ＡＧＶ適用性綜述

摘要：文章從AGV適用范圍入手，把對適用性有關聯(lián)的各種車型結構、導引方式、路徑形式以及調度模式等因素作了較全面的綜合論述，介紹了各項具體內容的主要特點和不足，結合實際應用指出了適用的條件和場合。對在AGV項目的總體設計中正確理解，準確把握，靈活應用具有一定的參考價值。

關鍵詞：AGV；適用性；物料；運送

中圖分類號：F716文獻標識碼：A

文章編號：1002-3100(2008)11-0019-05

Abstract: In this article， starting with the scope of application to the AGV， made more comprehensive synthesis to the applicability of the variousagv models， guidance types， route and the master scheduling model. Summarized the main characteristics and shortcomings about the aboving details， there must be the certain reference value to design the AGV project.

Key words: auto guidance vehicle（AGV）; applicability; materials; transport

1AGV適用范圍

1．1物料搬運

在現(xiàn)代物料搬運中，當使用的人及搬運工具的總成本與使用AGV（無人搬運車）的成本基本相當時，AGV的市場接受就會自然形成。歐美和日本等發(fā)達國家的人力成本很高，所以AGV的使用較為普及，應用遍及各行各業(yè)。如化工的原料及成品；儀器儀表行業(yè)的元器件；印刷出版業(yè)的紙張；電子工業(yè)的芯片、計算機；家電行業(yè)的彩電、冰箱、空調、洗衣機；食品工業(yè)的罐頭、飲料；卷煙行業(yè)的煙葉、輔料、成品煙；紡織工業(yè)的棉紗、布匹；服裝業(yè)的里料、面料、衣服；汽車工業(yè)的零部件；冶金工業(yè)中的鋼錠、鋼帶、板材；金融系統(tǒng)的紙幣、硬幣、黃金；藥品制造業(yè)的原料、成藥；國防如武器彈藥、軍需物資等的搬運。

1．2柔性裝配線、加工線

傳統(tǒng)的生產線一般都是由一條連續(xù)的剛性傳送設備組成，短則數米，長則數千米，如汽車裝配線、缸體加工線等。存在的突出問題是：①要求每一道工序的節(jié)拍統(tǒng)一，否則就會因任何一道工序的停頓耽誤而影響整條生產線的進程，如缺料、缺件、廢品或出現(xiàn)意外問題。②要求廠房很大很長很高（對于較大較重的要用行車起吊），土建成本高。③連續(xù)的生產線隔斷了通道，造成供應線路長，人和車輛過往不方便。④連續(xù)的生產線需要大量設備，投資成本較高。⑤剛性生產線使得一些本可以同步、交叉進行的工作失去機會。

AGV出現(xiàn)之后，不僅作為無人自動搬運車輛使用，也可當作是一個個可移動的裝配臺、加工臺使用，他們既能自由獨立地分開作業(yè)，又能準確有序地組合銜接，形成沒有物理隔斷，但能起動態(tài)調節(jié)作用，高度柔性的生產線。如轎車總裝線，發(fā)動機裝配線、試車線，機床加工線，家電生產線等。

1．3特殊場合用

AGV無人自動搬運優(yōu)勢，解決了一些不適宜人在其中生產或工作的特殊環(huán)境問題。如核材料、危險品（農藥、有毒物品、腐蝕性物品、生化物品、易燃易爆物品）等。

2車型的適用性

2．1不同驅動方式

（1）單驅動

用于三輪車型：一個驅動兼轉向輪，兩個固定從動輪（分布在車體軸線的兩邊）。這種車型可以前進、后退、左右轉彎（轉角小于90°）。因三輪結構的抓地性好，對地表面要求一般，適用于廣泛的環(huán)境和場合。

（2）差速驅動

常見有三輪和四輪兩種車型：兩個固定驅動輪（分布在車體軸線的兩邊），一個（三輪車型）或兩個（四輪車型）從動自由輪，轉彎靠兩個驅動輪之間的速度差實現(xiàn)。這種車型可以前進、后退、左右轉彎（轉角大于90°）、原地自旋，轉彎的適應性比單驅動強。若是三輪車型，對地表面的適用性和單驅動類似。若是四輪車型，因容易造成其中某一個輪懸空而影響導航，故對地表面平整度要求苛刻，適用范圍受到一定限制。

