AGV

AGV是（AutomatedGuidedVehicle）的缩写，意即“自动导引运输车”，是指装备有电磁或光学等自动导引装置，它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属于轮式移动机器人（WMR――WheeledMobileRobot）的范畴，AGV主要三项技术：铰链结构、发动机分置技术和能量反馈。

中文名：自动导引运输车/无人搬运车

外文名：AGV

英文：AutomatedGuidedVehicle

法语：Automotriceàgrandevitesse

1、名词概述

无人搬运车(AutomatedGuidedVehicle，简称AGV)，指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，工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电之蓄电池为其动力来源。一般可透过电脑来控制其行进路线以及行为，或利用电磁轨道(electromagneticpath-followingsystem)来设立其行进路线，电磁轨道黏贴於地板上，无人搬运车则依循电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。

合并图册

AGV以轮式移动为特征，较之步行、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、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。

2、AGV优点

（1）自动化程度高；

由计算机，电控设备，激光反射板等控制。

当车间某一环节需要辅料时，由工作人员向计算机终端输入相关信息，计算机终端再将信息发送到*控制室，由专业的技术人员向计算机发出指令，在电控设备的合作下，这一指令最终被AGV接受并执行——将辅料送至相应地点。

（2）充电自动化；

当AGV小车的电量即将耗尽时，它会向系统发出请求指令，请求充电（一般技术人员会事先设置好一个值），在系统允许后自动到充电的地方“排队”充电。

另外，AGV小车的电池寿命很长（10年以上），并且每充电15分钟可工作4h左右。

（3）美观，提高观赏度，从而提高企业的形象。

（4）方便，减少占地面积；生产车间的AGV小车可以在各个车间穿梭往复。

3、AGV发展历史

AGV扮演物料运输的角色已经60多年了。第一辆AGV诞生于1953年，它是由一辆牵引式拖拉机改造而成的，带有车兜，在一间杂货仓库中沿着布置在空中的导线运输货物。到上世纪五十年代末到六十年代初期时，已有多种类型的牵引式AGV用于工厂和仓库。

简易的AGC产品

20世纪70年代，基本的导引技术是靠感应埋在地下的导线产生的电磁频率。通过一个叫做“地面控制器”的设备打开或关闭导线中的频率，从而指引AGV沿着预定的路径行驶。

20世纪80年代末期，无线式导引技术引入到AGV系统中，例如利用激光和惯性进行导引，这样提高了AGV系统的灵活性和准确性，而且，当需要修改路径时，也不必改动地面或中断生产。这些导引方式的引入，使得导引方式更加多样化了。

从20世纪80年代以来，自动导引运输车（AGV）系统已经发展成为生产物流系统中最大的专业分支之一，并出现产业化发展的趋势，成为现代化企业自动化装备不可缺少的重要组成部分。在欧、美等发达国家，发展最为迅速，应用最为广泛；在亚洲的日本和韩国，也得到迅猛的发展和应用，尤其是在日本，产品规格、品种、技术水平、装备数量及自动化程度等方面较为丰富，已经达到标准化、系列化、流水线生产的程度。在我国，随着物流系统的迅速发展，AGV的应用范围也在不断扩展，如何能够开发出能够满足用户各方面需求（功能、价格、质量）的AGV系统技术是未来我们必须面对的现实问题。

