自动化物流设备之AGV

奔跑的蜗牛

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文：杨灿
随着工业4.0概念的提出，自动化、智能化工厂的市场需求明显增加。而作为工业4.0发展的三大主题之一，“智能物流”的发展势头在近年来愈发显著，其中发展最快且最受市场关注的一定有AGV行业。最近几年来，由于电商行业的自动化物流发展明显加快，AGV行业也因此受到了资本市场的高度关注，各AGV生产商先后获得数十亿元融资，也进一步说明了需求市场目前对于AGV物流设备的青睐。今后，选择引入自动化物流AGV设备的客户会越来越多，因此笔者在这里简单介绍一下有关AGV的基本内容，希望能帮助到大家。
百度百科：AGV，Automated Guided Vehicle的缩写，意为“自动导引运输车”。AGV是装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。AGV具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势，与物料输送中常用的其他设备相比，AGV的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置，不受场地、道路和空间的限制。因此，在自动化物流系统中，最能充分地体现其自动性和柔性，实现高效、经济、灵活的无人化生产。

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有关AGV的基本内容
01 AGV类型
按照搬运方式的不同，常见AGV可分为牵引式、举升式、叉车式三大类，当然市场上仍然存在其他类型的AGV，但由于搬运原理大抵相似就不过多介绍，笔者在这里主要介绍这三种类型。
1. 牵引式AGV。搬运方式就像一个小火车一般，AGV充当火车头，利用AGV尾部的挂钩等装置连接物料台车，最终通过AGV在前面拉动，完成物料台车的位置转移。一般适用于距离较远且批量较大的应用场景，但也由于驱动方式的限制，存在转向困难、速度较慢等缺点。市场上也有背负式、潜伏式等AGV，工作原理与牵引式类似，但由于业务场景的不同，这类AGV只针对单台物料台车进行搬运，相对牵引式AGV来说更灵活一些。

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2.举升式AGV。工作时AGV会钻到货架底部，利用液压装置将整个货架托起，随后在移动到达目标位置后放下货架。这种AGV相对来说更加灵活，AGV可以在原地转向，也可以在AGV方向不变的前提下实现货架方向的转动，可以轻松适应生产过程中对货架方向有要求的业务场景。并且这种AGV仅依靠一般货架，无需在货架底部安装车轮，即可实现物料的搬运，适合大多数的仓库使用。由于使用不带车轮的货架，也无需担心货架在使用过程中会意外移动，相对来说货架位置会更稳定，应用起来更安全。

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3. 叉车式AGV。顾名思义，叉车式AGV的工作原理和普通叉车类似，其通过自动化的方式利用货叉将物料托盘托起，搬运到达目标位置后再利用货叉将物料托盘放下。笔者见过的叉车式AGV一般都用于重型物资、高位货架区域搬运，在超出举升式、背负式等类型AGV重量上限、货架限制的情况下，一般会选用叉车式AGV来进行搬运。但是目前市场上叉车式AGV相对于其他类型仍存在造价高、速度慢等缺点，且从市场应用情况来看相对来说不太成熟，还需要AGV制造商继续努力。

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02 AGV与RGV区别
谈到AGV，人们总是喜欢将RGV搬出来与之对比一下，以此增加人们对两款不同产品的认知度。RGV是有轨制导车辆（Rail Guided Vehicle）的英文缩写 ，又叫有轨穿梭小车，与AGV相比不同之处在于RGV在投入使用之前需要在地面铺设轨道，类似火车、地铁一般，RGV小车在轨道上来回行驶，轨道也为RGV提供了载重强、速度快、成本低、稳定性高等诸多优点。相比之下，使用过程中如果想要增加新的路线或站点，RGV的改造就会非常复杂且昂贵，而AGV由于不依赖轨道后期更改路线等就会非常便捷。

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03 AGV主要装置及参数
AGV由驱动装置、定位导航、举升装置、能源系统、安全防护五大系统部分组成。其中有几个重点部分是需要我们关心的：
驱动装置：大多数AGV运行速度在0.5m/s~3m/s之间，物资重量、AGV类型等因素均会影响AGV的搬运速度；
定位导航方式：目前主要有磁轨导航、视觉+二维码导航、激光导航等方式，具体导航方式在下面详细介绍；
举升装置：是AGV承重的主要限制，牵引式AGV载重可在100KG~3000KG不等，举升式AGV载重一般不超过1吨，叉车式AGV可载重500KG~3吨；
能源系统：AGV一般可通过手动充电、自动充电的方式进行充电，续航时间一般可达到8小时；
安全防护：AGV的防护系统一般有接触式和非接触式两部分组成，非接触式防护系统通过激光或视觉的方式在遇到障碍物时提前停止行进，而一些意外情况下也可以通过接触式防护装置类似防撞条来进行防护。
04 AGV定位与导航
目前主流的AGV导航方式可分为磁轨导航、视觉+二维码导航、激光/视觉SLAM导航三类。
1. 磁轨导航方式是最早开始使用的AGV导航方式，一般与牵引式、背负式、潜伏式AGV结合使用，AGV通过识别在地面铺设的磁轨来导航确定行进路线，是目前最成熟的导航方式，但是受磁轨的限制，灵活度较差。

