自动化转运AGV选型及应用（二）

2.2 驱动技术

   AGV的驱动部分是行进时的动力来源，根据驱动轮的数量不同，可以将其分为单轮驱动、双轮驱动和多轮驱动。双轮驱动和多轮驱动常见的驱动结构有差速结构、舵轮结构和麦克纳姆轮结构等。其中差速结构是较为常见的驱动结构之一，通过控制驱动轮的转速差异来实现转向和行进控制;舵轮结构则利用两个独立驱动的舵轮来实现转向和运动控制，具有较高的灵活性;麦克纳姆轮结构则采用特殊的轮子排列方式，通过控制每个轮子的转速和方向来调整AGV的运动轨迹。

(1)单轮驱动

    单轮驱动兼转向模式指一个驱动总成兼具行走和转向功能，另有两个固定 从动轮(分布在车体轴线的两边)，用于三轮车型。这种车型可以前进、后退、左右转弯。由于三轮结构的抓地性好，对地表面要求较低适用于广泛的环境和场合。但此种驱动方式的 AGV运动性能稍差，转弯半径较大。

(2)双轮驱动

    双轮驱动是指AGV拥有两个对称分布的主要驱动轮，通过这两个轮子提供推进力。双轮驱动具有较好的操控性和稳定性，承载能力也相对较高。同时，由于有两个主要的驱动点，使得双轮驱动在坡道上行走时更加稳定。

(3)多轮驱动

   多轮驱动是指AGV拥有多个主要的驱动轴或多组并列分布的主要驱动装置。这种设计可以提高承载能力、操控性和稳定性。多轮驱动的AGV通常配备复杂的转向系统，实现更灵活的行驶方式。这些驱动方式通过不同的控制算法和传感器实现精准的导航和运动控制，满足各种应用需求。

     随着技术的进步和需求的变化，未来可能会涌现出更多创新的驱动方式和控制策略，以提升AGV的自主导引智能感知和安全性能。在驱动结构方面，过去市面主要采用平行轴结构方式的差速轮型驱动，但是平行轴结构的体积较大，精度不足，现已逐渐被行星结构代替;而舵轮的发展也呈现多样化的发展，市面上目前已出现行星摆线、少齿差、平行轴等多种结构方式，从而实现不同结构方式适应不同的应用场景。

2.3 供电技术

    常见的AGV供电方式包括电池供电、无接触供电和混合供电三种。选择适当的供电技术取决于具体应用场景和需求。

(1)电池供电

    目前，大部分AGV采用电池供电，作为储能载体，特性是要求设有专门充电站，实现AGV的定点充电，在充电期间，AGV无法工作，会产生一定的闲置率。常用的电池类型包括磷酸锂电池，燃料电池和超级电容。

锂电池:相较于传统铅酸电池，磷酸铁锂和三元锂电池具有更高的能量密度、更长的使用寿命和更低的自放电率，能够更好地满足AGV在高强度使用下的需求。

燃料电池:燃料电池技术能够将氢气和氧气转化为电能，其排放物是水蒸汽，具有高效、环保、安全等优点，燃料电池AGV在一些特殊场景下得到了应用，如危险品运输、军事物流等。

超级电容:超级电容通过极化电解质来储能，储能过程并不发生化学反应，因此这种储能过程是可逆的，可以反复充放电数十万次，具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好和绿色环保等特点。

(2)无接触供电

   无接触供电也称无接触功率传输技术或感应电能传输技术，通常用于重载AGV，可在AGV运行的过程中实现连续供电。无接触供电需要铺设供电电缆，AGV沿着电缆路线运行，AGV端设有拾取器和变换器，用于接收电缆转换的磁场能量，并通过逆变等能量调节装置，为AGV提供动力和控制电源，从而实现AGV的无接触供电。采用无接触供电的AGV没有电池供电的闲置率影响，对速度和加速度没有限制，可提高工作效率，但电缆铺设限制 AGV 灵活性，系统柔性相对较低。

