AGV小車在物流運輸行業中的應用研究

呂吟雪 周穆新 王超駒 陳翔宇 顧侃如

摘要：對AGV小車運行原理、種類進行了闡述，分析了AGV小車不同的組成部件及引導方式，對AGV小車的工作原理進行了研究，對于AGV小車在物流運輸行業中的應用推廣具有良好的借鑒意義。

關鍵詞：AGV;物流運輸;引導方式;工作原理

0 引言

隨著我國工業化進程的加快以及5G時代的到來，互聯通信技術發展迅速。近幾年來，互聯網經濟發展對物流運輸與周轉效率提出了較高的要求。而目前我國大多數物流集散中心還在采用人工掃描、分揀和搬運的方式，存在費時費力、危險系數高、勞動成本高等缺點，不利于企業成本控制。而基于AGV技術的智能倉儲物流和自動化工廠成為了物流行業發展的新突破[1]。智能物流分揀系統、AGV小車的無線通信系統、小車平臺的升降系統和智能定位系統研究趨于成熟。將AGV運載小車有效運用到物流系統中，可以降低成本，提高工作效率，減少人工分揀失誤，實現物流運輸的智能化目標。

1 AGV運行原理

AGV（Automated Guided Vehicle）即自動引導運輸車，是指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸小車，是一種以電能為動力，裝有非接觸導向裝置的無人駕駛自動化車輛[2]。AGV小車的傳感器將工作環境以數字信號的形式傳遞給CPU，CPU控制機械部件運作，完成運輸工作。AGV小車具有柔性規劃、工作效率高和安全可靠的特點。

2 AGV小車分類

AGV小車種類較多，根據其搬運方式不同可以劃分為：模具牽引式、托盤式、叉車式、輕便式、懸掛式和專用式。其中，運用在物流運輸中的主要是牽引式、托盤式和叉車式AGV小車。

2.1 ? ?牽引式AGV小車

模具牽引式AGV小車是最早投入使用的。AGV小車作為牽引動力，需在車后加上掛車，貨物放在掛車上，掛車數量不宜超過3個。在拐彎時，AGV小車可以智能降低車速，以防翻車。此類小車的優點是運輸量多，結構相對簡單;缺點是不能智能化裝貨、卸貨，需要由人工或另外的機械完成。

2.2 ? ?托盤式AGV小車

此類小車的主要工作是將地面高度的物品運送到指定位置或機器上，其任務只是取貨、卸貨。其優點是可以將物品抬高到不同高度，降低了操作風險和危險系數;缺點是不能遠距離托運物品。

2.3 ? ?叉車式AGV小車

叉車式AGV小車可以將物品從放置處取走，移動到一定高度或移動一定距離，實現自動裝載。其優點是可以與其他物流運輸設備銜接;缺點是活動范圍有限。

以上幾類小車都有其優勢和不足，綜合性的自動運輸車將以上幾種運輸車的優勢相結合，可以獨立完成貨物的掃描、分類、裝載、運輸、入庫等功能，使得物流運輸更為智能化。

3 AGV小車組成部件及引導方式

3.1 ? ?組成部件

AGV小車主要由電子系統和機械部分構成。其中，機械部分包括小車的車體、舉升的液壓裝置、舉升操作面板、車輪、保險杠、電機和電池及其連接器等。電子系統包括上位中控系統、定位模塊、循跡模塊、視覺系統、CPU核心控制系統、無線信號模塊等。

3.2 ? ?引導方式

在物流運輸領域工作的AGV小車，根據不同的工作環境采用不同的引導方式，主要有紅外探測、圖像定位、軌跡線、磁釘磁條和二維碼引導等方式。

3.2.1 ? ?紅外探測引導

AGV小車可以通過紅外裝置反射激光探索前進道路，并根據反射回來的激光信息對行駛路線進行判斷和調整。在識別路線的同時，還可以達到避障的目的。因為這種方式較為靈活，也稱為自然引導，但是這種引導方式受周邊環境影響較大。

3.2.2 ? ?圖像定位引導

這種引導方法是采用圖像識別系統，通過小車的攝像頭對路線中采集到的圖像和事先傳輸進去的圖片進行比對，進而獲得自己所處的位置坐標，通過CPU分析得出起點與終點的位置，然后確定行駛路線。這種引導方式成本較低且易于修改線路，但這種引導方式由于圖片受光線的影響具有不可控性。

3.2.3 ? ?軌跡線引導

根據小車所要走的路線，鋪設一條與地面顏色反差較大的軌跡線，寬度不需要太寬，根據光敏傳感器的擺放位置設置其寬度，一般2 cm左右即可，此種引導方法具有工作狀態較為穩定，受到外界影響較小，軌跡鋪設方便，成本低等特點。

