AGV導航技術研究現狀的探討★

陳媛媛， 陳 菁， 張守興

（1.海口經濟學院， 海南 海口 571100； 2.青島理工大學琴島學院， 山東 青島 266000）

引言

AGV（Automated Guided Vehicle）自動引導小車，是一個集光、電、機等多種功能于一體的綜合系統，融合了多種先進控制理論及電子信息等先進技術，具有智能化、柔性化、數字化、網絡化和信息化等眾多特點[1-2]，可滿足現代生產對物流系統、生產車間自動搬運作業的高要求。隨著我國各制造業加快轉型升級，《中國制造2025》戰略的全面推進，自動化生產也逐漸被企業重視與應用，電商平臺的飛速發展以及企業向現代制造業的轉變加速，對AGV技術要求也越來越高，相關企業也在積極推動AGV導航技術的研究和創新，以適應瞬息變化的市場需要，推動著工業4.0的發展進程[3]。

1 AGV自動導引小車概述

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、電等相關自動導引裝置，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，可以按照預設的導引路徑行駛，具有安全移栽功能。能配合整體物流系統實現貨物的自動傳輸和運輸，最終實現工業應用中無人駕駛的運輸。

2AGV導航技術特點

AGV的主要動力來源為電池，其導航功能主要在于配備了獨立尋址系統及非接觸導向裝置。隨著生產條件日益現代化，生產規模不斷擴大，勞動強度越來越大，勞動生產率要求越來越高，企業對工作效率要求也越來越高，自動導航技術應運而生。AGV最早出現在20世紀50年代，廣泛應用于工廠自動化生產線、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的發展，現代的AGV是24 h不間斷地按照最安全、快捷的路線執行任務[6]。因此與傳統的人工、半人工的物料搬運方式相比較，AGV在提高企業生產自動化水平和工作效率，改善工人的工作環境及安全性等方面具有明顯的優勢，有效解放了勞動生產力，降低了生產及運輸的危險性，推進了企業現代化、標準化、規范化和信息化。AGV技術優點主要體現在以下幾個方面：

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

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

3）節省生產成本。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，不易于其他設備碰撞，減少了企業維護成本。一般企業在采用了AGV技術后2～3年即可收回成本。

4）可靠性高，節約能源保護環境。AGV系統有若干臺小車組成，可以在不影響生產率的情況下保持系統的高度穩定性和可靠性。由于其充電和驅動系統能耗低、噪音低、能量利用率較高，既節約能源又保護環境。

3AGV導航技術研究現狀

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

3.1 磁導航技術

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

3.2 慣性導航技術

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

3.3 GPS導航技術

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

3.4 視覺導航技術

視覺導航技術是將視覺圖像經過相關技術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領域。視覺導航的路徑識別具有精度高、靈活性廣、探測范圍寬等優點，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航技術相比仍存在一定差距。

3.5 激光導航技術

激光導航技術適用于視線不好的環境場所，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，易受大氣及外界環境影響。

總之當前的AGV市場屬于百花齊放、百家爭鳴但同質化競爭嚴重的狀態。隨著市場競爭愈發激烈，電商平臺、制造業以及一些新興行業等對智慧物流有著更加強烈的市場需求，這就要求AGV導航技術不斷發展創新，尋求更大突破。比如一些新興物流機器人企業以及物流系統集成商等在AGV技術領域不斷發力，積極推動AGV導航技術的研發與創新。

4 結語

隨著我國現代化生產步伐的加快，各個行業對AGV技術的研究與日俱增，雖然我國AGV技術起步晚，但在科技創新、全民創新的大環境下，AGV技術朝著更加寬廣的方向發展。國內一些大型制造企業已實現了向現代制造業的蛻變。現如今科學技術朝著信息化、智能化的方向發展，我國AGV技術的發展也面臨著智能化程度的挑戰。因此，加大對AGV技術研發力度，例如對AGV的定位、導航等關鍵技術的研究，來解決現存精度對AGV技術的影響，將對人力解放、成本節約、生產效率提升以及物流質量的可靠性等有著積極推進作用。