(3)混合供电

      混合供电主要通过电源系统整合非接触与电池系统供电技术，包括无接触供电静止部分、移动部分和备用电源，可实现无接触供电与电池供电的切换。AGV供电系统需要配备USP电源管理系统和备用电池，根据实际情况智能分配供电方式，提高运行路线柔性。

2.4 安全技术

      AGV在作业过程中不仅是简单的搬运设备，还涉及车间内人机协同作业以及与其他装置的协同，在此期间，安全性主要体现在AGV运行的稳定性、机械安全等方面。

1)激光扫描仪:AGV的车体配有激光扫描仪，一般会有多台激光仪和传感器，确保AGV正常运行时扩大安全扫描范围，使AGV在运行过程中遇到障碍物时自动减速或停止。

2)安全触边:即防撞条，AGV的防撞条类似一种安全接触型开关，当AGV受到轻微的接触或者碰撞时，会自动触发安全保护反应，停止向前运行。

3)急停按钮:AGV的四角或者靠近车头车尾的位置，会配备易于识别的急停按钮，任何一侧的急停按钮被按下，AGV都会立即停止。

4)报警指示灯:AGV安装有声光报警指示灯，在AGV启动、加速、阻塞、偏离轨道或故障等情况下，触发指示灯自动报警，便于现场人员了解AGV的状态。

5)安全速度监控编码器:对AGV的速度、方向等状态进行精准监控和控制，当AGV的速度异常失控时，将运行速度限制在安全范围内。

未来，AGV 安全技术将更加关注人机协作的安全性和智能化。通过学习和预测算法，AGV 可避免潜在危险情况，作出智能决策。例如，当 AGV 检测到周边环境异常时，可主动避开障碍物或寻找替代路径，避免可能的碰撞，可根据实时人员位置和行为模式调整自身运行方式，确保安全交互。随着智能传感技术和人机交互技术不断发展，AGV安全性将进一步提升，为工业生产带来更高效率和更安全的工作环境。

2.5 中央控制系统

(1)运动控制系统

      AGV的移动与定位主要依赖运动控制系统对速度、转向、定位和防碰撞等功能进行控制，从而完成整体运行过程。运动控制器在此过程中发挥着关键作用，控制器接受任务指令后进行处理，并将指令转化为电机的速度下发给驱动器，电机开始旋转，实现AGV本体的运动。运动控制系统还会对传感器所返回的信息进行处理和分析，结合先前存储的信息，同时考虑AGV的运动状态和周围环境，做出相应的运动决策。

通常，AGV的运动控制系统由硬件和软件两部分组成:在硬件方面，主要包括控制器、电机驱动器、传感器等组件。其中，电机驱动器负责控制电机的转速和方向，传感器用于检测车辆周围的环境信息，控制器负责控制AGV的运动轨迹和速度，处理传感器数据和控制电机驱动器在软件方面，AGV的运动控制系统厂商通常采用自研或者采购市场上通用的控制系统进行集成，例如科尔摩根仙工智能等，运动控制系统通过对车辆位置和速度的反馕控制，实现对车辆运动轨迹和速度的精确控制。此外，AGV的运动控制器还需要具备路径规划、自动避障等功能，以保证车辆的安全和高效运行。

(2)调度系统

     AGV调度系统主要负责任务调度和路径规划，以实现自动化运输。其主要组成包括任务管理模块、路径规划模块、通信模块等。工作原理是通过任务管理模块接收上位机下发的任务指令，然后根据任务类型和优先级进行任务调度，选择合适的AGV进行执行。路径规划模块则负责根据AGV当前位置和目标位置，规划出最优路径，并将路径信息传输给AGV运动控制器。通信模块则负责与上位机和AGV控制器进行数据交互和通信。

(3)通信系统

     AGV的通信系统主要包括两个层面:

