中国自动导引车系统AGV技术与应用十年回顾与展望

1、中国自动导引车系统AGV技术与 应用十年回顾与展望中国自动导引车系统技术与应用十年回顾与展望选自物流技术与应用自动导引车系统的英文全文是AutomaticGuided Vehicle System,缩写是 AGVS。AGV是集光、机、电技术于一体的高科技产品，随着 电子器件和控制技术的发展，AGV的技术也不 断的提高，而且许多新技术都应用到AGV或AGVS上。激光技术的应用使AGV实现虚拟路 径的导航和安全保护；无线局域网的应用使AGV的调度实时性更强，是AGV调度技术的一 场革命；现场总线的应用使AGV的可靠性和可 维护性得到提高；RFID的应用使AGV与地面 系统的信息交互量更大，自适应性

2、更强。国外AGV的发展源于20世纪50年代，最 早是英国人首先开发出电磁导航的简易AGVSO 60-70年代，AGV开始用于柔性生产线和汽车 的装配线上，同时瑞典NDC公司开发了 AGV 的第一代控制器。到80年代中期，欧洲的AGV 保有量达到了 4000台左右。到了 90年代初,瑞典NDC公司开发出了第四代的激光导引AGV系统，同时荷兰的FROG推出了网格导航技术。2000年比利时的EGEMIN开发了复合导 购了 NDC公式）推出了基于总线开放结构的航技术，2004年美DANAHER MOTION（收AGVS控制系统NDC8。中国AGV的发展起步比较晚，1976年，北 京起重运输机械研究所研

3、制出了第一台AGV样 机。1988年邮电部北京邮政规划院开发了邮政 分拣用的AGV系统，当时在国内引起很大的轰 动。中科院沈阳自动化所从1985年开始一直从 事AGV的基础研究，获得了大量的基础数据和 研究成果。在1991年前该所做了两轮的AGV 样机，为以后的产品化奠定了基础。1991年中 科院沈阳自动化所/沈阳新松机器人自动化股份 有限公司开发了用于汽车动态装配的AGV系 统，并获得了中科院科技进步二等奖和国家科技 进步三等奖。国内的部分高校也对AGV的相关 技术问题进行了研究，并取得了一定的成果。从 1991年到1996年，这5年时间应该是中国AGV 发展的最困难的时期。由于技术条件的限

4、制，首内用户对AGV缺乏认识,项目几乎没有;另外一些项目做失败了，一些项目被拆除，这些 对中国的AGV行业是一个沉重的打击。这段时 间好多单位从事AGV项目的技术人员纷纷改 行，相当于AGV行业的黎明前的黑暗。黑暗过去了，必将是黎明的到来。1.AGV的十年发展历程经过了 1991年到1996年的所谓黑暗阶段, 从1996年开始，中国的AGV行业又开始活跃 起来。讲到AGV发展的十年历史，必然从两个 层面来叙述：自主研发和引进技术。这两个层面 代表着AGV发展的两股势力，它们相辅相成, 都得到了很大的发展，未来也将是这两股力量协 调发展，共同提高。概括起来，自19962006年，这十年的发展 历

5、程可以分为三个阶段:技术研发和引进消化阶段(19962000)|大面积的工程实施和现场经验的积累阶段 (2001-2003)新行业的拓展阶段(20042006)(1)技术研发和引进消化阶段(19962000 )自主研发经过了所谓的19911996年的黑暗阶段，好 多研究单位放弃了 AGV的研发工作，比如当时 的北京起重所、大连组合机床研究所和北京邮政 规划院等。像中科院沈阳自动化所和一些高校在 “863”计划和其他渠道的支持下，从移动机器人 的角度接着对AGV相关技术进行研究。由于工程项目比较少，在这段时间里，中科 院沈阳自动化所对AGV的基础理论进行了更深 层次的研究和试验验证,对导航方法、

6、轮系结构、控制算法等进行研究和验证，取得了许多关键的 数据，为下一步的工程化奠定了坚实的基础。1996年，中科院沈阳自动化所完成了出口韩 国三星航空的AGV项目，当时的AGV控制器 还是8088系列的CPU,也是最后一批应用8088 系列CPU的项目。从1996年中期开始，AGV 控制器都升级到了 80486档次的CPUo1996年，中科院沈阳自动化所首先将无线局 域网应用到了 AGVS的通讯系统，在世界上也 是最早应用无线局域网的公司之一。无线局域网 的应用是AGVS调度系统的一场革命，大大提 高了 AGVS系统调度的实时性，提高了 AGVS 系统的效率。1996年，中科院沈阳自动化所完成了

