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AGV小车知识汇总
AGV小车知识汇总
一AGV的定义
AGV是无人搬运车（AutomatedGuidedVehicle）的英文缩写。
是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，AGV属于轮式移动机器人（WMR——WheeledMoboleRobot）的范畴。
在这里引入另一个名词—AGC（AutomatedGuidedCart），它也属于AGV的范畴，是以日本为代表的简易型AGV技术，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。
该类AGV完全结合简单的生产应用场合（单一的路径，固定的流程），AGV只是用来进行搬运，并不强调AGV的自动装卸功能。
由于日本的基础工业发达，AGV生产企业能够为AGV配置上几乎简单得不能再简单的功能器件，使AGV的成本几乎降到了极限。
目前国内所说的AGV其实绝大多数是指AGC，目前我国能生产真正AGV的企业只有三家。
二AGV的发展历程
1AGV在国外的发展历程
世界上第一台AGV是由美国Barrett电子公司于20世纪50年代初开发成功的，它是一种牵引式小车系统，可十分方便地与其他物流系统自动连接，显著地提高劳动生产率，极大地提高了装卸搬运的自动化程度。
1954年英国最早研制了电磁感应导向的AGV，由于它的显著特点，迅速得到了应用和推广。
1960年欧洲就安装了各种形式、不同水平的AGVS220套，使用了AGV1300多台。
到了70年代中期，由于微处理器及计算机技术的普及，伺服驱动技术的成熟促进了复杂控制器的改进，并设计出更为灵活的AGV。
1973年，瑞典VOLVO公司在KALMAR轿车厂的装配线上大量采用了AGV进行计算机控制装配作业，扩大了AGV的使用范围。
70年代末，欧洲约装备了520个AGV系统，共有4800台小车，1985年发展到10000台左右。
其应用领域分布为：
汽车工业（57%），柔性制造系统FMS（8%）和柔性装配系统FAS（44%）.
20世纪80年代末，国外的AGV达到发展的成熟阶段，此时美国的AGV生产厂商从1983年的23家剧增至1985年的74家。
1984年，美国通用汽车公司完成了它的第一个柔性装配系统（FAS）,从此该公司就成为当时AGV的最大用户。
1986年已达1407台（包括牵引式小车、叉车和单兀装卸小车），1987年又新增加1662台。
美国各公司在欧洲技术的基础上将AGV发展到更为先进的水平，他们采用更先进的计算机控制系统，运输量更大，移载时间更短，小车和控制器的可靠性更高。
日本在1963年首次引进AGV,其第一家AGV工厂于1966年由一家运输设备供应厂商与美国的Webb公司合资建成。
1976年后，日本对AGV的发展给予了高度重视，每年增加数十套AGV系统，有神钢电机、平田电机、住友重机等27个主要生产厂商生产几十种不同类型的AGV。
1981年，日本的AGV总产值为60亿日元，1985年已上升到200亿日元，平均每年以20%的速度递增，1986年，日本累计安装了2312个AGVS，拥有5032台AGV,到1990年日本拥有AGV约一万台。
到1988年，日本AGV制造厂已达47家，如大福,Fanuc公司、Murata（村田）公司等，广泛应用于汽车制造、机械、电子、钢铁、化工、医药、印刷、仓储、运输业和商业上。
目前，全世界AGVS保有量两万套以上，AGV数十万台。
2AGV在国内的发展历程
我国AGV发展历程较短，但一直以来不断加大在这一领域的投入，以改变我国AGV长期依赖进口的局面。
经过不懈地努力终于取得了一定的成效，北京起重运输机械研究所、清华大学、中国邮政科学院邮政科学研究规划院、中国科学院沈阳自动化所、大连组合机床研究所、国防科技大学和华东工学院都在进行不同类型的AGV的研制并小批投入生产。
1976年，北京起重机械研究所研制出第一台AGV，建成第一套AGV滚珠加工演示系统，随后又研制出单向运行载重500公斤的AGV，双向运行载重500kg、1000kg、2000kg的AGV，开发研制了几套较简单的AGV应用系统。
1988年，原邮电部北京邮政科学技术研究所研制了邮政枢纽AGV。
1991年起，中科院沈阳自动化研究所/新松机器人自动化股份研究公司为沈阳金杯汽车厂研制生产了客车6台AGV用于汽车装配线中，可以说是汽车工业中用得比较成功的例子，并于1996年获国家科学技术进步三等奖。
