自動化物流設(shè)備之AGV

文：楊燦

隨著工業(yè)4.0概念的提出，自動化、智能化工廠的市場需求明顯增加。而作為工業(yè)4.0發(fā)展的三大主題之一，“智能物流”的發(fā)展勢頭在近年來愈發(fā)顯著，其中發(fā)展最快且最受市場關(guān)注的一定有AGV行業(yè)。最近幾年來，由于電商行業(yè)的自動化物流發(fā)展明顯加快，AGV行業(yè)也因此受到了資本市場的高度關(guān)注，各AGV生產(chǎn)商先后獲得數(shù)十億元融資，也進一步說明了需求市場目前對于AGV物流設(shè)備的青睞。今后，選擇引入自動化物流AGV設(shè)備的客戶會越來越多，因此筆者在這里簡單介紹一下有關(guān)AGV的基本內(nèi)容，希望能幫助到大家。

百度百科：AGV，Automated Guided Vehicle的縮寫，意為“自動導引運輸車”。AGV是裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規(guī)定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車。AGV具有行動快捷、工作效率高、結(jié)構(gòu)簡單、可控性強、安全性好等優(yōu)勢，與物料輸送中常用的其他設(shè)備相比，AGV的活動區(qū)域無需鋪設(shè)軌道、支座架等固定裝置，不受場地、道路和空間的限制。因此，在自動化物流系統(tǒng)中，最能充分地體現(xiàn)其自動性和柔性，實現(xiàn)高效、經(jīng)濟、靈活的無人化生產(chǎn)。

有關(guān)AGV的基本內(nèi)容

01 AGV類型

按照搬運方式的不同，常見AGV可分為牽引式、舉升式、叉車式三大類，當然市場上仍然存在其他類型的AGV，但由于搬運原理大抵相似就不過多介紹，筆者在這里主要介紹這三種類型。

1. 牽引式AGV。搬運方式就像一個小火車一般，AGV充當火車頭，利用AGV尾部的掛鉤等裝置連接物料臺車，最終通過AGV在前面拉動，完成物料臺車的位置轉(zhuǎn)移。一般適用于距離較遠且批量較大的應(yīng)用場景，但也由于驅(qū)動方式的限制，存在轉(zhuǎn)向困難、速度較慢等缺點。市場上也有背負式、潛伏式等AGV，工作原理與牽引式類似，但由于業(yè)務(wù)場景的不同，這類AGV只針對單臺物料臺車進行搬運，相對牽引式AGV來說更靈活一些。

2.舉升式AGV。工作時AGV會鉆到貨架底部，利用液壓裝置將整個貨架托起，隨后在移動到達目標位置后放下貨架。這種AGV相對來說更加靈活，AGV可以在原地轉(zhuǎn)向，也可以在AGV方向不變的前提下實現(xiàn)貨架方向的轉(zhuǎn)動，可以輕松適應(yīng)生產(chǎn)過程中對貨架方向有要求的業(yè)務(wù)場景。并且這種AGV僅依靠一般貨架，無需在貨架底部安裝車輪，即可實現(xiàn)物料的搬運，適合大多數(shù)的倉庫使用。由于使用不帶車輪的貨架，也無需擔心貨架在使用過程中會意外移動，相對來說貨架位置會更穩(wěn)定，應(yīng)用起來更安全。

3. 叉車式AGV。顧名思義，叉車式AGV的工作原理和普通叉車類似，其通過自動化的方式利用貨叉將物料托盤托起，搬運到達目標位置后再利用貨叉將物料托盤放下。筆者見過的叉車式AGV一般都用于重型物資、高位貨架區(qū)域搬運，在超出舉升式、背負式等類型AGV重量上限、貨架限制的情況下，一般會選用叉車式AGV來進行搬運。但是目前市場上叉車式AGV相對于其他類型仍存在造價高、速度慢等缺點，且從市場應(yīng)用情況來看相對來說不太成熟，還需要AGV制造商繼續(xù)努力。

