AGV导航技术研究现状的探讨★

陈媛媛， 陈 菁， 张守兴

（1.海口经济学院， 海南 海口 571100； 2.青岛理工大学琴岛学院， 山东 青岛 266000）

引言

AGV（Automated Guided Vehicle）自动引导小车，是一个集光、电、机等多种功能于一体的综合系统，融合了多种先进控制理论及电子信息等先进技术，具有智能化、柔性化、数字化、网络化和信息化等众多特点[1-2]，可满足现代生产对物流系统、生产车间自动搬运作业的高要求。随着我国各制造业加快转型升级，《中国制造2025》战略的全面推进，自动化生产也逐渐被企业重视与应用，电商平台的飞速发展以及企业向现代制造业的转变加速，对AGV技术要求也越来越高，相关企业也在积极推动AGV导航技术的研究和创新，以适应瞬息变化的市场需要，推动着工业4.0的发展进程[3]。

1 AGV自动导引小车概述

AGV是一种装备独立电源、特种轮式搬运机器人。硬件配置有光、电等相关自动导引装置，可以对小车进行独立编程，以控制其自动停车，同时也配备安全保护装置，可以按照预设的导引路径行驶，具有安全移栽功能。能配合整体物流系统实现货物的自动传输和运输，最终实现工业应用中无人驾驶的运输。

2AGV导航技术特点

AGV的主要动力来源为电池，其导航功能主要在于配备了独立寻址系统及非接触导向装置。随着生产条件日益现代化，生产规模不断扩大，劳动强度越来越大，劳动生产率要求越来越高，企业对工作效率要求也越来越高，自动导航技术应运而生。AGV最早出现在20世纪50年代，广泛应用于工厂自动化生产线、仓储物流、机场和港口中的传送[4-5]。早期的AGV只是完成简单的拉卸货并结合人工进行半人工物流配送，但随着车载计算机软硬件技术的发展，现代的AGV是24 h不间断地按照最安全、快捷的路线执行任务[6]。因此与传统的人工、半人工的物料搬运方式相比较，AGV在提高企业生产自动化水平和工作效率，改善工人的工作环境及安全性等方面具有明显的优势，有效解放了劳动生产力，降低了生产及运输的危险性，推进了企业现代化、标准化、规范化和信息化。AGV技术优点主要体现在以下几个方面：

1）采用AGV技术可以非常方便地与其他物流系统实现自动连接、工作站之间的物料跟踪、生产线及库管系统的实时信息维护等。

2）采用AGV技术可以减少物流操作人员及非直接劳动力的工作强度，降低生产成本，提高劳动生产率。

3）节省生产成本。使用AGV运输物料，可以按照既定的路线行驶，具有自动避障功能，不易于其他设备碰撞，减少了企业维护成本。一般企业在采用了AGV技术后2～3年即可收回成本。

4）可靠性高，节约能源保护环境。AGV系统有若干台小车组成，可以在不影响生产率的情况下保持系统的高度稳定性和可靠性。由于其充电和驱动系统能耗低、噪音低、能量利用率较高，既节约能源又保护环境。

3AGV导航技术研究现状

研究显示，AGV的核心在于定位和导航。AGV定位技术关键在于通过传感器接收来自外部的信息并自我反馈，而导航技术的关键是如何按照既定的寻迹路线自主运动。目前，AGV主要的定位导航方式包括：磁导航技术、GPS导航技术、惯性导航技术、视觉导航技术和激光导航技术等多种导航技术[7]。

3.1 磁导航技术

磁导航技术是以铁氧（磁体）与树脂组成的磁带作为AGV实时的位置信息，AGV通过对感应到的磁性位置信息换算成AGV实时位置以实现AGV的跟踪导航。这种导航的优点是现场施工简单，且比较容易改变路径，缺点是磁带易被环境污染，极易受外界环境及路线复杂性的限制，适于环境较好且路径简单的条件。

3.2 惯性导航技术

惯性导航技术是一种无轨的导航方式，通过采用高精度的传感设备检测AGV在局部坐标下的位置信息，根据参考点测定AGV的行驶距离来确定其当前位置，并通过与已知的规定路线进行比较，从而实现AGV的自动导引[8]。单纯的惯性导航技术难度很大，因此大部分惯性导航技术都需要采用其他辅助设备进行组合。惯性导航技术的优点较之磁导航技术，AVG路径灵活性更好，定位准确性好，适于复杂路线及环境，其缺点是高精度传感器成本较高。

3.3 GPS导航技术

GPS导航具有全球、全天候的导航能力，基本原理为依据测量卫星到用户接收机之间的距离进行定位，具有精度高、效率高、功能多及应用广等特点。但因其在数据测试时容易受很多因素影响，而导致信号受到干扰，故在作为导航系统时经常和其他导航方式一起使用。

3.4 视觉导航技术

视觉导航技术是将视觉图像经过相关技术的处理而获取运动物体的位置和空间信息，涉及图像处理、机器视觉和计算机视觉等技术领域。视觉导航的路径识别具有精度高、灵活性广、探测范围宽等优点，但是由于车载计算机工作具有较为明显的延迟问题，所以在实用性方面与其他导航技术相比仍存在一定差距。

3.5 激光导航技术

激光导航技术适用于视线不好的环境场所，主要工作原理是通过安装激光反射板，在进行激光扫描时，采集由反射板反射的激光束，从而确定位置和航向。具有精度高、操作简单、灵活性强、抗干扰能力好等特点，但由于其制造成本高，易受大气及外界环境影响。

总之当前的AGV市场属于百花齐放、百家争鸣但同质化竞争严重的状态。随着市场竞争愈发激烈，电商平台、制造业以及一些新兴行业等对智慧物流有着更加强烈的市场需求，这就要求AGV导航技术不断发展创新，寻求更大突破。比如一些新兴物流机器人企业以及物流系统集成商等在AGV技术领域不断发力，积极推动AGV导航技术的研发与创新。

4 结语

随着我国现代化生产步伐的加快，各个行业对AGV技术的研究与日俱增，虽然我国AGV技术起步晚，但在科技创新、全民创新的大环境下，AGV技术朝着更加宽广的方向发展。国内一些大型制造企业已实现了向现代制造业的蜕变。现如今科学技术朝着信息化、智能化的方向发展，我国AGV技术的发展也面临着智能化程度的挑战。因此，加大对AGV技术研发力度，例如对AGV的定位、导航等关键技术的研究，来解决现存精度对AGV技术的影响，将对人力解放、成本节约、生产效率提升以及物流质量的可靠性等有着积极推进作用。