1992年，天津理工学院研制了核电站用光学导引AGV。
1995年，我国的AGV技术出口韩国，标志着我国自主研发的机器人技术第一次走向了国际市场。
目前国内的AGV保有量应该在1000台左右，大约有60%是国内的AGV厂家提供的，40%是国外厂家提供的。
在国内AGV的技术来源有两种模式：
一种是引进技术；一种是自有知识产权的技术。
两种模式目前都涵盖AGV的所有技术，技术水平并无多大差别。
引进技术主要是瑞典NDC的AGV控制系统技术，据了解NDC目前在国内现有3家合作伙伴。
三AGV的基本结构
AGV结构示意图
车体——由车架和相应的机械装置所组成，是AGV的基础部分，是其他总成部件的安装基础。
电池组和充电装置——AGV常采用24V和48V直流蓄电池为动力。
目前常用的是铅酸和镍镉电池。
驱动装置——由车轮、减速器、制动器、驱动电机及速度控制器等部分组成，是控制AGV正常运行的装置。
其运行指令由计算机或人工控制齐发出，运行速度、方向、制动的调节分别由计算机控制。
为了安全，在断电时制动装置能靠机械实现制动。
转向控制装置——接受导引系统的方向信息，通过转向装置来实现转向动作。
安全装置——包括对AGV本身的保护、对人或其他设备的保护等方面。
移载装置——与所搬运货物直接接触，实现货物转载的装置。
信息传输与处理装置——对AGV进行监控，监控AGV所处的地面状态，并与地面控制站实时进行信息传递。
四AGV的特点
1自动化程度高——由计算机，电控设备，磁气感应SENSOR,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中央控制室，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（2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安全性能好——人为驾驶的车辆，其行驶路径无法确知。
而AGV的导引路径却是非常明确的，因此大大提高了安全性。
5降低成本——AGV系统的资金投入是短期的，而员工的工资是长期的，还会随着通货膨胀而不断增加。
6易维护——红外传感器和机械防撞可确保AGV免遭碰撞，降低故障率。
7可预测性——AGV在行驶路径上遇到障碍物会自动停车，而人为驾驶的车辆因人的思想因素可能会判断有偏差。
8降低产品损伤——可减少由于人工的不规范操作而造成的货物损坏。
9改善物流管理——由于AGV系统内在的智能控制，能够让货物摆放更加有序，车间更加整洁。
10较小的场地要求——AGV比传统的叉车需要的巷道宽度窄得多。
同时，对于自由行驶的AGV而言，还能够从传送带和其他移动设备上准确地装卸货物；
11灵活性好——AGV系统允许最大限度地更改路径规划。
12优秀的调度能力——由于AGV系统的可靠性，使得AGV系统具有非常优化的调度能力。
13工艺流程的纽带——AGV系统应该也必须是工艺流程中的一部分，它是把众多工艺连接在一起的纽带。
14长距离运输——AGV系统能够有效地进行点对点运输，尤其适用于长距离运输（大于60米）。
15适应特殊工作环境——专用系统可在人员不便进入的环境下工作。
五AGV的主要技术参数
1额定载重量
自动导引搬运车所能承载货物的最大重量。
AGV的载重量范围在50kg～20000kg，以中小型吨位居多。
根据日本通产省的调查，目前使用的AGV载重量在100kg以下的占19%，载重量在100kg～300kg22%300kg500kg9%500kg1000kg300kg占22%，300kg～500kg占9%，500kg～1000kg的占18%，18%1000kg～2000kg的占21%，2000kg～5000kg的占8%，而5000kg以上的数量极少。
2自重
自重是指自动导引搬运车与电池加起来的总重量。
3车体尺寸
车体尺寸是指车体的长、宽、高外形尺寸。
该尺寸应该与所承载货物的尺寸和通道宽度相适应。
4停位精度
指AGV到达目的地址处并准备自动移载时所处的实际位置与程序设定的位置之间的偏差值（mm）。
这一参数很重要，是确定移载方式的主要依据，不同的移载方式要求不同的停位精度。
5最小转弯半径
指AGV在空载低速行驶、偏转程度最大时，瞬时转向中心到AGV纵向中心线的距离。
它是确定车辆弯道运行所需空间的重要参数。
6运行速度
指自动导引搬运车在额定载重量下行驶时所能达到的最大速度。
它是确定车辆作业周期和搬运效率的重要参数。
7工作周期
自动导引搬运车完成一次工作循环所需的时间。
8运载类别