7、磁导航 AGV的开发，并将磁导航技术应用到柳微的 AGVS项目中。1998年，中科院沈阳自动化开发出了基于磁 导航技术的全方位的AGV装配系统，并将该系统用于一汽轿车厂的总装车间。19962000年，长春吉大易飞智能车辆有限 责任公司先后开发了基于视觉导航的AGV原型 车和用于柔性生产的AGV系统。技术引进1996年，玉溪卷烟厂引进了 52台韩国三星 电磁导引的AGV,算得上国内采用最多的AGV 系统。由于受到技术条件的限制，如电池技术、 通讯技术等，才需要这么多的AGVo如果采用 现有的技术，绝对不需要那么多台AGV,后来 的技术改造也证明了这一点。同年，昆明船舶设备集团成为NDC的合作伙

8、伴，全面引进了 AGV技术，并将该技术用于红 河卷烟厂的技术改造。昆明船舶设备集团的技术 人员经过不到三年的艰苦努力，完全掌握和消化 了引进的AGV技术，顺利完成了工程项目，得 到用户的好评，同时开发了几个型号的AGV产 品。这段时间，国内的几家烟厂引进了国外全套 的物流自动化系统，在系统中同时引进了 AGV 系统,主要是SWISSLOG公司集成的ROCLA 的AGV产品和日本大福的AGV系统。(2)大面积的工程实施和现场经验的积累阶段(20012003)自主研发AGV毕竟是一个比较新的产品，人们对它的 认识需要时间。经过一段时间的运行和深入的研 发，AGV的作用与可靠性得到用户的认可。沈 阳

9、新松机器人自动化股份有限公司(2000年注 册，前身是中科院沈阳自动化所)开始在汽车行 业大规模推广使用AGVo因为AGVS是一个工 程项目，在工程中积累了丰富的经验，再将这些 经验应用到AGV技术的研发上，使AGV的性 能更贴近用户的需求，系统的可靠性更高。沈阳 新松机器人自动化股份有限公司在汽车总装和 零部件行业取得了骄人的业绩。2001 -2003年，在自主研发方面又出现了上海 富洋科技发展有限公司。该公司依托高校的技术 和自身在报纸印刷行业的影响，开发了应用于报 业的、低成本的自动上纸AGV输送系统。这主 要是以电磁导引技术为主，结合纸库管理的 AGV自动输送系统。技术引进经过红河项目

10、的洗礼，昆明船舶设备集团公 司在烟草行业大力推广激光导引的AGVS,同时 也进行了大力度的宣传工作，使烟草行业由开始 认识到逐步认可了 AGV产品，开始大量使用 AGV,尤其是用于辅料的输送；同时昆明船舶设 备集团公司通过诸多项目的实施，积累了丰富的 经验，对产品不断优化，使AGV产品无论是外 观还是可靠性方面都得到了相当程度的提高。在 烟草行业，昆明船舶设备集团公司的业绩遥遥领 先。2003年,昆明船舶设备集团公司生产的AGV 数量已经超过了 100台，并举行了第100台AGV 的下线仪式。2003年，北京机科发展公司为了提高企业的 综合竞争力，引进了 NDC的AGV系统技术， 成为NDC的

11、合作伙伴。目前，北京机科发展公 司的AGV主要应用在金融行业。(3)新行业的拓展阶段(20042006)自主研发2004年，沈阳新松机器人自动化股份有限公 司开发出了自主知识产权的激光导引AGV系 统，填补了国内激光导引AGV的空白。同年, 该公司完成的AGV项目的订单中，AGV的数量 达到了 104台，主要应用在汽车总装和零部件的 装配行业。截止到2006年8月，沈阳新松机 器人自动化股份有限公司的AGV市场保有量已 经超过了 300台。在这段时间里，上海富洋科技 发展有限公司也完成了近10个AGV工程项目, 销售AGV的数量也在50-60台之间，在印刷行 业处于领先地位。昆明船舶设备集团公

12、司也在研 发具有自主产权的AGV系统，虽然应用的系统 不是很多，但是也迈出了自主研发的脚步。技术引进2004年底，沈阳新松机器人自动化股份有限 公司为了覆盖全AGV的产品面，依靠自己在汽 车行业的业绩和研发能力，成为NDC的全球战 略合作伙伴。北京的中邮科技也引进了 NDC的 技术，成为了 NDC的合作伙伴。2005年，太原 刚玉物流工程有限公司引进EGEMIN的AGV技 术，成为EGEMIN的国内合作伙伴。综上所述，国内无论是自主研发还是引进技 术，AGV的供应商已经有56家。对于中国的 客户来讲,AGV还是一个奢侈品，能够采购AGV 的企业都是高端客户，AGV的供应商要想在AGV市场占有一

