AGV结构导航研究报告

一、AGV小车的价格原因二、AGV、LGV、AGC名词解释AGV---AutomatedGuidedVehicle是自动导引车（移动机器人）统称AGC---AutomatedGuidedCartAGC是源于日本的简易型AGV技术，特点简易、合用，多用于料箱托运LGV---laserGuidedVehicle激光导航自动导引车，是AGV一种一般来说，AGV价格取决多种原因，国内外价格差距很大，那么我们不妨以欧美、日本、中国为代表，对AGV价格取决原因以及未来发展方向做某些探讨。

在欧美，一台激光导引的后叉式AGV的单机价格约为120万人民币左右，相称于3.5个工人一年的工资费用，考虑到工人优厚福利待遇、社会保险及休假时间，AGV使用成本与工人相称，这也是AGV在欧美大量应用原因。

此外，欧美AGV技术比较成熟可靠，单机载荷从50公斤到100吨不等，驱动系统最多可到达16个同步控制，系统价格从100万人民币到1000万人民币不等，高昂的价格及售后服务费用是欧美这些AGV厂家很难在中国推广应用重要原因。

在日本，AGV变异了分支，我们称为AGC（AGC－AutomatedGuidedCart），它实际完全结合简朴的生产应用场所，单一的途径、固定的流程，AGC只是用来进行搬运。在导引方面，只采用简易的磁带导引方式，没有电子地图，没有精定位，没有上位机调度等等。由于日本的基础工业发达，生产企业可认为AGC配置上几乎简朴得不能再简朴的功能器件，使AGC的成本几乎降到了极限（单车价格在10万人民币左右）。该技术追求的是简朴实用，竭力让顾客在最短的时间内收回投资成本，此类AGV在日本和中国台湾应用十分广泛，近五年来，国内的某些企业也大规模地采用了，但普遍反应是故障率高、零部件寿命短等问题。

在中国，伴随我国各行各业自动化生产进步，对AGV系统的应用需求越来越大。靠人口红利优势保持经济发展时代已经一去不复返了，企业面对人力成本的提高唯一措施是提高有效劳动生产力，也就是提高生产自动化的程度，AGV作为目前最柔性的自动化运送设备就有着广阔的市场。国内AGV价格受行走模式、移载方式、充电方式、载荷、导航方式等影响，价格由十几万到一百多万不等。目前从技术角度讲，中国AGV市场正朝着开放式的构造通用器件与平台、分布式总线构造、重载AGV、电机的交流化、室外移动机器人的应用等趋势发展。

AGV的驱动方式有哪些单驱动：用于三轮车型：一种驱动兼转向轮，两个固定从动轮（分布在车体轴线的两边）。这种车型可此前进、后退、左右转弯（转角不不小于90°）。因三轮构造的抓地性好，对地表面规定一般，合用于广泛的环境和场所。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），一种（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。这种车型可此前进、后退、左右转弯（转角不小于90°）、原地自旋，转弯的适应性比单驱动强。若是三轮车型，对地表面的合用性和单驱动类似。若是四轮车型，因轻易导致其中某一种轮悬空而影响导航，故对地表面平整度规定苛刻，合用范围受到一定限制。双驱动