所运输的物料的类型
9移载方式
移载装置的运动形式
10驱动形式
指的是AGV靠什么装置来实现行走,转向的功能的
六AGV的类型
1按导引方式分
1.1直接坐标导航方式
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航，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。
1.2电磁导航方式
电磁导航是较为传统的导航方式之一，目前仍被采用，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的导航。
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。
1.3磁导航方式
与电磁导引相比，用在路面上贴磁条替代在地面下埋设金属线，通过磁感应信号实现导航，其灵活性比较好，改变或扩充路径较容易，磁条铺设简单易行，但此导航方式会受环路通过的金属等硬物的机械损伤，对导航有一定的影响。
1.4激光导航方式
激光导航是在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方向，并通过连续的三角几何运算来实现AGV的导航。
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航方式，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）。
1.5光学导航方式
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航，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，导航可靠性较差，且很难实现精确定位。
1.6惯性导航方式
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的计算及地面定位块信号的采集来确定自身的位置和方向，从而实现导航。
此项技术在军方较早运用，其主要优点是技术先进，定位准确性高，灵活性强，便于组合和兼容，适用领域广，已被国外的许多AGV生产厂家采用。
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使用寿命密切相关。
1.7图象识别导航方式
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航技术，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。
图象识别技术与激光导航技术相结合将会为自动化工程提供意想不到的可能，如导航的精确性和可靠性，行驶的安全性，智能化的记忆识别等都将更加完美。
1.8GPS（全球定位系统）导航方式
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。
1.9几种导向方式的技术分析与评价
1.9.1可靠度
对国外十几家AGV公司27个系列产品所采用的主要导向技术的统计结果显示，电磁感应、惯性导航、光学检测、位置设定、激光检测、图像识别所占比例分别为32.3%、27.8%、16.9%、13.8%、7.69%和1.54%。
其中，电磁感应导向技术的应用比例最高，这表明该项技术已经十分成熟。
而机器视觉导向技术应用较少，说明该项技术还需要深入研究和不断完善。
另外，自主导航技术仍然处在研究阶段，还有许多技术问题需要解决。
1.9.2适应能力
适应能力是指AGV运行时所经过地面的整洁程度、空间无障碍程度以及光电干扰程度对导向技术的限制。
由于不同的导向技术对应用环境的要求不同，因此，某种导向方法的实际应用有可能受到限制。
对于有线式导向技术，如埋线感应、光学导向和机器视觉等，环境要求主要是地面的平整和清洁程度。
除了埋线电磁感应式对地面的清洁程度要求较低外，其他几种方式都要求较高。
但电磁和磁带导向方式对地面的平整程度要求较高。
对于无线式所采用的激光导向技术而言，环境要求主要是空间的无障碍程度。
这是由于该种方法要在AGV运行所经过空间的特定位置处设置反射镜面。
因此，需要提供足够的扫描空间，避免其他物体的干扰。
惯性导向和坐标识别导向技术对运行环境没有太多的要求。
1.9.3路径柔性
由AGV组成的物料搬运系统有良好的柔性，但不同的导向技术其路径柔性有很大差别。
无线式导向方法可以在很短的时间内改变运行路径，其中有些方法只需改变控制软件实现运行路径的变更。