02 AGV與RGV區(qū)別

談到AGV，人們總是喜歡將RGV搬出來與之對比一下，以此增加人們對兩款不同產(chǎn)品的認知度。RGV是有軌制導車輛（Rail Guided Vehicle）的英文縮寫 ，又叫有軌穿梭小車，與AGV相比不同之處在于RGV在投入使用之前需要在地面鋪設(shè)軌道，類似火車、地鐵一般，RGV小車在軌道上來回行駛，軌道也為RGV提供了載重強、速度快、成本低、穩(wěn)定性高等諸多優(yōu)點。相比之下，使用過程中如果想要增加新的路線或站點，RGV的改造就會非常復雜且昂貴，而AGV由于不依賴軌道后期更改路線等就會非常便捷。

03 AGV主要裝置及參數(shù)

AGV由驅(qū)動裝置、定位導航、舉升裝置、能源系統(tǒng)、安全防護五大系統(tǒng)部分組成。其中有幾個重點部分是需要我們關(guān)心的：

驅(qū)動裝置：大多數(shù)AGV運行速度在0.5m/s~3m/s之間，物資重量、AGV類型等因素均會影響AGV的搬運速度；

定位導航方式：目前主要有磁軌導航、視覺+二維碼導航、激光導航等方式，具體導航方式在下面詳細介紹；

舉升裝置：是AGV承重的主要限制，牽引式AGV載重可在100KG~3000KG不等，舉升式AGV載重一般不超過1噸，叉車式AGV可載重500KG~3噸；

能源系統(tǒng)：AGV一般可通過手動充電、自動充電的方式進行充電，續(xù)航時間一般可達到8小時；

安全防護：AGV的防護系統(tǒng)一般有接觸式和非接觸式兩部分組成，非接觸式防護系統(tǒng)通過激光或視覺的方式在遇到障礙物時提前停止行進，而一些意外情況下也可以通過接觸式防護裝置類似防撞條來進行防護。

04 AGV定位與導航

目前主流的AGV導航方式可分為磁軌導航、視覺+二維碼導航、激光/視覺SLAM導航三類。

1. 磁軌導航方式是最早開始使用的AGV導航方式，一般與牽引式、背負式、潛伏式AGV結(jié)合使用，AGV通過識別在地面鋪設(shè)的磁軌來導航確定行進路線，是目前最成熟的導航方式，但是受磁軌的限制，靈活度較差。

2.視覺+二維碼的導航方式是目前相對應(yīng)用較多的導航方式，通過有間隔的在地面粘貼唯一性的二維碼，AGV行進時實時識別當前視覺識別到的二維碼信息來確定位置與行進路線，一般與托舉式AGV結(jié)合使用，目前大多數(shù)倉庫使用的都是這種導航方式，這種方式優(yōu)點在于行動靈活，易于調(diào)度，地圖繪制簡單、維護成本低等。

3. 激光SLAM、視覺SLAM導航方式是通過AGV發(fā)射激光信號，再通過墻壁或立柱上設(shè)置的反光板反射回來的信號來確定位置，一般應(yīng)用于叉車式AGV，目前尚未成熟，市場使用較少。

05 搬運對象與搬運方式

如何搬運物資是自動化物流實現(xiàn)的關(guān)鍵，提供一個便捷、可靠的物資搬運方式不僅能使物流設(shè)備安全流暢的運行，更能使應(yīng)用的業(yè)務(wù)場景更加高效，反之則可能會使業(yè)務(wù)效率大打折扣。牽引式或潛伏式AGV應(yīng)用時，通過牽引帶輪子的貨架臺車，形成引導式運行移動，最終完成搬運，這種方式通常適用于生產(chǎn)車間中半成品材料在不同工位或產(chǎn)線之間轉(zhuǎn)運，但是對于集中化的倉儲庫存管理卻不適用。激光叉車式AGV則可以直接應(yīng)用在高位貨架區(qū)或一般的平面存儲區(qū)，可以直接作用于現(xiàn)有的墊倉板，但是由于技術(shù)尚未成熟且價格較高，所以市場上也較少使用。舉升式AGV之所以在市場上應(yīng)用廣泛，就是依賴于較強的穩(wěn)定性和較簡便的應(yīng)用方法，目前大多數(shù)舉升式AGV均采用二維碼+視覺導航，既提供了較為容易的地面路徑鋪設(shè)，又保證了對物資搬運位置的精準度和靈活度，因此不論在電商、零售、3PL等行業(yè)還是制造業(yè)均有著相當多的應(yīng)用案例。