复杂的AGV产品

综合分析AGV技术的发展，我们不难分析出国内外AGV有两种发展模式：第一种是以欧美国家为代表的全自动AGV技术，这类技术追求AGV的自动化，几乎完全不需要人工的干预，路径规划和生产流程复杂多变，能够运用在几乎所有的搬运场合。这些AGV功能完善，技术先进；同时为了能够采用模块化设计，降低设计成本，提高批量生产的标准，欧美的AGV放弃了对外观造型的追求，采用大部件组装的形式进行生产；系列产品的覆盖面广：各种驱动模式，各种导引方式，各种移载机构应有尽有，系列产品的载重量可从50kg到60000kg（60吨）。尽管如此，由于技术和功能的限制，此类AGV的销售价格仍然居高不下。此类产品在国内有为数不多的企业可以生产，技术水平与国际水平相当。第二种是以日本为代表的简易型AGV技术－－或只能称其为AGC（AutomatedGuidedCart），该技术追求的是简单实用，极力让用户在最短的时间内收回投资成本，这类AGV在日本和*企业应用十分广泛，从数量上看，日本生产的大多数AGV属于此类产品（AGC）。该类产品完全结合简单的生产应用场合（单一的路径，固定的流程），AGC只是用来进行搬运，并不刻意强调AGC的自动装卸功能，在导引方面，多数只采用简易的磁带导引方式。由于日本的基础工业发达，AGC生产企业能够为其配置上几乎简单得不能再简单的功能器件，使AGC的成本几乎降到了极限。这种AGC在日本80年代就得到了广泛应用，2002到2003年达到应用的顶峰。由于该产品技术门槛较低，目前国内已有多家企业可生产此类产品。

4、AGV现状

随着物流系统的迅速发展,AGV的应用范围也在不断扩展,AGV系统,研究设计一种基于电磁导航的无人驾驶小车系统方案.通过实际硬件实验,系统能够达到预期设计要求,能够广泛运用于工业、军事、交通运输、电子等领域,具有良好的环境适应能力,很强的抗干扰能力和目标识别能力。

5、AGV系统

AGV系统的控制是通过物流上位调度系统、AGV地面控制系统及AGV车载控制系统三者之间的相互协作完成的，对该系统的理解，有一个非常恰当而通俗易懂的例子：

AGV系统的形象理解

假设某市有一家出租车公司，该公司管理先进，每辆出租车都装全球定位系统（GPS），这样在公司的监控中心就可以清楚地知道每辆车的位置及行驶路线，司机可通过无线通信随时向公司汇报此时车辆的载客情况。

当有客户需要乘坐出租车时，客户可以打电话到出租车公司的客户中心，说明他当前所在的位置，以及要到达的目的地，这里，我们可将客户的电话理解为来自物流调度系统的需求，出租车公司的客户中心理解为AGV的地面控制系统，即AGV系统的上位。

AGV系统的形象理解

客户中心收到客户的电话后，可以通过无线电话与出租车司机联系，选择离客户最近，又正好空闲的车辆A前往接客，就像AGV的地面控制系统进行的车辆和任务分配；在车辆A前往接客的途中，客户中心可能又接到报告，有空闲车辆B离客户更近，那么客户中心将及时通知车辆B去接客户，取消车辆A的任务，这就是AGV地面控制系统的动态车辆调度。客户中心对出租车将要行驶道路的交通状况也了如指掌，能够及时通知各个司机选择最便捷的道路行驶，该道路所需时间最短，但不一定是路程最短，因为，最近路程的道路上可能发生了交通阻塞，这就是AGV地面系统中所完成的路径搜索和路径分配的工作。

AGV系统的控制过程就类似这样一家管理先进的出租车公司，物流上位调度系统、AGV地面控制系统和AGV车载控制系统分别相当于客户、客户中心和出租车司机，AGV地面控制系统和各台AGV之间通过无线通信来交换信息，调度AGV的作业，并为其选择路径（线），确保交通通畅。AGV是以电池为动力的，当电量不足时，会向地面控制系统发出充电请求，在得到允许后，前往充电站自动充电，在充电期间，AGV地面控制系统不会向此AGV分配任何任务，就与出租车进了加油站不再载客一样。

系统构成

曾有国外专家对AGV控制系统需解决的主要问题做了恰当的比喻：WhereamI?（我在哪里？）WhereamIgoing?（我要去哪里？）HowcanIgetthere?（我怎么去？），这三个问题归纳起来分别就是AGV控制系统中的三个主要技术：AGV的导航（Navigation），AGV的路径规划（Layoutdesigning），AGV的导引控制（Guidance）。为了能够解决好这些问题，AGV系统的构成也必然复杂：