而有线式导向方法的路径柔性相对较差，其中电磁感应埋线导向技术导向路径的变更最困难，成本较高。
1.9.4运行速度
AGV的运行速度受导向技术的影响很大，主要取决于对导向路径识别的实时性。
所采用的导向技术对路径的识别能力（如检测精确性、实时性和抗干扰性等）直接影响运行速度。
有线式导向方法识别路径的速度快、实时性好，而无线式导向方法相对较差。
1.9.5导向稳定程度
导向稳定程度是指为使AGV沿着规定的路线行驶单位时间内进行纠偏转向控制的次数和幅度。
由于AGV在运行过程中，受某种因素的影响不可避免地产生偏离运动路径的状态，因此为了保证运行方向必须对车辆进行转向控制，引起车辆沿曲线运动，导致车辆摆动，甚至转向振荡。
一般来讲，有线式导向方法对路径的跟踪能力强，行驶稳定性好，AGV沿着规定路线行驶的稳定程度高。
1.9.6定停精度
定停精度是指AGV在停车时与预定位置的偏差，它由方向偏差和距离偏差2部分组成。
在物料搬运过程中，AGV应能在所要求的工位或货位上与自动装卸机构准确对接。
定停精度是一项重要的技术指标。
定停精度受导向技术的直接影响并且和控制技术相关。
用标线图像识别技术不仅能识别路径标线，而且还可以识别停车标识信息，一次柔性定停精度可以达到土5mm。
电磁感应埋线式导向技术的一次柔性定停精度为土20mm，而采用其他导向技术时，一般需要辅以二次刚性定位措施才能达到定停精度的要求。
1.9.7信息容量
任何一种导向技术都以能获取定位信息为前提，但不同的导向技术所获取的相关信息的容量有很大差别。
采用图像识别技术不仅可以获得路径信息，而且还可以获得工位编码，加速、减速和停车标识等控制信息，获取的信息容量大，可提高路径导向及控制柔性。
1.9.8技术成本
导向技术的技术成本包括2个方面，即制造成本和使用费用。
一般来讲，无线式导向方法的制造成本较高，而有线式导向方法的使用费用较高。
2按驱动方式分
2.1单驱动
用于三轮车型：
一个驱动兼转向轮，两个固定从动轮（分布在车体轴线的两边）。
这种车型可以前进、后退、左右转弯（转角小于90°）。
因三轮结构的抓地性好，对地表面要求一般，适用于广泛的环境和场合。
舵轮结构示意图
2.2差速驱动
常见有三轮和四轮两种车型：
两个固定驱动轮（分布在车体轴线的两边），一个（三轮车型）或两个（四轮车型）从动自由轮，转弯靠两个驱动轮之间的速度差实现。
这种车型可以前进、后退、左右转弯（转角大于90°）、原地自旋，转弯的适应性比单驱动强。
若是三轮车型，对地表面的适用性和单驱动类似。
若是四轮车型，因容易造成其中某一个轮悬空而影响导航，故对地表面平整度要求苛刻，适用范围受到一定限制。
2.3双驱动
用于四轮车型：
两个驱动兼转向轮，两个从动自由轮。
这种车型可以前进、后退、全方位（万向）行驶。
突出特点是可以在行驶过程中控制车身姿态的任意变化，适用于狭窄通道或对作业方向有特别要求的环境和场合。
缺点和差速驱动的四轮车型类似，对地表面平整度要求苛刻，适用范围受到一定限制；此外，结构复杂，成本较高。
2.4多轮驱动
用于八轮车型：
四个驱动兼转向轮，四个从动自由轮。
这种车型可以前进、后退、全方位行驶。
应用于重载行业输送，结构复杂，成本较高。
3按移载方式分
3.1推挽式
AGV装卸货物通过自身的推挽机构与地面的无动力辊道站台实现。
作业时，AGV停靠在站台侧边，通过推挽机构左、右侧向移动伸臂推拉完成装卸货物，货物在AGV辊道与地面站台辊道之间滚动，载荷转移巧妙，地面站台不需要连锁信号和动力传动，适合同高度站台之间的搬运场合。
但对作业点的定位精度以及与移载系统关联的部分要求较高，特别对多辆车和多个站台的场合，要保证其可靠性难度较大。
推挽式常用于平面托盘的物料搬运，如果是欧式托盘或其它物体，要注意满足能滚动和可推挽的条件。
3.2辊道式
AGV装卸货物是通过自身辊道与地面站台辊道对接之后实现。
地面站台是带动力传动的辊道，AGV准确停靠在地面站台侧边，车上和站台上的辊道对接无误后同步传动完成移载。
故要求滚动体规范，传动高度一致，传动速度吻合。
可左、右双向装卸托盘货物，作业效率高，AGV安全性好。
移载机构与原理简单，可靠性好，但站台需要有连锁信号和动力传动。
适合于站台数少，车间或库区入、出口RS/AS之间往返作业。
辊道式常用于可滚动的各式托盘或物体的移载场合，包入括大的纸箱、木箱、板材、集装箱等，特别适用于重载物料的搬运。
辊道式AGV
3.3链式
除了货物传动方式是链条或链板不同外，其余与辊道式类似。