（3）雙驅動

用于四輪車型：兩個驅動兼轉向輪，兩個從動自由輪。這種車型可以前進、后退、全方位（萬向）行駛。突出特點是可以在行駛過程中控制車身姿態(tài)的任意變化，適用于狹窄通道或對作業(yè)方向有特別要求的環(huán)境和場合。缺點和差速驅動的四輪車型類似，對地表面平整度要求苛刻，適用范圍受到一定限制；此外，結構復雜，成本較高。

2．2不同裝載方式

（1）推挽式

AGV裝卸貨物通過自身的推挽機構與地面的無動力輥道站臺實現(xiàn)。作業(yè)時，AGV?？吭谡九_側邊，通過推挽機構左、右側向移動伸臂推拉完成裝卸貨物，貨物在AGV輥道與地面站臺輥道之間滾動，載荷轉移巧妙，地面站臺不需要連鎖信號和動力傳動，適合同高度站臺之間的搬運場合。但對作業(yè)點的定位精度以及與移載系統(tǒng)關聯(lián)的部分要求較高，特別對多輛車和多個站臺的場合，要保證其可靠性難度較大。

推挽式常用于平面托盤的物料搬運，如果是歐式托盤或其它物體，要注意滿足能滾動和可推挽的條件。

（2）輥道式

AGV裝卸貨物是通過自身輥道與地面站臺輥道對接之后實現(xiàn)。地面站臺是帶動力傳動的輥道，AGV準確?？吭诘孛嬲九_側邊，車上和站臺上的輥道對接無誤后同步傳動完成移載。故要求滾動體規(guī)范，傳動高度一致，傳動速度吻合?？勺?、右雙向裝卸托盤貨物，作業(yè)效率高，AGV安全性好。移載機構與原理簡單，可靠性好，但站臺需要有連鎖信號和動力傳動。適合于站臺數少，車間或庫區(qū)入、出口RS/AS之間往返作業(yè)。

輥道式常用于可滾動的各式托盤或物體的移載場合，包入括大的紙箱、木箱、板材、集裝箱等，特別適用于重載物料的搬運。

（3）鏈式

除了貨物傳動方式是鏈條或鏈板不同外，其余與輥道式類似。鏈式主要適用于不能滾動物體的移載場合。

（4）帶式

除了貨物傳動方式是傳送帶不同外，其余與輥道式類似。帶式主要適用于較輕較小物料的移載場合，如紙盒、紙箱、各式袋裝品等。

（5）牽引式

AGV作為牽引動力，通過拖掛帶輪的箱體或容器完成對物料的運送。適合用掛斗和拖車運送物料的場合，如行包運送、化學品運送、廢料收集等。

（6）馱舉式

AGV通過馱舉來移載物料，一般移載機構位于AGV車體上方，作業(yè)時AGV停在貨物正下方，通過升降機構馱起或降下實現(xiàn)貨物的移載，動作簡單，作業(yè)效率高，安全性好。適合多種貨物形式和笨重物體兩地之間往返搬運，也可作為柔性裝配線、加工線使用。常用于車身、車架、集裝箱（見圖1）、大型機件等物體搬運。

（7）叉式

叉式AGV與人工叉車在式樣上基本類似，有側叉式、正向叉式、落地叉式、三向叉式等多種車型。叉式AGV基本采用托盤堆放貨物進行作業(yè)，目前正隨著物流產業(yè)標準托盤的逐步推廣而迅速發(fā)展。

①側叉式：從車的左右兩側移載貨物，因叉起過程重心需由車體來平衡，故車體較笨重，移載重量有限，且能耗高、不經濟。

②正向叉式：從車體正前方叉起貨物，能適應多種托盤從地面到常規(guī)高度范圍貨架的作業(yè)場合。特點是貨叉下方沒有支腿，叉車體作業(yè)時完全在貨架或站臺之外，對環(huán)境無特別的條件要求。但由于平衡的需要，車體較笨重，貨叉突出，安全性有限。

