AGV（Automated Guided Vehicle）即所熟知的自動導(dǎo)引搬運車。它是一種帶有自動導(dǎo)引設(shè)備，并且能夠沿規(guī)定路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運輸設(shè)備，廣泛應(yīng)用于物流行業(yè)各場景。

　　導(dǎo)航作為一項核心技術(shù)，是賦予AGV感知和行動能力的關(guān)鍵。AGV技術(shù)的發(fā)展，實際上就是導(dǎo)航導(dǎo)引方式的演進(jìn)史。本文將對AGV導(dǎo)航的歷史發(fā)展、現(xiàn)階段狀況、客戶選用原則進(jìn)行簡要分析，以使大眾及物流業(yè)初入行者對AGV有所了解。

　　一、過往歷史

　　物流搬運機器人在低調(diào)探索和持續(xù)耕耘中前行。如何實現(xiàn)倉儲移動機器人在不確定環(huán)境中自主定位導(dǎo)航一直都是機器人研究的一大核心課題。

　　1913年美國福特汽車公司將自動搬運車用到汽車底盤裝配上，當(dāng)時的無人搬運車是有軌道導(dǎo)引的（現(xiàn)在稱為RGV）。

　　1953年第一臺 AGV 問世，AGV就被定義為在工業(yè)物流領(lǐng)域解決無人搬運運輸問題的車輛，早期主要被應(yīng)用在生產(chǎn)制造領(lǐng)域。豐田、大眾等全球主要汽車廠都在制造和裝配線上廣泛使用AGV，當(dāng)時采用地板下埋線取代地面上的導(dǎo)引軌道，組成以電磁感應(yīng)引導(dǎo)的AGVS

　　1959年，AGV應(yīng)用到倉儲自動化上。計算機技術(shù)進(jìn)步，AGV得到迅速發(fā)展，1973年瑞典VOLVO公司在KALMAR轎車廠的裝配線上采用了88臺AGV，使用計算機控制轎車的整個裝配作業(yè)。

　　1990年，瑞典開發(fā)了AGV激光導(dǎo)航系統(tǒng)。1991年，荷蘭開始使用磁體網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航技術(shù)。2000年，比利時使用激光導(dǎo)引與慣性復(fù)合、激光測角與測距相結(jié)合的導(dǎo)引控制技術(shù)。

　　國內(nèi)的AGV研究起步較晚，1976年北京起重機械研究所研制了我國第一臺AGV。1988年，原郵電部北京郵政科學(xué)技術(shù)研究所研制了郵政樞紐AGV。1992年，天津理工學(xué)院研制了核電站用光學(xué)導(dǎo)引AGV。

　　隨著電商的興起，物流業(yè)的發(fā)展，我國AGV研發(fā)與制造取得了長足發(fā)展，海柔創(chuàng)新、新松、快倉、極智嘉等新兵老將爭相入局，目前，據(jù)不完全統(tǒng)計，中國共出現(xiàn)了50余家倉儲AGV企業(yè)。

　　在AGV歷史發(fā)展中，AGV導(dǎo)航方式主要以電磁導(dǎo)航、磁帶導(dǎo)航為主。經(jīng)過多年的發(fā)展，AGV的導(dǎo)航方式取發(fā)展和進(jìn)步，導(dǎo)航方式從最初的有軌導(dǎo)航到無軌導(dǎo)航，對特定標(biāo)志物的依賴逐漸較少，對環(huán)境適應(yīng)性逐漸增強，導(dǎo)航的精度和可靠性不斷得到提高。

　　在傳統(tǒng)AGV的基礎(chǔ)上，伴隨著技術(shù)的發(fā)展，新的概念被提出——AMR（自主移動機器人），與傳統(tǒng)AGV的自動導(dǎo)引相比，AMR更強調(diào)機器人的自主性和靈活性。

　　AMR全稱為autonomous mobile robots（自主移動機器人）。盡管都以字母“A”開頭，但AGV是“自動牽引”、AMR是“自主移動”，可見兩者有著本質(zhì)區(qū)別。