一是AGV小车内部的结构单元的信息沟通，如工控机与传感器间的信息传辅

二是AGV小车与外部系统间的信息传输，如WMS与AGV间的信息流通。通信系统的工作原理是，AGV通过无线通信模块与其他设备进行通信，按照通信协议规定的方式和数据格式实现信息的传输和交换。可选的通讯方式和协议包括W-F、蓝牙、ZigBee等无线通信方式，AGV主要与调度系统双向通信，单车之间一般不相互通信，一般采用TCP/IP、Modbus等通信协议。目前，AGV控制系统已经实现了自主导引、路径规划、自动避障等功能，可根据不同的任务需求进行灵活的度和管理。同时，AGV控制系统还可与其他系统进行集成，如仓储管理系统(WarehouseManagement5ystemWMS)、制造执行系统(ManufacturingExecutionsystem，MES)等，实现更高效的集成化物流管理。未来随着人工智能、物联网等技术的发展，AGV控制系统将会星现更加智能化、自动化和标准化的发展趋势，系统控制也将更加开放兼容，实现远程维护与操作，为物流、制造业等领域带案更多的便利和效率，

2.6环境感知与信息融合技术

AGV的环境感知与信息融合技术是指通过传感器获取车辆周围环境信息，并将这些信息进行融合处理，以提高车辆的自主导引能力和安全性。环境感知技术主要包括激光雷达、视觉传感器、超声波传感器等多种传感器，这些传感器可以获取车辆周围的障碍物、地图、位置等信息。信息融合技术则是将这些信息进行处理和融合，以提高车辆的定位精度、环境感知能力和路径规划能力。在AGV的环境感知与信息融合技术中，激光雷达是最常用的传感器之一，它可以通过扫描周围环境来获取障碍物的位置和距离信息;视觉传感器则可以通过图像识别技术来获取车辆周围的地图和位置信息;超声波传感器则可以用于检测车辆周围的障碍物和距离。信息融合技术将这些传感器获取到的信息进行进一步的处理和融合应用。例如，将激光雷达和视觉传感器获取到的信息进行融合，可以提高车辆的定位精度和地图构建能力;将超声波传感器和激光雷达获取到的信息进行融合则可以提高车辆的隆碍物检测能力和臵径规划能力。

  通过环境感知与信息融合技术的应用，AGV能够更加准确地感知周围环境，避开障碍物，规划最优路径，并根据实时情况做出调整，确保行驶安全。未来，随着传感器性能的不断提升，AGV获取的环境信息将更加准确和全面同时，智能化和高效化的信息融合算法，可以更好地处理和融合各个传感器获取到的信息这将使得AGV的自主导航能力和安全性得到更大改善，能够应对更复杂的工业环境和任务需求，从而实现在物流、仓储、制造等领域更广泛的应用。

三、AGV市场发展概况

    随着人力成本的不断增长、人员管理不确定性的增加以及客户对产品和服务要求的提升，制造业亟待改变传统的工作与生产模式，深入推进智能制造，促进智能装备与信息化、数字化的持续整合，从而实现提质降本增效的转型升级。在此浪潮下，制造企业的智能化改造趋势不可逆转，因而作为重要智能物流装备的AGV，也被愈发广泛和深入地应用到生产制造与仓储物流等核心业务场景，市场需求也逐渐释放。

    从宏观环境来看，国内经济面临着需求收缩、供给冲击、预期转弱三重压力的冲击，叠加人力成本、原材料成本、物流费用等的不断上涨，以及不断发展的数字与智能技术，制造企业对生产经营管理提出了更高要求。

    AGV作为工业机器人的典型代表，市场发展也持续火热，高工机器人研究所数据显示2022年，中国市场AGV(包含了AGV、AMR、无人叉车、料箱机器人、复合机器人等)销量达8.14万台，同比曾长27.67%:市场规模96.73亿元，同比增长23.83%;预计到2026年，中国AGV市场规模将达到373.46亿元；

     从产业链发展来看，经过数年的发展，AGV产业链不断完善，形成了由上游AGV核心零部件供应商、中游AGV本体制造商和下游系统集成商组成的较为完整的产业结构。

    从产品应用来看，AGV行业应用与场景拓展不断加速，呈结构化分布。发展至今，AGV从最开始汽车行业的局部应用，逐渐拓展至烟草、电子、家电到现在各行各业，特别是新能源行业，其应用行业与场景愈发广泛;同时，智能制造的深入推进带动了企业生产物流与仓储物流智能化改造的同步升级，厂仓一体化的AGV整厂物流解决方案具备更广阔的应用市场。