③落地叉式：貨叉在車體后方，能上下升降，落下時在兩條支腿之上，叉間距與標準歐式托盤下的兩個空檔吻合，正好能進入其中叉起托盤貨物。因此，移載過程須倒車才能完成，對于雙面托盤，不能直接放到地面，須放在有一定高度（一般≥100mm），能保證貨叉及下方的兩個支腿同時進入即可。該車型適合在高低差較大的站臺或貨架（牛腿式）之間裝卸貨物，特別是對駛入式巷道、多層貨架（牛腿式）的密集性存儲搬運獨具優(yōu)勢。缺點是貨叉下方有支腿，倒車過程安全性有局限。常用于各種庫區(qū)到車間的物料自動存儲及搬運，如輔料、原料、成品等的自動化物流系統(tǒng)。

④三向叉式：這種AGV的貨叉能分別向左、向右、向正前方三個方向進行托盤貨物的自動裝卸。適應多種標準托盤，適合巷道內多層貨架或高低差較大的存儲裝卸場合。缺點是車型笨重寬大，行駛區(qū)域占用較多空間，作業(yè)場地有效利用率低，且AGV結構復雜，成本很高。

（8）揀選式（見圖2）

是在傳統(tǒng)人工揀選車的基礎上改造成的自動導引揀選車。作業(yè)時，人只要站在AGV揀選臺上，當接到揀選指令后，AGV會按照最優(yōu)的次序自動行駛，逐一地準確停位在目標位置，升降揀選臺到適合人揀選的高度，人就可以按照車載終端的信息提示，進行揀選，然后確認該項完成，接著AGV會前往下一目標點，繼續(xù)下一項揀選，依次進行。該AGV還可以與地面聯(lián)倉儲管理計算機系統(tǒng)并網或直接將其放在車上實現(xiàn)管理、揀選雙重功能。常用于低層平庫中巷道貨架的多品種小件貨物場合，如藥品、圖書、檔案、備件等的揀選。

（9）龍門式

AGV外形類似龍門結構，能全方位行駛，移載過程是通過左右側向伸縮移動貨叉和升降來完成裝卸貨物。作業(yè)靈活性強，行駛安全性好。對地面站臺要求簡單，但自身移載機構復雜，適合狹窄區(qū)域或苛刻路徑。多用于生產車間，如食品加工的原料運送。

（10）機器人式

AGV上裝備機械手，可根據指令自動行駛，準確停位，自動完成抓舉、裝配、裝卸、堆碼、拆垛等一系列作業(yè)功能，是一個智能移動式工業(yè)機器人。但結構、控制復雜，成本較高。常用于條件特殊、要求高，或某些無人的場合，如輔料自動搭配、危險品自動抓取等。

2．3不同充電方式

（1）自動充電

當AGV需要補充電力時，會自動報告并請求充電，由地面控制中心指揮，駛向指定充電區(qū)或臺位，車載充電連接器與地面充電系統(tǒng)自動連接并實施充電。充電完成后AGV自動脫離充電系統(tǒng)，駛向工作區(qū)或待命區(qū)投入正常運行。其特點是整個充電過程全部實現(xiàn)自動化、智能化，無需專人看管。自動充電AGV適用于工作周期長，車多人少，自動化程度高的場合，且多使用堿性快速充電電池，如卷煙、冶金、化工、汽車、航空等行業(yè)。

（2）手動充電

當AGV電力不足時，由地面控制中心指揮，駛向指定充電區(qū)或臺位，由專職人員手動完成AGV與充電器之間的電器連接，然后實施充電，完成后也是人工去脫離連接電路，恢復工作狀態(tài)。手動充電AGV的特點是安全可靠，簡單易行，但需要專人看管，浪費人力，而且自動化程度降低。常用于自動化程度要求不是很高，車少人多，標準工作制的場合，如白天上班8小時使用AGV，下班休息時讓AGV充電，適用于酸性常規(guī)電池。

（3）換電池充電

當AGV電力不足時，由專職人員手動更換電池組，AGV即可投入使用。換下的電池組通過充電后待用。其特點是簡單快捷，但要專人看管，需多一倍的電池組，浪費人力財力，方式原始。常用于對工作響應的及時性要求較高、車不足的場合。