AGV系统的硬件结构

AGV控制系统分为地面（上位）控制系统、车载（单机）控制系统及导航/导引系统，其中，地面控制系统指AGV系统的固定设备，主要负责任务分配，车辆调度，路径（线）管理，交通管理，自动充电等功能；车载控制系统在收到上位系统的指令后，负责AGV的导航计算，导引实现，车辆行走，装卸操作等功能；导航/导引系统为AGV单机提供系统绝对或相对位置及航向。

AGV系统是一套复杂的控制系统，加之不同项目对系统的要求不同，更增加了系统的复杂性，因此，系统在软件配置上设计了一套支持AGV项目从路径规划、流程设计、系统仿真（Simulation）到项目实施全过程的解决方案。上位系统提供了可灵活定义AGV系统流程的工具，可根据用户的实际需求来规划或修改路径或系统流程；而上位系统也提供了可供用户定义不同AGV功能的编程语言。

AGV系统的软件结构

地面控制系统

AGV地面控制系统（StationarySystem）即AGV上位控制系统，是AGV系统的核心。其主要功能是对AGV系统（AGVS）中的多台AGV单机进行任务分配，车辆管理，交通管理，通讯管理等。

车载控制系统

AGV车载控制系统（OnboardSystem），即AGV单机控制系统，在收到上位系统的指令后，负责AGV单机的导航，导引，路径选择，车辆驱动，装卸操作等功能。

导航导引方式

AGV之所以能够实现无人驾驶，导航和导引对其起到了至关重要的作用，随着技术的发展，目前能够用于AGV的导航/导引技术主要有以下几种：

用定位块将AGV的行驶区域分成若干坐标小区域，通过对小区域的计数实现导引，一般有光电式（将坐标小区域以两种颜色划分，通过光电器件计数）和电磁式（将坐标小区域以金属块或磁块划分，通过电磁感应器件计数）两种形式，其优点是可以实现路径的修改，导引的可靠性好，对环境无特别要求。缺点是地面测量安装复杂，工作量大，导引精度和定位精度较低，且无法满足复杂路径的要求。

电磁导引是较为传统的导引方式之一，目前仍被许多系统采用，它是在AGV的行驶路径上埋设金属线，并在金属线加载导引频率，通过对导引频率的识别来实现AGV的导引。其主要优点是引线隐蔽，不易污染和破损，导引原理简单而可靠，便于控制和通讯，对声光无干扰，制造成本较低。缺点是路径难以更改扩展，对复杂路径的局限性大。

与电磁导引相近，用在路面上贴磁带替代在地面下埋设金属线，通过磁感应信号实现导引，其灵活性比较好，改变或扩充路径较容易，磁带铺设简单易行，但此导引方式易受环路周围金属物质的干扰，磁带易受机械损伤，因此导引的可靠性受外界影响较大。

在AGV的行驶路径上涂漆或粘贴色带，通过对摄像机采入的色带图象信号进行简单处理而实现导引，其灵活性比较好，地面路线设置简单易行，但对色带的污染和机械磨损十分敏感，对环境要求过高，导引可靠性较差，精度较低。

激光导引是在AGV行驶路径的周围安装位置精确的激光反射板，AGV通过激光扫描器发射激光束，同时采集由反射板反射的激光束，来确定其当前的位置和航向，并通过连续的三角几何运算来实现AGV的导引。

此项技术最大的优点是，AGV定位精确；地面无需其他定位设施；行驶路径可灵活多变，能够适合多种现场环境，它是目前国外许多AGV生产厂家优先采用的先进导引方式；缺点是制造成本高，对环境要求较相对苛刻（外界光线，地面要求，能见度要求等），不适合室外（尤其是易受雨、雪、雾的影响）。

惯性导航是在AGV上安装陀螺仪，在行驶区域的地面上安装定位块，AGV可通过对陀螺仪偏差信号（角速率）的计算及地面定位块信号的采集来确定自身的位置和航向，从而实现导引。

此项技术在军方较早运用，其主要优点是技术先进，较之有线导引，地面处理工作量小，路径灵活性强。其缺点是制造成本较高，导引的精度和可靠性与陀螺仪的制造精度及其后续信号处理密切相关。

