裝配故障減少39%。AGV小車在世界的主要汽車廠，如：通用汽車、豐田汽車、克萊斯勒汽車、大眾汽車和其他汽車工廠的生產(chǎn)線和組裝線已被廣泛應用。

3.3 郵局、圖書館、碼頭、鐵路和機場等場所

在貨物運輸工作量大、動態(tài)性強的地方，如：郵局、圖書館、碼頭、鐵路和機場等，搬運流程經(jīng)常需要根據(jù)需求動態(tài)調(diào)整，AGV小車因其具有自動化、智能化及靈活性的特點，可以很好地滿足上述場合的搬運要求。1983年瑞典斯德哥爾摩郵局、1988年日本東京多摩郵局、1990年中國上海郵政樞紐，開始使用AGV小車，完成郵遞產(chǎn)品的搬運工作；在荷蘭的鹿特丹港，有50輛名為“堆場拖拉車”的自動導引車完成了將集裝箱從船舷運到幾百碼遠的倉庫的重復工作；在鐵路行業(yè)，AGV小車被應用于綜合管廊、地下隧道、梁場等各種場所。

3.4 煙草、醫(yī)藥、食品和化工行業(yè)

由于煙草、醫(yī)藥、食品和化工對搬運作業(yè)有清潔、安全、無排放污染等特殊要求，AGV小車的應用也受到重視。如：青島頤中集團、玉溪紅塔集團、紅河卷煙廠和淮陰卷煙廠等許多國內(nèi)卷煙廠都使用激光制導式AGV小車來完成托盤貨物的搬運工作。

在疫情期間，AGV小車可以快速、準確地完成醫(yī)院中藥品、標本、食品和其他物品的智能配送，避免了人與人之間的接觸，有效地減少被傳染的概率，還能夠節(jié)省有限的人力資源，為一線工作者緩解壓力。

3.5 危險場所和特種行業(yè)

AGV小車集成了加裝拆卸和探測設備的功能，在軍事上可用于陣地偵察和戰(zhàn)場排雷。如，由英國軍方開發(fā)的MINDER RECCE，即是一輛具有地雷探測、銷毀及航路驗證能力的自動型偵察車。在核電站和使用核輻射進行儲存保鮮的地方，用AGV小車運輸物品以避免受到輻射的危險。在鋼鐵廠，AGV小車用于爐料輸送，以減輕工人的勞動強度。在膠片和膠卷倉庫中，AGV小車能在黑暗的環(huán)境中準確可靠地輸送半成品和材料。

4 AGV小車的發(fā)展趨勢

AGV小車幾乎不需要人工干預，能夠運用在所有復雜多變的場合。目前，國內(nèi)AGV小車在室內(nèi)應用較多，戶外應用主要受制于相對惡劣的自然條件，如：濕度、溫度、霧、雨、雪等天氣，要克服這些問題需要在以下方面進行改進。

4.1 充電自動化

應研發(fā)AGV小車無線充電裝置，使AGV小車可在不停車的前提下快速充電，保證AGV小車除檢修外24 h不間斷運行，以提高工作效率。

4.2 部件模塊化

AGV小車制造應趨向模塊化，例如：將動力模塊中的電機、減速機和檢測系統(tǒng)集成在一起，使整個AGV小車由機械模塊和承載模塊架構組成。

4.3 制造標準化

AGV小車趨向標準化和網(wǎng)絡化，小車的控制系統(tǒng)朝著PC系統(tǒng)的開放式控制器發(fā)展，以提高系統(tǒng)的擴展性和兼容性，便于操作和遠程維修。

4.4 控制遠程化

未來的AGV小車將更加方便于非專業(yè)用戶使用，使其可以直接通過手持終端遠程操作，這就需要提升AGV小車感官系統(tǒng)的性能。為應對現(xiàn)代制造行業(yè)，AGV小車不僅需要安裝位置、速度和加速度傳感器，而且還需要加入機器視覺[7]、壓力反饋等多種智能傳感器的融合技術，以更好地進行決策和控制。

目前AGV小車行業(yè)發(fā)展很快，但還需要不斷提高AGV小車的性能(高速、高精度、高可靠性，易于操作和維護)，并縮短產(chǎn)品的制造周期，降低價格，讓更多中小企業(yè)受益。

5 結(jié)論

綜上所述，AGV小車發(fā)展迅速，隨著市場需求的增加，AGV小車的種類也在逐漸增加，技術日趨完善。伴隨著現(xiàn)代智能制造行業(yè)的發(fā)展，還需要進一步擴展應用方案，創(chuàng)造新的AGV小車形態(tài)，完善產(chǎn)品體系，在探索中求發(fā)展，建立一個開放、靈活的可擴展的AGV小車系統(tǒng)。同時，基于大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿技術，AGV小車需要做到充電自動化、部件模塊化、制造標準化、控制遠程化，這樣才能降低生產(chǎn)成本，擴大應用范圍，使AGV小車走進各行各業(yè)，廣泛應用于各項領域。