2．4不同通訊方式

（1）有線通訊

可利用導引線實現(xiàn)載波通訊，布線隱蔽，不易污損。主要用于電磁導引、簡單路徑和區(qū)域不大的場合。

（2）紅外光通訊

沒有頻率許可問題，通訊速度高，容易控制，通訊區(qū)須在清晰可見范圍，需要機械防護，對灰塵敏感，受其它光源及相同波長紅外線的干擾。適用于簡單路徑、沒有遮擋和區(qū)域不大的場合。多用于電磁導引、磁帶導引、光學導引AGV。

（3）無線電通訊

良好的空間覆蓋范圍，對一般的遮擋干擾不敏感；安裝簡單，容易保護；室外效果更好。缺點是使用頻率須許可，同一個系統(tǒng)內的所有AGV和地面基站須統(tǒng)一用一種頻率，易受其它無線電設備干擾。適用于各種路徑、各種導引方式、環(huán)境較復雜、區(qū)域較大的場合。

（4）無線局域網

除了具有無線電通訊的基本特性外，還具有網絡通訊的各項特點，速度快、擴展方便、兼容性好、與其它系統(tǒng)連接便捷、成本低。適用于各種路徑、各種導引方式、環(huán)境較復雜、區(qū)域較大的場合。

3導引方式的適用性

（1）電磁導引

它是在AGV的行駛路徑上埋設金屬導線，并加載低頻、低壓導引電流，使導線周圍產生磁場，AGV上的感應線圈通過對導引磁場強弱的識別和跟蹤，實現(xiàn)AGV的導引。其主要優(yōu)點是引線隱蔽，不易污染和破損，導引原理簡單而可靠，便于控制和通訊，無聲光干擾，制造成本較低。其主要缺點是路徑更改的靈活性差，調整變動很麻煩，感應線圈對周圍的鐵磁物質較敏感，導引速度有效。適用于路徑不太復雜，作業(yè)點固定不變的場合，如汽車總裝中的發(fā)動機、后橋、儀表板運送；印刷廠的紙卷運送等。

（2）磁帶導引

與電磁導引相近，用在路面上貼磁帶替代在地面下埋設金屬線，通過磁感應信號實現(xiàn)導引，其靈活性比線導引好，改變或擴充路徑較容易，磁帶鋪設簡單易行，但此導引方式易受環(huán)路周圍金屬物質的干擾，因磁帶外露，容易受到磨損、機械損傷和污染，導引的穩(wěn)定性受環(huán)境影響較大。適用于路徑簡單，線路不是很長，環(huán)境比較潔凈的場合，如電子工業(yè)的生產線，制藥企業(yè)、食品企業(yè)的物料運送等。

（3）光學導引

在AGV的行駛路徑上涂漆或粘貼色帶，通過對光學傳感器采入的色帶圖象信號進行簡單識別和處理而實現(xiàn)導引，其靈活性比較好，地面路線設置十分簡單，但對色帶的污染和磨損十分敏感，對環(huán)境要求較高，導引可靠性受制于地面條件。適用性類似磁帶導引。

（4）慣性導引

慣性導航是在AGV上安裝陀螺儀，在行駛地面上安裝定位塊，AGV可通過對陀螺儀偏差信號的計算及地面定位塊信號的采集來確定自身的位置和方向，從而實現(xiàn)導引。其主要優(yōu)點是技術先進，定位準確性較高，靈活性強，便于組合和兼容，適用領域廣。缺點是陀螺儀對振動較敏感，地面條件對AGV的可靠性影響很大，后期維護成本較高，且需要校正定位。適用于地面條件較好的各種場合，對搬運寬大笨重的物體，如車身、底盤、板材、集裝箱等更突出其優(yōu)勢。

（5）激光導引

激光導引是在AGV行駛路徑的周圍安裝位置精確的激光反射板，AGV通過發(fā)射激光束，并采集由不同角度的反射板反射回來的信號，根據三角幾何運算來確定其當前的位置和方向，實現(xiàn)AGV的導引。此項技術最大的優(yōu)點是技術先進，AGV定位精確；地面無需其他定位設施；能夠適應復雜的路徑條件及工作環(huán)境，能快速變更行駛路徑和修改運行參數，是目前國內外許多AGV生產廠家推薦采用的導引方式，缺點是車型構造需首先保證激光掃描器的視場要求，AGV抗光干擾的糾錯能力有一定局限，且成本較高。適用于廣泛領域和場合，對路徑復雜，作業(yè)點變更頻繁，有系統(tǒng)擴充調整要求的，用該技術是一個理想的選擇。如卷煙生產車間、發(fā)動機試車線、印鈔造幣車間等的物料自動運送。