　　但有的專業(yè)人士認(rèn)為，從使用角度來說，AMR與AGV的關(guān)系并非升級換代的關(guān)系，而是場景互補的關(guān)系。關(guān)于AMR的導(dǎo)航技術(shù)，將在下篇文章里進(jìn)行論述。

　　可以說AGV技術(shù)發(fā)展就是導(dǎo)航導(dǎo)引方式的演進(jìn)史。因此，要了解AGV技術(shù)，應(yīng)從了解導(dǎo)航技術(shù)開始。

　　二、兩大方向

　　導(dǎo)航，就是能讓AGV“知道”在哪里。那么，你知道AGV有那幾種導(dǎo)航方式？

　　目前已經(jīng)得到成熟應(yīng)用AGV導(dǎo)航，大概來說，可分為磁導(dǎo)航與光導(dǎo)航兩種，磁導(dǎo)航有電磁導(dǎo)引、磁帶導(dǎo)引、磁釘導(dǎo)引等，光導(dǎo)航有色帶導(dǎo)引、激光導(dǎo)航等。

　　有人將市場上較常見的導(dǎo)航方式從技術(shù)角度分為三代，第一代是磁導(dǎo)航，第二代是二維碼導(dǎo)航，第三代則是基于激光與視覺的SLAM算法導(dǎo)航。其實磁導(dǎo)航有自已的優(yōu)勢，激光導(dǎo)航也有自已的缺陷，擬乎不應(yīng)以“代”來劃分。

　　導(dǎo)航的功能，一是引導(dǎo)，一是定位，下面分項闡述：

　　1、先說磁導(dǎo)航類

　　磁帶導(dǎo)航

　　AGV通過磁感應(yīng)導(dǎo)航傳感器檢測地面上鋪設(shè)的磁性引導(dǎo)帶，進(jìn)而獲取磁感應(yīng)傳感器與磁性引導(dǎo)帶的相對一維坐標(biāo)信號，將該坐標(biāo)信號傳送給AGV控制器，AGV控制器根據(jù)信號狀態(tài)控制AGV輪舵跟隨磁性導(dǎo)引帶。

　　優(yōu)點為技術(shù)成熟可靠，成本較低，磁帶的鋪設(shè)較為容易，運行線路明顯，對于聲光無干擾，具有高測量精度和重復(fù)性好。

　　缺點是磁條易破損，易吸引金屬物質(zhì)，導(dǎo)致AGV設(shè)備故障，需要人員定期維護(hù)。

　　磁釘導(dǎo)航

　　與磁帶導(dǎo)航大同小異，只不過磁帶變成了磁釘，差異就是磁條是連續(xù)鋪設(shè)的，磁釘是離散鋪設(shè)的。以磁導(dǎo)航傳感器檢測磁釘?shù)拇判盘柎_定路徑。

　　優(yōu)點是成本低、技術(shù)成熟可靠，導(dǎo)航的隱秘性好、美觀性強，磁釘抗干擾強，抗磨損性強，抗酸堿、油污等影響。

　　缺點是AGV路徑易受鐵磁物質(zhì)影響，更改路徑施工量大，磁釘?shù)氖┕Φ孛娈a(chǎn)生一定影響。

　　電磁導(dǎo)航

　　與磁條導(dǎo)引原理較為相近，把金屬線設(shè)置在AGV的行駛路徑上，在金屬線上加載低頻、低壓電流，產(chǎn)生磁場，通過車載電磁傳感器通過對導(dǎo)引磁場強弱的識別和跟蹤實現(xiàn)導(dǎo)航。

　　優(yōu)點為金屬線埋在地下，隱蔽性強，不易受到破環(huán)，導(dǎo)引原理簡單可靠，對聲光無干擾，制造成本低。

　　缺點是需要額外設(shè)備產(chǎn)生電磁信號，需要其他傳感器實現(xiàn)站點定位功能，金屬線的鋪設(shè)麻煩，且更改和拓展路徑困難。

　　2、再說光導(dǎo)航

　　激光導(dǎo)航

　　在周圍安裝激光反射板，AGV行駛時通過發(fā)射激光束，確定其當(dāng)前位置和方向，并通過連續(xù)的三角幾何運算，實現(xiàn)AGV的導(dǎo)航。