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2.视觉+二维码的导航方式是目前相对应用较多的导航方式，通过有间隔的在地面粘贴唯一性的二维码，AGV行进时实时识别当前视觉识别到的二维码信息来确定位置与行进路线，一般与托举式AGV结合使用，目前大多数仓库使用的都是这种导航方式，这种方式优点在于行动灵活，易于调度，地图绘制简单、维护成本低等。

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3. 激光SLAM、视觉SLAM导航方式是通过AGV发射激光信号，再通过墙壁或立柱上设置的反光板反射回来的信号来确定位置，一般应用于叉车式AGV，目前尚未成熟，市场使用较少。

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05 搬运对象与搬运方式
如何搬运物资是自动化物流实现的关键，提供一个便捷、可靠的物资搬运方式不仅能使物流设备安全流畅的运行，更能使应用的业务场景更加高效，反之则可能会使业务效率大打折扣。牵引式或潜伏式AGV应用时，通过牵引带轮子的货架台车，形成引导式运行移动，最终完成搬运，这种方式通常适用于生产车间中半成品材料在不同工位或产线之间转运，但是对于集中化的仓储库存管理却不适用。激光叉车式AGV则可以直接应用在高位货架区或一般的平面存储区，可以直接作用于现有的垫仓板，但是由于技术尚未成熟且价格较高，所以市场上也较少使用。举升式AGV之所以在市场上应用广泛，就是依赖于较强的稳定性和较简便的应用方法，目前大多数举升式AGV均采用二维码+视觉导航，既提供了较为容易的地面路径铺设，又保证了对物资搬运位置的精准度和灵活度，因此不论在电商、零售、3PL等行业还是制造业均有着相当多的应用案例。
业务应用
AGV在不同行业领域有着非常多的应用场景，以下选择几个比较有特色的应用场景来简单介绍：
01 集中式仓储管理应用
相信大家听到AGV这个词，脑海里面涌现的一般都是大型仓储中心的应用场景，例如比较引入注目的京东亚洲一号、阿里巴巴的菜鸟无人仓。事实上的确如此，大型的仓储中心、搬运的物品重量较轻、高频率的收发业务，这些都是AGV最能够为企业仓储物流方面带来提升的关键点。通过AGV的引用，不仅能够降低人工作业导致的失误损失，更多的是能够为企业带来质变的效率提升。而企业的仓储管理一般都会存在集中式管理的业务场景，随着人口红利的逐渐消失，AGV注定会逐渐被各行各业所关注。

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02 与自动化立库集成
由于成本、效率或物资类型的考虑，很多企业都会选择在仓库中设置自动化立体库。那为了更好地打造智能仓库这个环节，AGV与自动化立体库的集成应用也会变得异常关键。通过AGV设备与立体库的堆垛机设备相集成，AGV的RCS系统与立体库WCS相集成，可以使AGV平面仓库与自动化立体库完美的并存于企业仓储管理中。不仅可以使企业在仓储管理中针对不同的物资类型有了更多的管理存放选择，也将会帮助企业提高物资的存取效率，最终实现智能化仓储管理。

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03 多楼层搬运应用
不仅仅应用于大型平面仓储中心，AGV在多楼层的物资搬运上也拥有极大的应用空间。由于很多企业受限于厂房面积或其他的业务需求，多楼层的工厂实际上也并不少见。而多楼层的工厂中跨楼层的物资搬运配送一直是企业面临的物流难题。通过使用AGV设备与提升机/堆垛机等设备的联合应用，往往可以在多层楼的工厂中实现无人化的物资配送。其中由于减少了人工配送的误差性，AGV设备将会为企业在生产物资需求计算和实际配送中提供智能物流的基本保障。

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04 助力实现无人工位
仓储和配送均能达到无人化的前提下，实现无人工厂的最后一个环节就是生产工位的无人化。而生产工人在被机器人替代后，最大的难题就是怎样与自动化物流相串联。运用AGV设备无疑是这个环节最可靠的方案之一，AGV通过与机器人的PLC集成，再通过上层系统WMS/MES/PCS的集成和应用，最终实现工厂智能物流的“最后一公里”，帮助企业实现真正意义上的黑灯工厂。

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结尾
未来以来，将至已至。相信用不了多久，我们再见到的仓储物流一定给我们带来前所未有的惊喜与震撼。

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