3.2.4 ? ?磁釘磁條引導

通過在行駛路線上鋪設磁條或磁釘，使AGV小車的磁感應傳感器引導小車行進。此種方式精度高，不受外界環境影響，但是相比于軌跡引導法，其成本還是偏高，且如果工作環境中鐵類物質較多的話，其運行會受到一定影響。

3.2.5 ? ?二維碼引導

在小車起點和終點都設置一個二維碼，小車攝像頭實時開啟掃描狀態，行駛途中為其設置路標，進而幫助AGV小車尋找終點二維碼，路標間距離不宜過遠。

4 AGV小車工作原理

4.1 ? ?按規定軌跡運行原理

針對使用軌跡線牽引和紅外探測牽引相結合的AGV小車工作原理進行研究。紅外探測法是循跡里最常用的一種方法，小車啟動后，紅外光電傳感器向外部發出紅外光線，當紅外光線照射到地面后會因光的反射原理反射到光電二極管中進行信號接收，所以擁有半導體性質的二極管會在電場作用下產生電勢，從而發生光電信號的相互轉換。

在工作環境地面上鋪設黑色軌跡線，黑色會吸收其他顏色的光，所以會導致黑白兩種顏色的反射系數不同，因此，紅外光電傳感器會通過所接收到的反射光強度來判斷道路的狀況。當AGV小車運行過程中探測到黑線時，黑色的循跡線會吸收掉大部分紅外光線，因而在黑線處被反射回來的紅外光線很少，光電二極管轉換的電信號比較弱;同理，當小車在運行過程中紅外光線未被黑線所吸收而能夠順利反射，此時光電二極管能產生較強的電信號。所以，當在光電二極管中順利將反射回來的光信號轉換成電信號后，比較器會通過分析比較的方法處理這些電信號，最后將信息傳送到CPU中，對車輛的行駛方向進行控制，完成貨物運輸目的。

4.2 ? ?CPU處理系統

此類小車的核心處理系統所采用的電子元件有單片機等，此類CPU可以根據多個元件的反饋信息輸出控制指令。在AGV小車中，需對傳感器傳回的數字信息進行處理，進而控制車輪差速變化，實現按規定路線行駛的目的;同時還需要處理障礙物，實現避障目的;此外還要搭載攝像頭，對貨物條形碼進行識別，確定貨物區域，并對路線做出規劃，然后將貨物送到指定位置。

4.3 ? ?貨物分揀原理

貨物分揀需要使用攝像頭對貨物的信息進行掃描讀取，并將讀取的信息傳輸給CPU中信息處理系統的分揀信息系統，該系統主要獲取各種信息，AGV小車通過讀碼龍門架獲取快遞件的基本信息，然后將這些信息傳輸到CPU信息處理子系統中，基本信息包括貨件重量、目的地、運單路由追蹤信息、分揀單據等[3]。

4.4 ? ?貨物運載平臺

AGV小車搭載的貨物運載平臺是液壓升降平臺，液壓由葉片泵形成壓力，經濾油器、電磁換向閥、節流閥、液控單向閥、平衡閥進入液缸下端，使液缸的活塞向上運動，提升貨物。AGV小車還可以通過控制兩邊液壓泵伸縮高度的不同，使貨物運載平臺發生傾斜達到自動卸貨的目的。

5 結語

采用紅外探測牽引和循跡牽引兩種方式相結合的AGV小車，相較于單一牽引方式，更可靠穩定，同時具有避障功能;搭載攝像頭可以對貨物掃描分類;自動卸貨平臺可以實現自動卸貨。綜合性的AGV小車相較于傳統功能單一的物流運輸車來說更加智能。成本低、適用范圍廣、工作穩定的AGV小車，可以有效解決目前物流運輸行業勞動力不足、運輸成本高和效率低下的問題，對于實現物流倉儲的智能化建設目標有著十分重要的意義。

[參考文獻]

[1] 李波，張瑞，萬勇，等.基于Android移動客戶端AGV小車管控系統的研究[J].現代制造工程，2019（9）：62-67.

[2] 梁睿，楊黎明.AGV在智能化物流系統中的應用[J].起重運輸機械，2019（4）：66-68.

[3] 王志珍，張涵躍.智能小車在物流分揀系統中的應用[J].物流工程與管理，2018，40（3）：67-69.

收稿日期：2020-05-06

作者簡介：呂吟雪（1995—），女，上海人，研究方向：交通運輸。