通过卫星对非固定路面系统中的控制对象进行跟踪和制导，目前此项技术还在发展和完善，通常用于室外远距离的跟踪和制导，其精度取决于卫星在空中的固定精度和数量，以及控制对象周围环境等因素。

由此发展出来的是iGPS（室内GPS）和dGPS（用于室外的差分GPS），其精度要远远高于民用GPS，但地面设施的制造成本是一般用户无法接受的。

6、机构简介

早期AGV小车自动运行时只能单向行驶，因而适用环境受到局限。为了满足工业生产的要求，近年来国外已有在自动运行时能前进和后退甚至全方位行驶、前进、后退、侧向和旋转的AGV产品，这些成就归功于行走机构的进步。

1、两轮差速的行走机构这种行走机构两行走驱动车轮对称布置在前后中线上两支承轮前后分别布置在以两行走轮支点为底边的等腰三角形顶点处。小车靠两侧行走驱动轮差速转向因此不必设置舵轮。该小车机构简单、工作可靠、成本低。在自动运行状态下小车能做前进、后退行驶并能垂直转弯机动性好。和带舵轮的四轮行走机构小车相比该车由于省去了舵轮不仅可以省去两台驾驶马达还能节省空间小车可以做的更小些。近年来这种机构的小车得到广泛应用。为了提高行驶时车体横向稳定性可将两轮差速的四轮行走机构做如下改进将支承轮由原来的两个增加到四个分别布置在小车底盘的四个角处。

2、三轮行走机构三轮行走机构的AGV小车三个车轮分别布置在等腰三角形的三个顶点上前轮既是舵轮又是行走驱动轮后面两个车轮是无动力支承轮。三轮行走机构的AGV小车结构简单、控制容易、工作可靠、造价低。该车手动时可前进、后退和转弯自动运行时只能单向行驶转弯时后轮中点轨迹偏离导引线轮迹呈曳物线。

3、带舵轮的四轮行走机构带舵轮的四轮行走机构是在三轮行走机构基础上演变过来的，它相当于把两个三轮车合并在一起两支承轮对称地布置在小车前后的中线上前后车轮分别对称布置在以两支承轮支点为底边的等腰三角形顶点处。前后车轮既是舵轮又是行走驱动轮。这种AGV小车在自动运行状态下可全方位行驶转弯时前后车轮均能跟踪导引线轨迹机动性比三轮车好适用于狭窄通道作业环境。

4、其它形式的行走机构近年来国外公司不断研究出新的行走机构。其中最有代表性的属瑞典麦卡纳姆公司的行走机构。该行走机构设计新颖、机构紧凑四个驱动车轮以铰接形式分别布置在底盘的四个角上。运行时分别控制四个车轮的转向和转速利用速度矢量合成原理实现驾驶。后来日本三井公司与麦卡纳姆公司合作在原基础上做了改进推出了三井麦卡纳姆车轮系统，其性能比原来又有所提高。这种AGV小车可实现全方位行驶。

7、应用领域

领域

对AGV行驶区域的环境进行图象识别，实现智能行驶，这是一种具有巨大潜力的导引技术，此项技术已被少数国家的军方采用，将其应用到AGV上还只停留在研究中，目前还未出现采用此类技术的实用型AGV。

