智能仓储行业AGV研究

智能仓储行业AGV研究

朱展超

杭叉集团股份有限公司        浙江省杭州市310000  浙江杭叉智能科技有限公司    浙江省杭州市310000

摘要：

随着科技的不断发展，自动导引车（AGV）技术在物流领域得到了广泛应用。智能仓储行业AGV研究。AGV是自动导引运输车（Automated Guided Vehicle）的英文缩写。指装备有电磁学或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径形式，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，AGV是轮式移动机器人的特殊应用。

关键字：

AGV技术、物资智能化、智能仓储、物流效率、系统设计

引言

AGV是一种以电池为动力，装有非接触导引装置的无人驾驶车辆，其主要功能表现为能在计算机监控下，按路径规划和作业要求，精确地行走并停靠到指定地点，完成一系列作业功能。

AGV可广泛应用于机械、电子、化工、冶金、邮电、汽车、机场、码头、造纸、烟草、家电、医药、食品、商业、银行、出版印刷、国防等行业。

在工业4.0的背景下，通过引进AGV动态物流系统、改变现有人工分拣、人工搬运模式，可有效实现分拣中心物流自动化。

一、AGV基本结构

（一）AGV的硬件组成

1.车载控制器、导航模块、电池模块、障碍物探测模块、报警模块、充电模块、通讯模块、行驶机构。
2.响应上位机控系统指令，在工作区域内行走、停止、移动搬运货架或其他负载。

（二）AGV的软件组成

1.控制系统软件
2.通过WIFI或其他传输链路，控制AGV动作。主要控制功能包括：地图管理、路径导航、路径规划、AGV导引控制、资助充电控制、交通管理、任务分配、报警信息管理等。

二、AGV的主要导引方式

（1）电磁导引

1.电磁导引是较为传统的导引方式之一，目前仍被许多系统采用，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的导引。、

2.电磁导引主要优点是引线隐蔽，不容易污染和破话、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。

（2）磁带导引

1.磁带导引技术与电磁导引相近，用在路面上贴磁带代替在地面下埋设金属线，通过磁感应信号实现导引。

2.磁带导引灵活性比较好，改变或扩充路径比较容易，磁带铺设也相对简单，但此导引方式易受环路周围金属物质的干扰，由于磁带外露，易被污染难以避免机械损伤，因此导引的可靠性受外界因素影响较大，适合环境条件较好，地面无金属物质干扰的场合。

（3）惯性导引

1.惯性导引是在AGV上安装陀螺仪，在行驶区域地面上安装定位块，AGV可通过对陀螺仪偏差信号与行走距离编码器的综合计算，及地面定位块信号的比较矫正来正确确定自身的位置和方向，从而实现导引。

2.此项技术在航天和军事上较早运用，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。

（4）激光导引

1.激光导引有两种模式：一种是在AGV行驶路径的周围安装位置精确的激光发射板，AGV通过发射激光束，同时菜鸡由反射板发射的激光束，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的导引。

2.另一种是自然导引，通过激光测距，结合SLAM算法简历小车的整套行驶路径地图，不需要任何辅助材料，柔性化程度更高，适用于全局部署！

3.激光导引最大的优点是定位精确，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，其缺点是，制造成本高，对环境要求相对较高（光线，地面要求，能见度等）。

