試析AGV智能車輛在城市物流領(lǐng)域的應(yīng)用

張華林

（荊州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 荊州 434020）

在AGV智能車最先發(fā)明之初，倉儲(chǔ)物流業(yè)是最早開始進(jìn)行使用的。1954年世界上首臺(tái)AGV在美國的South Carolina州的Mercury Motor Freight公司的倉庫內(nèi)投入運(yùn)營，用于實(shí)現(xiàn)出入庫貨物的自動(dòng)搬運(yùn)，這離世界第一輛AGV智能車誕生僅僅1年的時(shí)間。到了20世紀(jì)60年代，已經(jīng)有多種形式的AGV智能牽引車應(yīng)用于工廠生產(chǎn)和倉庫物流管理中。到20世紀(jì)80年代，AGV智能車輛已經(jīng)建成整套的生產(chǎn)和應(yīng)用體系，成為倉儲(chǔ)物流行業(yè)的一個(gè)重要分支。在歐美等國家應(yīng)用十分廣泛，而當(dāng)時(shí)在亞洲的日本和韓國，發(fā)展和應(yīng)用也比較迅速。尤其是日本，依托于本土的高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展，在AGV的制造和改進(jìn)上十分有成效。如今日本在AGV的產(chǎn)品規(guī)格、品種、技術(shù)水平、裝備等數(shù)量及自動(dòng)化程度上都十分的成熟，已經(jīng)達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和生產(chǎn)流水線的程度。而我國的AGV技術(shù)相對落后，發(fā)展相對緩慢。如今面臨著國際市場的壓力，對于國內(nèi)的AGV產(chǎn)業(yè)更是一個(gè)沖擊。

1 AGV智能車輛的工作原理

AGV智能車輛由動(dòng)力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和傳感系統(tǒng)三部分構(gòu)成。其中，動(dòng)力系統(tǒng)一般為24V或者48V的直流工業(yè)蓄電池為主要?jiǎng)恿υㄒ恍┢渌某浞烹娤到y(tǒng)。蓄電池根據(jù)工作的市場和周期，一般分為8 h工作時(shí)間和17 h工作時(shí)間，根據(jù)不同的工作周期安裝不同的蓄電池結(jié)構(gòu)。在蓄電池的充電要求上，可以進(jìn)行全周期充電和隨機(jī)性充電兩種選擇形式。全周期充電指的是AGV在停止工作時(shí)在指定的停靠區(qū)進(jìn)行充電，而且是蓄電池的電量降低到提前設(shè)置的最低范圍內(nèi)才開始充電。隨機(jī)性充電指的是AGV采用可任意充電的汽車免修蓄電池，在AGV的任何停靠站區(qū)域，能夠不受時(shí)間限制進(jìn)行充電。

AGV的控制系統(tǒng)包含方向控制、路徑控制兩種。AGV通常被設(shè)定為三種運(yùn)動(dòng)方式，即向前、向后和前后左右四個(gè)方向回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這三種運(yùn)動(dòng)方式都是由傳感系統(tǒng)傳遞的運(yùn)動(dòng)指令來完成的。AGV的路徑控制則是根據(jù)傳感系統(tǒng)進(jìn)行導(dǎo)引來實(shí)現(xiàn)的，AGV的導(dǎo)引方式大致分為兩類，一種是固定路徑的導(dǎo)引方式，在AGV智能車的行使路徑上設(shè)置一些發(fā)送信息的設(shè)備，AGV通過檢測這些信息設(shè)備發(fā)送的信息來完成路徑的設(shè)定，從而實(shí)現(xiàn)路徑導(dǎo)引的功能。比如光學(xué)導(dǎo)引、電磁導(dǎo)引等。另一種是自由路徑的導(dǎo)引方式，這種導(dǎo)引方式的原理是AGV車輛內(nèi)部存儲(chǔ)著工作場地的方位坐標(biāo)，AGV通過對當(dāng)前坐標(biāo)位置的識(shí)別來完成路徑的選擇，這種方式更加的靈活和自主。AGV在自由選擇路徑的同時(shí)，工作狀態(tài)的智能化也大大的增加。