可以想象，图象识别技术与激光导引技术相结合将会AGV更加完美，如导引的精确性和可靠性，行驶的安全性，智能化的记忆识别等都将更加完美。

术语

是指装备有电磁或光学等自动导引装置，由计算机控制、轮式移动为特征、并且能够沿规定的导引路径自动行驶的运输车辆。AGV可具有安全防护、移载（装卸）等多种功能。

具备自动导引运输车特性的一整套系统，一般包括数量不等的AGV车辆，上位控制系统，导航系统，通讯系统和充电系统等。

用于AGV车辆的计算机控制软件及其相关器件的总称。

用于AGV调度系统的计算机控制软件及其相关器件的总称。

AGV的主要特性之一。

AGV系统在单位时间内能够实现的最大的搬运能力。

AGV系统正常工作时间所占工作总时间的百分比，由于多台AGV处在并行工作模式中，其中一台发生故障的时间权值为1/n，n为系统中AGV的总台数。

在AGV系统中，用于上位控制，导航/导引，通讯，充电等设备的总称。

在激光导引AGV系统中使用的导航或导引标识物。

反射板的一种类型，反射面为平面

反射板的一种类型，反射面为柱面

AGV在停车定位时使用的标识物。

用于磁带导引AGV系统的地面导引设施，一般是沿AGV的行驶路径将其粘贴于地板表面。

用于电磁导引AGV系统的地面导引设施，一般是沿AGV的行驶路径将其埋于地下。

用于光学导引AGV系统的地面导引标识，按导引传感器的特点，沿AGV的行驶路径喷涂或粘贴相应颜色的色带。

用于光学导引AGV系统的地面导引标识，按导引传感器的特点，沿AGV的行驶路径粘贴或喷涂相应的化学感光材料。

定位标识的一种，用磁性材料做成。

用于电磁导引AGV系统的地面导引设施，能够将特定的频率加载至导引线上。

以无线局域网方式进行通讯的固定通讯设备。

以射频（RF）方式进行通讯的通讯设备。

用于AGV车辆和上位控制系统通讯的网络。

用于AGV车辆充电的设备及地点的总称。

用于AGV车辆充电连接的器件（包括地面和车载）。

用于运行物流调度系统的计算机。

用于运行AGV调度系统的计算机。

为AGV调度系统存储数据。

与AGV系统相关的外部设备，一般是指与AGV协作完成装卸货操作的设备。

AGV系统的上位控制系统，AGV系统的任务可由此系统产生。

调度任务执行、车辆分配、路径分配及交通管制的控制软件。

AGV调度系统在上一次退停止时保存的运行状态数据的基础上启动执行。

AGV调度系统启动执行，重新进行系统初始化。

AGV系统向外界提供的控制接口，使得它能够被集成到更大的系统中。

以图形化的方式提供对整个AGV系统运行情况的查询和人工干预。

AGV调度系统和AGV车辆通信使用的通信协议。

AGV调度系统和AGV车辆出现通信中断，调度系统无法得到AGV车辆状态。

通信设备使用的频道。

运行AGV调度系统的服务器使用的IP地址。

运行AGV调度系统的服务器监听端口。

AGV车辆在AGV调度系统的控制下进行充电。

AGV车辆在操作人员的控制下进行充电，包括人工指令和手动更换电池两种方式。

AGV系统能够应对各种各样的流程变化或扩展。

用于存储系统运行时发生的重要事件、错误等信息。

AGV调度系统执行任务时采用的工艺流程。

在AGV的一个搬运任务中，只有一次装货，一次卸货。

在AGV的一个搬运任务中，有多次装货或卸货。

需要AGV调度系统处理的工作。

任务具有的一些特征性质。

AGV装货的地点。

AGV卸货的地点。

AGV调度系统为正在执行的多个任务分配执行时间等资源。

任务执行时间和车辆分配的优先级。

任务执行时使用的工作流程。

AGV调度系统取消正在执行中的任务，结束任务的执行。

AGV调度系统变更正在执行中的任务的搬运起点、搬运终点。

AGV调度系统能够调度任务的最大数量。

任务从生成到结束的时间。

任务从生成到AGV开始执行任务的时间。

任务从开始执行到任务结束的时间。

对AGV调度系统中产生的任务数据进行收集、分析、解释和表述。

AGV调度系统根据计划自动在特定时间启动的任务。

AGV调度系统根据物流调度系统的命令启动的任务。

AGV调度系统根据操作人员的命令启动的任务。

由某个外部条件触发AGV调度系统启动的任务。