（5） 视觉导引

视觉导引有两种：一种是，利用摄像头实时采集行驶路径周围环境的图像信息，并与已建立的运行路径周围环境图像数据库中的信息进行比较，实现对AGV的控制。

另一种是，机遇二维码的图像识别方法，利用摄像头扫描地面二维码，通过扫码定位技术实现路径导航。

（6）关于SLAM

1.SLAM指的是机器人在自身位置不确定的条件下，在完全未知环境中创建地图，同时利用地图进行自主定位和导航。

2.SLAM问题可以面数为：机器人在未知环境中从一个未知位置开始移动，在移动过程中根据位置估计和传感器数据进行自身定位，同时建造增量式地图。

定位：机器人必须知道自己在环境中的位置。

建图：机器人必须记录环境中的特征位置。

SLAM：机器人在定位的同时建立环境地图，其基本原理是通过概率统计的方法，进行多特征匹配来达到定位和减少定位误差的。

三、驱动方式介绍

（一）单轮驱动

（二）差速驱动

（三）全方位驱动

麦克纳姆轮：这种全方位移动方式是基于一个有许多位于机轮周边的轮轴的中心轮的原理上，这些成角度的周边轮轴把一部分的机轮转向力转化到一个机轮法向力上面。

麦克纳姆轮的原理
依靠各自机轮的方向和速度，这些力的最终合成在任何要求的方向上产生一个合力矢量，从而保证了这个平台在最终的合力矢量的方向上能自由地移动，而不改变机轮自身的方向。在它的轮缘上斜向分布着许多小滚子，故轮子可以横向滑移。小滚子的母线很特殊，当轮子绕着固定的轮心轴转动时，各个小滚子的包络线为圆柱面，所以改轮能够连续地向前滚动。麦克纳姆轮结构紧凑，运动灵活，是很成功的一种全方位轮。有4个这种新型轮子进行组合，可以更灵活方便的实现全方位移动功能。

四、AGV的控制系统

（一）磁导航AGV控制系统
车载控制系统通过对磁导航传感器、RFID地标传感器、漫反射式红外检测传感器、碰撞胶条、面板控制按钮等信号的菜鸡，经过编写好的算法程序计算处理，控制驱动单元、装卸机构。显示屏等执行机构，实现AGV的导航控制、导引控制、装卸控制。

（二）站点号自动识别（RFID）
RFID系统是一种具有广泛应用前景的自动识别系统。基本的射频识别系统由RFID电子标签和读写器构成，电子标签的存储容量高达32K bits。根据射频工作的频段和应用场合的不同，RFID能够识别从几厘米到几十米范围内的电子标签，并且能在运动中实时读取。采用在AGV路径旁放置非接触射频卡，由车载射频卡读卡器实时读取射频卡中存储的加减速、路径编号、工位编号、仓库编号、等待时间等大量信息，能够很好地解决视觉识别特征所带来的实时性，多义性问题。

五．AGV安全系统

AGV的安全系统既要实现对AGV的保护，又要实现对人，或对其它地面设备的保护。其安全保护方法可归纳为两类：接触式和非接触式两种保护系统。

（1）接触式避障系统

（2）非接触式避障系统

目前常见的主要有视觉传感器、激光传感器、红外传感器、超声波传感器等。

1.红外

一般的红外测距都是采用三角测距的原理，红外发射器按照一定角度发射红外光束，遇到物体之后，光会反向回来，检测到反射光之后，通过结构上的几何三角关系，就可以计算出物体距离D。

2.激光

激光测距传感器利用激光来测量到被测物体的距离或者被测物体的位移等参数。比较常用的测距方法是由脉冲激光器发出持续时间极短的脉冲激光，经过待测距离厚射到被测目标，回波返回，由光电探测器接收。根据主波信号和回波信号之间的间隔，即激光脉冲从激光器到被测目标之间的往返时间，就可以算出待测目标的距离。由于光速很快，是的在测小距离时光束往返时间极短，因此这种方法不适合测量精度要求很高的距离，一般若要求精度非常高，常用三角法，相位法等。

（3）安全系统

采用激光障碍物传感器和雷达扫描仪组成安全防护装置，确保运行安全。规定范围内检测到障碍物体进入危险区域时AGV自动停车，障碍物移走后自动恢复运行。

AGV小车前面设有接触式传感器——保险杠，当保险杠与障碍物发生碰撞，AGV会停车保护，障碍物移走后自动恢复运行。

AGV小车具有离线保护、偏离轨道自动纠正功能。

参考文献

[1] 刘继云, 沈勇, & 张宏宇. (2021). 基于AGV技术的物流仓库智能化研究与应用. 物流工程与管理, 43(2), 1-8.

[2] 吴明翔, 范玉春, & 孔祥明. (2020). 基于AGV技术的物流仓库智能化系统设计与应用研究. 现代制造工程, 29(2), 21-26.