業(yè)務(wù)應(yīng)用

AGV在不同行業(yè)領(lǐng)域有著非常多的應(yīng)用場景，以下選擇幾個比較有特色的應(yīng)用場景來簡單介紹：

01 集中式倉儲管理應(yīng)用

相信大家聽到AGV這個詞，腦海里面涌現(xiàn)的一般都是大型倉儲中心的應(yīng)用場景，例如比較引入注目的京東亞洲一號、阿里巴巴的菜鳥無人倉。事實上的確如此，大型的倉儲中心、搬運的物品重量較輕、高頻率的收發(fā)業(yè)務(wù)，這些都是AGV最能夠為企業(yè)倉儲物流方面帶來提升的關(guān)鍵點。通過AGV的引用，不僅能夠降低人工作業(yè)導致的失誤損失，更多的是能夠為企業(yè)帶來質(zhì)變的效率提升。而企業(yè)的倉儲管理一般都會存在集中式管理的業(yè)務(wù)場景，隨著人口紅利的逐漸消失，AGV注定會逐漸被各行各業(yè)所關(guān)注。

02 與自動化立庫集成

由于成本、效率或物資類型的考慮，很多企業(yè)都會選擇在倉庫中設(shè)置自動化立體庫。那為了更好地打造智能倉庫這個環(huán)節(jié)，AGV與自動化立體庫的集成應(yīng)用也會變得異常關(guān)鍵。通過AGV設(shè)備與立體庫的堆垛機設(shè)備相集成，AGV的RCS系統(tǒng)與立體庫WCS相集成，可以使AGV平面?zhèn)}庫與自動化立體庫完美的并存于企業(yè)倉儲管理中。不僅可以使企業(yè)在倉儲管理中針對不同的物資類型有了更多的管理存放選擇，也將會幫助企業(yè)提高物資的存取效率，最終實現(xiàn)智能化倉儲管理。

03 多樓層搬運應(yīng)用

不僅僅應(yīng)用于大型平面?zhèn)}儲中心，AGV在多樓層的物資搬運上也擁有極大的應(yīng)用空間。由于很多企業(yè)受限于廠房面積或其他的業(yè)務(wù)需求，多樓層的工廠實際上也并不少見。而多樓層的工廠中跨樓層的物資搬運配送一直是企業(yè)面臨的物流難題。通過使用AGV設(shè)備與提升機/堆垛機等設(shè)備的聯(lián)合應(yīng)用，往往可以在多層樓的工廠中實現(xiàn)無人化的物資配送。其中由于減少了人工配送的誤差性，AGV設(shè)備將會為企業(yè)在生產(chǎn)物資需求計算和實際配送中提供智能物流的基本保障。

04 助力實現(xiàn)無人工位

倉儲和配送均能達到無人化的前提下，實現(xiàn)無人工廠的最后一個環(huán)節(jié)就是生產(chǎn)工位的無人化。而生產(chǎn)工人在被機器人替代后，最大的難題就是怎樣與自動化物流相串聯(lián)。運用AGV設(shè)備無疑是這個環(huán)節(jié)最可靠的方案之一，AGV通過與機器人的PLC集成，再通過上層系統(tǒng)WMS/MES/PCS的集成和應(yīng)用，最終實現(xiàn)工廠智能物流的“最后一公里”，幫助企業(yè)實現(xiàn)真正意義上的黑燈工廠。

結(jié)尾

未來以來，將至已至。相信用不了多久，我們再見到的倉儲物流一定給我們帶來前所未有的驚喜與震撼。


審核編輯黃昊宇