　　優(yōu)點是定位精度高、線路變更靈活、導(dǎo)航技術(shù)成熟等，激光導(dǎo)航技術(shù)已成為國內(nèi)外AGV廠商主流方案。

　　缺點是成本高，對環(huán)境要求非常苛刻，如外界光線、地面、能見度等。

　　自然導(dǎo)航

　　自然導(dǎo)航，也是激光導(dǎo)航的一種，也是通過激光傳感器感知周圍環(huán)境，不同的是激光導(dǎo)航（反射板）的定位標(biāo)志為反射板或反光柱，而自然導(dǎo)航定位標(biāo)志物可以為工作環(huán)境中的墻面等信息，不需要依賴反射板。

　　優(yōu)點是相比于傳統(tǒng)的激光導(dǎo)航，自然導(dǎo)航的施工成本與周期都較低。

　　缺點是對環(huán)境輪廓依賴比較大，當(dāng)行駛路徑上的輪廓信息出現(xiàn)較大變化時就會出現(xiàn)精度降低的現(xiàn)象。

　　色帶導(dǎo)航

　　在自動導(dǎo)引車的形式路徑上設(shè)置光學(xué)標(biāo)志（粘貼色帶或涂漆），通過車載的光學(xué)傳感器采集圖像信號識別來實現(xiàn)導(dǎo)引。

　　優(yōu)點是路面鋪設(shè)較為容易，拓展與更改路徑相對磁帶導(dǎo)引容易，成本低

　　缺點是色帶較為容易受到污染和破環(huán)，對環(huán)境的要求高，導(dǎo)引的可靠性受制于地面條件，停止定位精度較低。

　　3、另外還有

　　二維碼導(dǎo)航

　　AGV車載攝像頭掃描解析離散鋪設(shè)QR二維碼，獲取實時坐標(biāo)。二維碼導(dǎo)引與磁釘導(dǎo)引較為相似，只是坐標(biāo)標(biāo)志物不同，通常與慣性導(dǎo)航相結(jié)合，實現(xiàn)精準(zhǔn)定位。

　　優(yōu)點是移動機器人的單機成本較低，缺點是項目現(xiàn)場需要鋪設(shè)大量二維碼，且二維碼易磨損，維護(hù)成本較高。

　　慣性導(dǎo)航

　　利用光電編碼器、陀螺儀獲取AGV三軸角速度和加速度，通過積分運算進(jìn)行導(dǎo)航定位。

　　優(yōu)點是成本低，短時間定位精度較高，缺點是編碼器、陀螺儀隨時間增長，誤差會累積增大，直到丟失位置。

　　復(fù)合導(dǎo)航

　　根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境變化，采用多種導(dǎo)航集合體，滿足AGV連續(xù)運行。如二維碼導(dǎo)航與慣性導(dǎo)航的組合，利用慣性導(dǎo)航短距離定位精度高的特性，將兩個二維碼之間的導(dǎo)航盲區(qū)使用慣性導(dǎo)航。激光導(dǎo)航與磁釘導(dǎo)航組合應(yīng)用，在定位精度要求較高的站臺位置使用磁釘導(dǎo)航，增加AGV定位的穩(wěn)定性。

　　GPS導(dǎo)航

　　通過車載GPS傳感器獲取位置和航向信息來實現(xiàn)導(dǎo)航的方法。聽起來高大上，但在物流場景下，并不適應(yīng)，主要原因是導(dǎo)航精度差。位置誤差在10米左右

　　值得注意的是，視覺slam成AGV導(dǎo)航新趨勢，但似乎應(yīng)歸入AMR(自主移動機器人)類，將在下篇文章中闡述。近年來，擁有視覺導(dǎo)航技術(shù)的移動機器人公司熱度普遍較高，視覺導(dǎo)航也被認(rèn)為是智能倉儲柔性化物流變革的必然趨勢。