用于四轮车型：两个驱动兼转向轮，两个从动自由轮。这种车型可此前进、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，合用于狭窄通道或对作业方向有尤其规定的环境和场所。缺陷和差速驱动的四轮车型类似，对地表面平整度规定苛刻，合用范围受到一定限制；此外，构造复杂，成本较高。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。这种车型可此前进、后退、全方位行驶。应用于重载行业输送，构造复杂，成本较高。四、AGV的长处（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有关信息，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——将辅料送至对应地点。（2）充电自动化：当AGV小车的电量即将耗尽时，它会向系统发出祈求指令，祈求充电（一般技术人员会事先设置好一种值），在系统容许后自动到充电的地方"排队"充电。此外，AGV小车的电池寿命很长（以上），并且每充电15分钟可工作4h左右。（3）电池能耗计算：假定采用2块12伏100Ah电池串联构成电池组为小车供电。当电机在24伏电压作用下单机功率150W时，工作电流6.25A,电池理论持续放电时间为16小时。按电池剩余50%的电量开始重新充电，计算出电池实际可持续放电时间为8小时。AGV电池合计充电寿命：选配的铅酸电池为国外名牌产品，其出厂标定充电次数为1000-1200次，从其下限估算，从放电50%的状态开始重新充电，反复充放电的次数为1000次。（4）美观，提高欣赏度，从而提高企业的形象。（5）以便，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。五、AGV的发展历史AGV饰演物料运送的角色已经50数年了。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送货品。到上世纪五十年代末到六十年代初期时，已经有多种类型的牵引式AGV用于工厂和仓库。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。通过一种叫做"地面控制器"的设备打开或关闭导线中的频率，从而指导AGV沿着预定的途径行驶。20世纪80年代末期，无线式导引技术引入到AGV系统中，例如运用激光和惯性进行导引，这样提高了AGV系统的灵活性和精确性，并且，当需要修改途径时，也不必改动地面或中断生产。这些导引方式的引入，使得导引方式愈加多样化了。从20世纪80年代以来，自动导引运送车（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妆备不可缺乏的重要构成部分。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，已经到达原则化、系列化、流水线生产的程度。在我国，伴随物流系统的迅速发展，AGV的应用范围也在不停扩展，怎样可以开发出可以满足顾客各方面需求（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。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，此类技术追求AGV的自动化，几乎完全不需要人工的干预，途径规划和生产流程复杂多变，可以运用在几乎所有的搬运场所。这些AGV功能完善，技术先进；同步为了可以采用模块化设计，减少设计成本，提高批量生产的原则，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：多种驱动模式，多种导引方式，多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称。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），该技术追求的是简朴实用，竭力让顾客在最短的时间内收回投资成本，此类AGV在日本和台湾企业应用十分广泛，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朴的生产应用场所（单一的途径，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生产企业可认为其配置上几乎简朴得不能再简朴的功能器件，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，抵到达应用的顶峰。由于该产品技术门槛较低，目前国内已经有多家企业可生产此类产品。六、AGV控制系统简介系统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（上位）控制系统指AGV系统的固定设备，重要负责任务分派，车辆调度，途径（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。地面控制系统：AGV地面控制系统（StationarySystem）即AGV上位控制系统，是AGV系统的关键。重要功能：对AGV系统（AGVS）中的多台AGV单机进行任务分派，车辆管理，交通管理，通讯管理等。任务管理：任务管理类似计算机操作系统的进程管理，它提供对AGV地面控制程序的解释执行环境；提供根据任务优先级和启动时间的调度运行；提供对任务的多种操作如启动、停止、取消等。车辆管理：车辆管理是AGV管理的关键模块，它根据物料搬运任务的祈求，分派调度AGV执行任务，根据AGV行走时间最短原则，计算AGV的最短行走途径，并控制指挥AGV的行走过程，及时下达装卸货和充电命令。交通管理：根据AGV的物理尺寸大小、运行状态和途径状况，提供AGV互相自动避让的措施，同步防止车辆互相等待的死锁措施和出现死锁的解除措施；AGV的交通管理重要有行走段分派和死锁汇报功能。通讯管理：通信管理提供AGV地面控制系统与AGV单机、地面监控系统、地面IO设备、车辆仿真系统及上位计算机的通信功能。和AGV间的通信使用无线电通信方式，需要建立一种无线网络，AGV只和地面系统进行双向通信，AGV间不进行通信，地面控制系统采用轮询方式和多台AGV通信；与地面监控系统、车辆仿真系统、上位计算机的通信使用TCP/IP通信。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，途径选择，车辆驱动，装卸操作等功能。导航（Navigation）：AGV单机通过自身装备的导航器件测量并计算出所在全局坐标中的位置和航向。导引（Guidance）：AGV单机根据目前的位置、航向及预先设定的理论轨迹来计算下个周期的速度值和转向角度值即，AGV运动的命令值。途径选择（Searching）：AGV单机根据上位系统的指令，通过计算，预先选择即将运行的途径，并将成果报送上位控制系统，能否运行由上位系统根据其他AGV所在的位置统一调配。AGV单机行走的途径是根据实际工作条件设计的，它有若干"段"（Segment）构成。每一"段"都指明了该段的起始点、终止点，以及AGV在该段的行驶速度和转向等信息。AGV单机根据导引（Guidance）的计算成果和途径选择信息，通过伺服器件控制车辆运行。导航/导引系统AGV之因此可以实现无人驾驶，导航和导引对其起到了至关重要的作用，伴随技术的发展，目前可以用于AGV的导航/导引技术重要有如下几种：1直接坐标（CartesianGuidance）

用定位块将AGV的行驶区域提成若干坐标小区域，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，其长处是可以实现途径的修改，导引的可靠性好，对环境无尤其规定。缺陷是地面测量安装复杂，工作量大，导引精度和定位精度较低，且无法满足复杂途径的规定。2电磁导引（WireGuidance）

电磁导引是较为老式的导引方式之一，目前仍被许多系统采用，它是在AGV的行驶途径上埋设金属线，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。其重要长处是引线隐蔽，不易污染和破损，导引原理简朴而可靠，便于控制和通讯，对声光无干扰，制导致本较低。缺陷是途径难以更改扩展，对复杂途径的局限性大。3磁带导引（MagneticTapeGuidance）