一般的智能AGV車輛都安裝控制器，控制器的作用類似于人類的大腦，是AGV智能化的核心部分。控制器通過AGV自身的信息傳遞系統(tǒng)接受地面信息給予的指令，然后再通過傳感器傳遞給動(dòng)力系統(tǒng)，動(dòng)力系統(tǒng)再通過傳動(dòng)設(shè)備做出運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作，完成最終的指令。某些智能化比較高的AGV，具有編程的能力，它可以擺脫之前設(shè)定好的路徑，獨(dú)立的完成一種更加復(fù)雜的動(dòng)作，然后再回到之前預(yù)定的工作狀態(tài)。這種AGV的系統(tǒng)設(shè)置在目前的技術(shù)操作上完全可以實(shí)現(xiàn)，在人工智能愈演愈烈的當(dāng)下，高度智能化的AGV不僅可以服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)和倉儲(chǔ)物流行業(yè)，將來也可以走進(jìn)普通人的生活中，成為家庭服務(wù)的成員。

2 AGV在物流領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀

在美國生產(chǎn)出世界第一臺(tái)AGV智能車時(shí)，所采用的是埋線電磁感應(yīng)的方式進(jìn)行跟蹤路徑來自動(dòng)牽引，這在當(dāng)時(shí)也被稱為無人駕駛牽引車，此時(shí)的牽引車還不具有載貨功能，但是這種牽引方式一直沿用到20世紀(jì)70年代。在20世紀(jì)70年代之后，具有載貨功能的自動(dòng)牽引車在歐洲得到了廣泛的應(yīng)用，開啟了倉儲(chǔ)裝卸的自動(dòng)化時(shí)代。

進(jìn)入21世紀(jì)以后，隨著工業(yè)水平的提高和科學(xué)技術(shù)的不斷突破，AGV在多個(gè)領(lǐng)域開始被廣泛應(yīng)用，并且生產(chǎn)出適合不同作業(yè)場景的不同型號(hào)和類別的AGV設(shè)備。比如單元式的AGV用在工業(yè)生產(chǎn)車間的短距離運(yùn)輸，與工業(yè)生產(chǎn)和加工設(shè)備構(gòu)成完善的柔性生產(chǎn)線。其中，自動(dòng)裝卸貨物用的自動(dòng)引導(dǎo)叉車；還有用于派發(fā)信件和文件用的小型載貨AGV。另外，隨著技術(shù)的提高和生產(chǎn)成本的降低，單臺(tái)AGV的生產(chǎn)能力也大大的增加。AGV正在從僅為大公司使用向小公司單臺(tái)應(yīng)用進(jìn)行轉(zhuǎn)變，而且對于企業(yè)的效率提升有很大的幫助。根據(jù)市場調(diào)查，我國在2014年的AGV裝機(jī)量為1.3 萬臺(tái)，按照每年30%～50%的增加率估算，到2020年，我國AGV的裝機(jī)總量將達(dá)到8 萬臺(tái)。

3 AGV智能車輛在物流領(lǐng)域的優(yōu)勢

3.1 工作效率高

相對于傳統(tǒng)的人工，AGV智能車在進(jìn)行作業(yè)時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)不停機(jī)換料，不僅縮短了人工換料的時(shí)間，減少停機(jī)的次數(shù)還能大大延長機(jī)器的使用壽命，也能夠使機(jī)器進(jìn)行24 h不停地運(yùn)轉(zhuǎn)，大大延遲了工作的效率。在貨物裝卸和搬運(yùn)過程中，自動(dòng)化的AGV能夠完全代替人工進(jìn)行重復(fù)而又簡單的工作，而且具有自動(dòng)充電的功能，可以不停歇的工作。

3.2 節(jié)省管理的精力

AGV智能車都是由一個(gè)中央控制室統(tǒng)一進(jìn)行管理，不同的工作場所采用不同的編程控制，而且目前的AGV智能化程度高，在管理上具有統(tǒng)一性，相比人員管理來說，更加精細(xì)和程序化。管理人員只需要通過后臺(tái)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，就可以實(shí)現(xiàn)程序化的管理。這樣既能節(jié)省管理精力，又能使管理的方式更加便捷。