　　三、合適就好

　　面對這么多的導(dǎo)航導(dǎo)引方式，很多采用者便會疑惑，在決定使用AGV時，究竟該選擇何種導(dǎo)航方式。

　　從使用者角度來說，導(dǎo)航技術(shù)沒有高低之分，只有合適不合適之分。原則是根據(jù)實際的場景因地制宜選導(dǎo)航，適合自己的就是最好的選擇。

　　AGV導(dǎo)航方式的發(fā)展有先有后，都有各自的缺點和優(yōu)勢，需要根據(jù)實際的應(yīng)用場景，結(jié)合各種導(dǎo)航技術(shù)的特點，兼顧技術(shù)成熟度及性價比選擇最適合的產(chǎn)品。總之一句話，需要在效率、精度、智能化程度、安全性四者之間的平衡作決策。

　　成熟度是一個重要的應(yīng)用指標(biāo)，物流搬運機器人顯然需要更多時間和項目的打磨，產(chǎn)品成熟穩(wěn)定對應(yīng)用十分重要，成熟度還包括非常穩(wěn)定的供應(yīng)鏈體系，非常穩(wěn)定的服務(wù)交付體系。

　　以下根據(jù)過去的應(yīng)用實例與經(jīng)驗，談一下各種導(dǎo)航技術(shù)的適合場景。

　　亞洲客戶普遍非常重視倉庫的有效使用面積，二維碼、軌道等導(dǎo)航指引，以及其固定的移動軌跡，都不利于倉儲面積利用率的提升。

　　磁帶或電磁導(dǎo)航是早期AGV導(dǎo)航導(dǎo)引方式，電磁導(dǎo)航的施工復(fù)雜、成本高，但電磁導(dǎo)航在惡劣環(huán)境（高溫、酸堿環(huán)境）下具有更高的適應(yīng)性，電磁導(dǎo)引在路線較為簡單，需要24小時連續(xù)作業(yè)的生產(chǎn)制造（如汽車制造）有比較廣泛的應(yīng)用。

　　目前工業(yè)應(yīng)用中以磁條導(dǎo)航應(yīng)用比較普遍。磁條導(dǎo)引適用于地面嵌入型、輕載牽引的狀態(tài)方式，可用于非金屬地面、非消磁的室內(nèi)環(huán)境，能夠穩(wěn)定持久作業(yè)。

　　二維碼導(dǎo)航目前在市場上十分火熱，主要原因是亞馬遜高價收購了KIVA二維碼導(dǎo)航機器人，其類似棋盤的工作模式令人印象深刻，國內(nèi)的電商，智能倉庫紛紛采用二維碼導(dǎo)航機器人。二維碼此種方式是目前市面上最常見的AGV導(dǎo)引方式，適用于環(huán)境較好的倉庫。

　　目前，二維碼+慣性導(dǎo)航成為AGV主流的導(dǎo)航方式，使用相對靈活，容易鋪設(shè)或改變路徑，但路徑需要定期維護(hù)，且場地復(fù)雜則要頻繁的更換二維碼，對陀螺儀的精度及使用壽命要求也嚴(yán)格。

　　色帶導(dǎo)引適合在工作環(huán)境潔凈，地面平整性好，AGV定位精度要求不高的場合。

　　激光導(dǎo)航由于成本較高，在目前AGV市場上占用率不是很高，但由于其優(yōu)越性，將會逐漸取代一些傳統(tǒng)的導(dǎo)航導(dǎo)引方式。

　　復(fù)合導(dǎo)航適應(yīng)各種常見應(yīng)用場景，也將越來越廣泛應(yīng)用在各種AGV上，未來，融合導(dǎo)航是發(fā)展趨勢。

　　經(jīng)過數(shù)年的驗證，大家發(fā)現(xiàn)，AGV的靈活程度似乎無法適應(yīng)電商業(yè)務(wù)量的脈沖式波動——因為倉庫中每增加一臺AGV，都必須對環(huán)境做出重新布置。重度的前期投入和后期疊加成本使得其回本周期遭受考驗。

　　隨SLAM算法的發(fā)展，AMR在崛起，它無需其他定位設(shè)施，路徑可靈活多變，適應(yīng)多種現(xiàn)場環(huán)境，將成為未來主流的導(dǎo)航方式。