链式主要适用于不能滚动物体的移载场合。
链式AGV
3.4带式
除了货物传动方式是传送带不同外，其余与辊道式类似。
带式主要适用于较轻较小物料的移载场合，如纸盒、纸箱、各式袋装品等。
带式AGV
3.5牵引式
AGV作为牵引动力，通过拖挂带轮的箱体或容器完成对物料的运送。
适合用挂斗和拖车运送物料的场合，如行包运送、化学品运送、废料收集等。
牵引式AGV
3.6驮举式
AGV通过驮举来移载物料，一般移载机构位于AGV车体上方，作业时AGV停在货物正下方，通过升降机构驮起或降下实现货物的移载，动作简单，作业效率高，安全性好。
适合多种货物形式和笨重物体两地之间往返搬运，也可作为柔性装配线、加工线使用。
常用于车身、车架、集装箱、大型机件等物体搬运。
驮举式AGV
3.7叉式
叉式AGV与人工叉车在式样上基本类似，有侧叉式、正向叉式、落地叉式、三向叉式等多种车型。
叉式AGV基本采用托盘堆放货物进行作业，目前正随着物流产业标准托盘的逐步推广而迅速发展。
3.7.1侧叉式：
从车的左右两侧移载货物，因叉起过程重心需由车体来平衡，故车体较笨重，移载重量有限，且能耗高、不经济。
侧叉式AGV
3.7.2正向叉式：
从车体正前方叉起货物，能适应多种托盘从地面到常规高度范围货架的作业场合。
特点是货叉下方没有支腿，叉车体作业时完全在货架或站台之外，对环境无特别的条件要求。
但由于平衡的需要，车体较笨重，货叉突出，安全性有限。
3.7.3落地叉式：
货叉在车体后方，能上下升降，落下时在两条支腿之上，叉间距与标准欧式托盘下的两个空档吻合，正好能进入其中叉起托盘货物。
因此，移载过程须倒车才能完成，对于双面托盘，不能直接放到地面，须放在有一定高度（一般≥100mm），能保证货叉及下方的两个支腿同时进入即可。
该车型适合在高低差较大的站台或货架（牛腿式）之间装卸货物，特别是对驶入式巷道、多层货架（牛腿式）的密集性存储搬运独具优势。
缺点是货叉下方有支腿，倒车过程安全性有局限。
常用于各种库区到车间的物料自动存储及搬运，如辅料、原料、成品等的自动化物流系统。
落地叉式AGV
3.7.4三向叉式：
这种AGV的货叉能分别向左、向右、向正前方三个方向进行托盘货物的自动装卸。
适应多种标准托盘，适合巷道内多层货架或高低差较大的存储装卸场合。
缺点是车型笨重宽大，行驶区域占用较多空间，作业场地有效利用率低，且AGV结构复杂，成本很高。
3.8拣选式
是在传统人工拣选车的基础上改造成的自动导引拣选车。
作业时，人只要站在AGV拣选台上，当接到拣选指令后，AGV会按照最优的次序自动行驶，逐一地准确停位在目标位置，升降拣选台到适合人拣选的高度，人就可以按照车载终端的信息提示，进行拣选，然后确认该项完成，接着AGV会前往下一目标点，继续下一项拣选，依次进行。
常用于低层平库中巷道货架的多品种小件货物场合，如药品、图书、档案、备件等的拣选。
3.9龙门式
AGV外形类似龙门结构，能全方位行驶，移载过程是通过左右侧向伸缩移动货叉和升降来完成装卸货物。
作业灵活性强，行驶安全性好。
对地面站台要求简单，但自身移载机构复杂，适合狭窄区域或苛刻路径。
多用于生产车间，如食品加工的原料运送。
3.10机器人式
AGV上装备机械手，可根据指令自动行驶，准确停位，自动完成抓举、装配、装卸、堆码、拆垛等一系列作业功能，是一个智能移动式工业机器人。
但结构、控制复杂，成本较高。
常用于条件特殊、要求高，或某些无人的场合，如辅料自动搭配、危险品自动抓取等。
机器人式AGV
4按充电方式分
4.1自动充电
当AGV需要补充电力时，会自动报告并请求充电，由地面控制中心指挥，驶向指定充电区或台位，车载充电连接器与地面充电系统自动连接并实施充电。
充电完成后AGV自动脱离充电系统，驶向工作区或待命区投入正常运行。
其特点是整个充电过程全部实现自动化、智能化，无需专人看管。
自动充电AGV适用于工作周期长，车多人少，自动化程度高的场合，且多使用碱性快速充电电池，如卷烟、冶金、化工、汽车、航空等行业。
4.2手动充电
当AGV电力不足时，由地面控制中心指挥，驶向指定充电区或台位，由专职人员手动完成AGV与充电器之间的电器连接，然后实施充电，完成后也是人工去脱离连接电路，恢复工作状态。
手动充电AGV的特点是安全可靠，简单易行，但需要专人看管，浪费人力，而且自动化程度降低。
常用于自动化程度要求不是很高，车少人多，标准工作制的场合，如白天上班8小时使用AGV，下班休息时让AGV充电
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