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，其灵活性比很好，变化或扩充途径较轻易，磁带铺设简朴易行，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。4光学导引（OpticalGuidance）在AGV的行驶途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朴处理而实现导引，其灵活性比很好，地面路线设置简朴易行，但对色带的污染和机械磨损十分敏感，对环境规定过高，导引可靠性较差，精度较低。5激光导航（LaserNavigation）激光导引是在AGV行驶途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，同步采集由反射板反射的激光束，来确定其目前的位置和航向，并通过持续的三角几何运算来实现AGV的导引。此项技术最大的长处是，AGV定位精确；地面无需其他定位设施；行驶途径可灵活多变，可以适合多种现场环境，它是目前国外许多AGV生产厂家优先采用的先进导引方式；缺陷是制导致本高，对环境规定较相对苛刻（外界光线，地面规定，能见度规定等），不适合室外（尤其是易受雨、雪、雾的影响）。6惯性导航（InertialNavigation）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，其重要长处是技术先进，较之有线导引，地面处理工作量小，途径灵活性强。其缺陷是制导致本较高，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亲密有关。7视觉导航（VisualNavigation）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，目前尚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愈加完美，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愈加完美。8GPS（全球定位系统）导航（GlobalPositionSystem）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，一般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原因。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，但地面设施的制导致本是一般顾客无法接受的。总结阐明首先，给大家两个英文单词Navigation（导航），Guidance（导引），这两个单词的意思是不一样样的。导航是指确定自身的位置及航向；而导引是根据目前的位置、航向及理论轨迹来计算下个周期的速度值和转向角度值。有了这个概念后，我们分析一下磁带导引、电磁导引或其他形式的"有线"导引。他们都只能称为导引，而不叫导航。由于，这些导引方式只需AGV的相对位置，而与全局坐标无关！这也是为何此类导引的AGV相对简朴的原因：不需要复杂的导航计算（Dead-reckoning），甚至不需要导引计算，只需根据传感器的差分信号进行简朴的转向控制。提议朋友们，不再说磁导航，而是叫磁带导引（MagneticTapeGuidance）和电磁导引也称线导（WireGuidance）。AGV的导航/导引技术多种多样，不一样的场所可采用不一样的导引技术。单一的导引技术无法覆盖所有的应用：例如在有叉车行驶的场所我们就不适宜选用磁带导引，可选用将导引线埋入地下的电磁导引；在由于工艺需要，途径需要常常变化的场所，可考虑激光导引；在途径复杂的场所应尽量考虑"无线"方式（激光，陀螺），由于"有线"模式，只能是真正地理意义上的"路"，而"无线"模式的途径是虚拟的，可以重叠，交叉，可以乱得象一团麻，而虽然这样，AGV的运行在系统的调度下也是有序的，途径的选择也是最优的，所谓"条条大路通罗马"。AGV就能象汽车同样，在受到前方车辆阻挡时还可以找到其他的途径，从而提高AGV系统的作业效率。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，可以沿规定的导引途径行驶，具有安全保护以及多种移载功能的运送车，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，或运用电磁轨道(electromagneticpath-followingsystem)来设置其行进路线，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。AGV以轮式移动为特性，较之步行、爬行或其他非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、构造简朴、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，最能充足地体现其自动性和柔性，实现高效、经济、灵活的无人化生产。七、装配式AGV重要技术参数、图片表1：序号名称参数备注1AGV驱动方式双舵轮驱动2行走方式全方位3AGV额定负载能力2800kg4最大速度直线36m／min，转弯25m／min5工作速度直线30m／min，转弯20m／min6AGV自重4500KG7防碰装置运动方向接触式保险杠8自动跟踪精度±10mm9自动导航精度±10mm10停车精度±5mm11举升额定负载1000KG12举升最大行程1020mm13全方位滑动平台X±125mm；Y±50mm；旋转±2度14载人提高机举升行程800mm15载人提高机举升负载300kg16车体外形尺寸4800mm×mm×800mm／1820mm表2：序号名称参数备注1AGV驱动方式单舵轮驱动2行走方式前进、转弯3AGV额定负载能力1300kg4最大速度直线36m／min，转弯25m／min5工作速度直线30m／min，转弯20m／min6AGV自重1800KG7防碰装置运动方向激光区域扫描传感器+接触式保险杠8自动导航精度±10mm9停车精度±5mm10举升最大行程500mm11提高机举升负载1300kg12车体外形尺寸2800mm×1200mm×1600mm八、叉车式LGV重要技术参数、图片叉车LGV表3：序号名称参数备注1AGV驱动方式单舵轮驱动2行走方式前进、后退、转弯3导航方式激光导航4AGV额定负载能力1300kg5最大速度直线60m／min，转弯25m／min6工作速度直线45m／min，转弯20m／min7AGV自重1000KG8防碰装置运动方向激光区域扫描传感器9自动导航精度±10mm10停车精度±5mm重要技术参数：通讯方式：LGV控制台与LGV间采用无线局域网通讯互换信息。

LGV导航方式：激光导航

LGV驱动方式：单舵轮直流伺服驱动

运动方向：前进，后退，转弯

负载能力：1000Kg

LGV自重：800Kg

最大速度：60m/min（直线）

工作速度：50m/min（直线），15m/min（弯道）

导航精度：±10mm

停车精度：±5mm

转弯半径：1.5m（最小）

工作时间：24小时

充电方式：自动充电

电池