13、席之地，避免价格战，就必须 拓展新的行业领域，引导消费者。2004年，ROCLA为了拓展中国的市场和为 以前的用户提供更好的服务，在上海设立了分支 机构。ROCLA是NDC的合作伙伴，在欧洲是最大的AGV供应商，该公司在重载AGV方面 具有相当的优势和业绩。韩国的SMC也是NDC 的合作伙伴，在韩国也是最大的AGV和自动化 物流系统的供应商，为了在中国市场占有一席之 地，该公司在深圳成立了办事机构。SMC的业 务目前主要是面对韩资企业，最早引进的玉溪卷 烟厂的自动化物流系统项目SMC也参与了其中 的工作。2. AGV的市场需求分析AGV的市场目前主要是高端市场，主要有应 用在烟草、汽车制造、汽

14、车零部件、制药和报纸 印刷行业。AGV每年的需求量变化很大，2004年大约 有150台左右的需求量；2005年大概只有50 台左右；2006年预计不超过100台。市场需求 变化的幅度比较大，使AGV供应商很难适应市 场的波动，所以任何一家供应商都不能只做AGV单一产品，为了生存必须开展其他业务。总体来看，AGV的市场空间还是有的，但是 需要AGV供应商去开拓和引导。在国外，AGV 的使用非常普遍，主要原因是国外的人员成本太 高，使用AGV后可以很快收回成本。目前在国 内，由于劳动力成本还比较低，所以AGV的需 求不是很强烈，但是随着劳动力成本的提高，需 求量会逐渐增加。这就需要AGV供应商做更

15、深 一步的工作，将市场细分，并引导消费者采用AGV产品。同时，我国的AGV也可以进入国际 市场，毕竟我国的人员成本比欧洲和美洲便宜得 多，面临的主要问题是售后服务网络的建设问 题。3. AGV的技术发展AGV是技术含量比较高的产品,AGV技术是 集光、机、电、计算机和通讯等技术为一体的综 合性技术。AGV技术随着相关技术的发展而发展，不断采用新技术使AGV系统的性能不断提1=满足了人们对AGV的更高期望。AGV的技术发展表现在以下几个方面:|导航技术的发展导航技术是AGV的关键技术之一，导航方法 从最初的固定路径的电磁导航发展到半固定路 径的磁导航和光带导航，又发展到无路径的激光 导航和陀螺导

16、航，将来的发展趋势是无路径的视 觉导航技术。I通讯技术的发展通讯技术最早是伴随电磁导航的磁感应通讯 方式，接着就是定点光通讯和全局的光通讯，再 有就是无线的调制解调器，现在应用的是无线局 域网。无线局域网的带宽也从3M到54M,从802.11 到 802.11b 802.11go|供电技术的发展最早在AGV上使用的电池都是铅酸电池，这种电池由于充电时间比较长，只能是单班生产， 要实现双班或三班生产需要交换电池，用起来比 较麻烦。后来出现了银锦电池，这种电池可以大 电流充放电，充放电时间比可以达到1： 810。这样AGV可以实现24小时连续运行。由于在 银铭电池的生产过程中对环境的污染比较严重,

17、 所以人们开始研究无污染的银氢电池和锂电池, 目前已经有产品在AGV系统上试用。由于国外 对环保的要求较高，目前中国成了 AGV银镉电 池的最大的生产商之一。|驱动技术的发展从电机的角度来讲，从直流伺服电机发展到 交流伺服电机。直流伺服电机启动力矩大，需要 保养；而交流伺服电机噪音低，不需要保养。两 种电机各有优缺点，发展趋势还是交流电机要取 代直流电机。控制模式的发展最早的AGV基本都是速度环控制，控制的精度不是很高，安全性也不能完全满足要求。随着AGV技术的发展，AGV的控制模式都是位置环 控制，完全解决了速度环控制的不足问题。|控制系统结构的发展从控制器的结构看，早期的AGV控制器基本

18、都是集中式的结构，以控制器为中心向其他组件 辐射的结构，布线比较多，I/O设备的冗余度比 较大。新的控制器结构采用总线式的结构，布线 比较简单，系统很容易裁减，维护方便。另外需要提及的是AGV的标准化建设。由于AGV的市场形成比较晚，我国还没有AGV的正 式标准。各个AGV供应商分别参考日本标准或 欧洲标准，形成自己的企业标准。比如新松的标 准是Q/ZDH.J02.01-2003,目前新松正在起草 和申报国家标准。4.未来几年AGV的发展趋势AGV供应商的发展状况:目前，国内已有56家AGV供应商，各个AGV供应商都有自己的行业优势。比如，昆船 在烟草行业优势比较明显，新松在汽车和零部件 行业的优势比较大，机科发展在印钞行业比较领 先，上海富洋在报业行业有较多的业绩。因为国 内的AGV市场容量还比较小，所以AGV供应 商增加的可能性不会很大。每个供应商在自己的 优势行业继续保持现有的优势，同时必须开辟 些新的应用行业领域。为了避免价格战的发生, 各个AGV供应商必须寻找自己的差异化设计，