3.3 更具有可靠性和安全性

在傳統(tǒng)的人工搬運(yùn)中，人工操作叉車和拖車的路徑有很大的未知性，對速度和區(qū)域都沒有嚴(yán)格的控制，操作起來不夠安全和可靠。而AGV的行使路徑和速度都能夠控制，而且能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)的定位，在AGV智能搬運(yùn)車的作業(yè)過程中，可以實(shí)時(shí)全稱監(jiān)控。還有一些危險(xiǎn)化學(xué)品等物料在存放和搬運(yùn)過程中，使用AGV智能車進(jìn)行作業(yè)，可以極大地降低因意外事故對人員造成的傷害。

3.4 成本費(fèi)用低

盡管AGV智能車在開始的時(shí)候投入的資金比較多，但是相對于長期的人工費(fèi)來說還是比較優(yōu)惠的。況且隨著AGV生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)能力的增加，單臺(tái)的售價(jià)正在逐年降低，根據(jù)市場調(diào)查，目前AGV的國產(chǎn)化程度加深，加上功能部件的標(biāo)準(zhǔn)化，整個(gè)單機(jī)的平均價(jià)格從7 萬元降至5 萬元。單機(jī)成本費(fèi)用的降低，不僅降低了倉儲(chǔ)物流行業(yè)的生產(chǎn)成本，也使得AGV智能車能夠被更多的中小企業(yè)所使用。

4 AGV智能車在城市物流中的應(yīng)用價(jià)值

4.1 自動(dòng)化作業(yè)和優(yōu)化路線

在過去傳統(tǒng)的物流分揀工作中，人工的工作方式不僅工作量較大，且工作效率非常低、出錯(cuò)率高。這樣不僅影響企業(yè)的生產(chǎn)和工作效率，而且頻繁的工作失誤對企業(yè)的形象和榮譽(yù)又會(huì)造成影響。在AGV投入物流的裝卸和分揀工作后，只要將物品放到AGV智能車上，就會(huì)按照設(shè)定的路線和目的地進(jìn)行搬運(yùn)，這樣固定的程序就避免了人為因素的干擾，極大地提高了工作效率。

4.2 自我診斷能力實(shí)現(xiàn)安全快速作業(yè)

隨著技術(shù)的不斷成熟，AGV智能車已經(jīng)不再是最初的用于固定路線的代替簡單工作的工具，而是具有智能化程度的高端科技產(chǎn)品，在完整的作業(yè)過程中有很強(qiáng)的自我診斷能力，能夠通過信號(hào)感知自身的作業(yè)內(nèi)容，一旦工作內(nèi)容出現(xiàn)問題或是工作路徑偏移，就會(huì)立刻進(jìn)行自我診斷，重新制定正確的路徑，或者是直接發(fā)出警報(bào)。這樣對于物流管理者來說，高智能的AGV車輛能夠增加工作的智能化，減少人工和管理工作量。

4.3 實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、柔性化和信息化的物流管理

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的突破和不斷完善，現(xiàn)代物流產(chǎn)業(yè)已經(jīng)日漸成熟。目前，現(xiàn)代化的物流已經(jīng)越來越深入人們的生活，每個(gè)人都可以通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完成貨物的在線交易，這種改變?nèi)藗兩罘绞降母锩猿晒怯梢粋€(gè)個(gè)自動(dòng)化、智能化的生產(chǎn)設(shè)備來完成的。AGV智能車與現(xiàn)代化的城市物流產(chǎn)業(yè)技術(shù)相互配合，能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的自動(dòng)存取功能。在物流管理中，AGV智能車輛能夠?qū)崿F(xiàn)更加精細(xì)化、柔性化和信息化的操作，實(shí)現(xiàn)真正的智能化發(fā)展。

5 結(jié)語

AGV智能車輛從研發(fā)生產(chǎn)到如今的全面覆蓋，在技術(shù)和產(chǎn)品樣式方面都有了很大的突破。我國在進(jìn)入21世紀(jì)后，經(jīng)過在科研方面的不斷努力，在AGV領(lǐng)域也取得了較為突出的發(fā)展，在國際上優(yōu)秀的AGV產(chǎn)品系列中，也有較強(qiáng)的競爭力。在未來的智能化物流發(fā)展中，AGV智能車輛與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)協(xié)同進(jìn)行，能夠更加的智能化，在物流產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)完全的機(jī)器人代替人工作業(yè)的發(fā)展目標(biāo)，最終實(shí)現(xiàn)真正的智能化倉儲(chǔ)物流管理。