（6）點導引

AGV路徑由無數個線段組成，車按內置線路行走，通過編碼器和各個點的序號進行跟蹤，在段與段之間的點上進行校正，從而實現(xiàn)有效導引。該技術簡單易用、成本低，適用于路徑簡單、彎道少、直段多、定位要求不太高的場合，如平庫中的托盤排列存儲、分段定點裝配線等。

（7）圖像識別導引

對AGV行駛區(qū)域的環(huán)境進行圖象識別，實現(xiàn)無固定路線的智能化行駛。這是一種具有未來發(fā)展?jié)摿Φ募夹g，目前只有極少數國家的軍方試用，將其應用到普通AGV上還有較長的距離。

（8）GPS導引

通過衛(wèi)星對非固定路面系統(tǒng)中的控制對象進行跟蹤和導航，目前此項技術還在發(fā)展和完善中，通常用于室外遠距離的跟蹤和導航，其精度取決于衛(wèi)星在空中的定點水平以及控制對象周圍環(huán)境等因素，目前直接通過衛(wèi)星的一次定位還不能達到實用中的精度要求。

4不同路徑的適用性

（1）簡單路徑

這里指直線往返、環(huán)線周轉等線路單一，交叉少的AGV行駛路徑（如圖3所示）。適用于庫區(qū)出口與入口兩地之間的物料往返運輸；汽車總裝的發(fā)動機、后橋裝配環(huán)線等。常用的導引方式是電磁導引、磁帶導引、光學導引、點導引。

（2）復雜路徑

這里指多重曲線交叉、區(qū)域分散，通道不規(guī)則，有多車隨機調派，對交通管理有嚴格要求的路徑場合（如圖4所示）。適用于庫區(qū)多個出入口與生產車間各個機組之間的物料運送，如卷煙車間的輔料運送；汽車總裝線中的各種零部件供給等。常用的導引方式如慣性導引、激光導引。

5調度指令的適用性

（1）順序分配

AGV接受上位調度計算機下達的任務指令是根據空車等待時間的先后排隊順序依次分配。比較適用于電磁導引、磁帶導引、光學導引、點導引AGV系統(tǒng)。

（2）隨機分配

AGV接受上位調度計算機下達的任務指令是根據在所有等待的空車中隨機分配。比較適用于激光導引、慣性導引AGV系統(tǒng)。

（3）優(yōu)化分配

AGV接受上位調度計算機下達的任務指令是先根據某一空車當前所在位置距任務目標點的距離最近來進行預分配，并在此過程中如果又有更近的空車產生，則系統(tǒng)會自動重新更改指令，最終將任務轉給最近的AGV去執(zhí)行。比較適用于激光導引、慣性導引AGV系統(tǒng)。

（4）特殊分配

AGV接受上位調度計算機下達的任務指令是根據時間、任務、條件等的優(yōu)先級，按需求進行轉換調整進行分配。比較適用于激光導引、慣性導引AGV系統(tǒng)。

6小結

（1）AGV適用性主要與不同的行業(yè)、車型、導引方式、路徑以及調度要求有密切相關。此外，不同的環(huán)境、場合、要求、價格等因素都對適用性影響很大。

（2）通過以上綜合論述，可以大致了解AGV的總體特點和相互差異，對于在實際項目設計中正確理解、準確把握、靈活應用具有一定的參考價值。

（3）本文的論述只是將主要特點作了提示，不一定完整和確切，不能作為判斷和選擇的唯一依據。要具體情況具體分析，綜合考慮，權衡利弊，科學抉擇。

（4）實際中，一個AGV系統(tǒng)的優(yōu)劣不僅僅是設計因素造成的，還與用戶是否正確使用有關，與制造工藝、加工水平、裝配調試、維護保養(yǎng)等有直接關系。

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