向AGV调度系统询问任务的执行情况。

AGV调度系统纪录的任务执行状态和结果。

AGV调度系统优先执行任务的模式。

AGV调度系统通过对任务的优化，可将多个任务结合在一起成为一个复合任务。

AGV调度系统指挥AGV车辆进行充电的任务。

AGV运行时的一些标准模式，如：手动，自动，半自动

AGV调度系统根据系统当前的情况安排AGV执行任务和行驶。

以一定的优化原则将AGV调度系统中的任务分配给各台AGV。

AGV无故障工作的时间除以AGV开机时间。

AGV执行任务的时间除以AGV正常工作时间。

AGV为执行任务而空跑的时间除以AGV正常工作时间。

AGV没有搬运任务，处于停止的时间除以正常工作时间。

AGV调度系统在规划地图中搜索从搬运起点到搬运终点的路径。

规划地图中从搬运起点到搬运终点的最短路径。

根据实际的AGV应用环境，为AGV设计规划行驶的路线。

用于AGV车辆正常停车的地点。

指路径规划地图上的分流点及合流点。

空闲AGV等待命令的点。

AGV进行自动插入的点，从而确定自身的位置。

AGV车辆之间进行相互避让的点。

AGV和AGV调度系统之间进行通信的点。

AGV车辆严格遵照行驶的点和点之间的轨迹路线。

几何形状是直线的段。

几何形状是曲线的段。

用于AGV车辆执行操作（如装卸，充电等）的设备和地点。

用于辅助AGV车辆进行装货的设备或地点。

用于辅助AGV车辆进行卸货的设备或地点。

AGV车辆既能够进行装货又卸货的站台。

AGV调度系统对多台AGV车辆运行时的交通进行实时的管理和控制。

行驶路线被别的AGV车辆或物体占用，导致AGV停车等待，称为交通阻塞。

AGV车辆向AGV调度系统请求不可能得到的路径资源。

在路径规划地图上，多条路径汇合成为一条路径。

在路径规划地图上，一条路径分开成为多条路径。

AGV车辆采用的导航方式或导引算法

确定AGV车辆在全局坐标系中的位置及航向

按路径所提供的目标值计算出实际控制命令值，即给出AGV车辆的设定速度和转向角。

以电磁传感器获取导引信息，以定位传感器获取相对位置的导引模式。

以磁带传感器获取导引信息，以定位传感器获取相对位置的导引模式。

以光学传感器获取导引信息，以定位传感器获取相对位置的导引模式。

以光学、电磁传感器等传感器获取地面栅格信息，通过运算得到绝对位置信息的导引模式。

以激光扫描器获取反射板信息，通过三角几何运算得到绝对位置信息的导引模式。

以惯性器件（陀螺Gyroscope）检测AGV的角速度，辅助以地面定位标识，从而获取绝对位置信息的导引模式。

以视觉传感器获取运行区域的地理信息，通过运算得到绝对位置信息的导引模式。

通过卫星获取绝对位置信息的导引模式。

通过接受室内安装航标塔发射的信号获取绝对位置信息的导引模式。

通过安装航标塔来修正卫星信号，而获取绝对位置信息的导引模式。

运动学计算中，用于代表AGV车辆的某一点。

AGV车辆在全局坐标系中的坐标，既绝对位置，包括X坐标、Y坐标。

AGV车辆全局坐标系中车头方向与X轴的夹角。

用于获取AGV车辆导航、导引信息的装置。

用于激光导引AGV车辆获取导航、导引信息的器件。

用于AGV车辆进行位置修正或辅助定位的检测器件。

AGV车辆根据不同的运动学及动力学算法，可采用不同的驱动方法及驱动轮系布置方式。

用于AGV车辆驱动及转向的机构总称。

用于AGV车辆驱动的电机。

用于AGV车辆转向的电机。

只使用同一个驱动单元，其中同时包括驱动转向功能。

使用两个不含转向的驱动单元，利用不同驱动单元速度的变化来完成驱动和转向功能。

使用两个或两个以上含有驱动及转向的驱动单元，使AGV车辆能够完成任意方向的平面运动。

只有一套驱动单元的驱动方式。

有两套驱动单元的驱动方式。

有两套以上驱动单元的驱动方式。

车轮能够承受的额定重量。

AGV车辆沿车头方向向前运动。

AGV车辆沿车头方向向后运动

AGV车辆保持航向不变，向两侧平行运动。

是指改变AGV车辆的航向角。

AGV车辆参考点处的转弯半径为0；通常是指差速或全方位驱动型AGV。

驱动电机或移载机构电机的刹车装置。