重載 AGV概念及范疇

重載型自動(dòng)導(dǎo)引車（AGV），是一種以電池或內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力、配備大功率電機(jī)、減速機(jī)及萬向驅(qū)動(dòng)輪實(shí)現(xiàn)靈活運(yùn)行，具有車速調(diào)節(jié)、升降補(bǔ)償、車輛制動(dòng)、全方位轉(zhuǎn)向、自由路徑規(guī)劃、自動(dòng)引導(dǎo)、在線快速充電、多車編組聯(lián)動(dòng)等功能， 同時(shí)可被集中調(diào)度管理的智能車輛。其工作流程是由人工手動(dòng)或自動(dòng)將貨物或工件裝載在 AGV 上，自動(dòng)行走到指定地點(diǎn)，再將貨物或工件卸下來的移動(dòng)運(yùn)輸工具， 可以應(yīng)用在許多固定的或不固定的運(yùn)輸場合。

重載型 AGV 的裝載能力一般為 10 噸~200 噸。根據(jù)用戶需求，動(dòng)力和執(zhí)行機(jī)構(gòu)形式、車輛長度、寬度、提升高度、驅(qū)動(dòng)能力、續(xù)航里程等性能參數(shù)均可按需設(shè)計(jì)。

按適用環(huán)境區(qū)分，AGV 可分為：室內(nèi)型和室外型。室內(nèi)型主要應(yīng)用于裝備制造、大件運(yùn)輸、造紙印刷、鋼鐵冶金、化工等領(lǐng)域；室外型主要應(yīng)用于采礦、港口、機(jī)場、煙草、軌道交通等領(lǐng)域。

AGV 的主要?jiǎng)恿碓窗ǎ簞?dòng)力電池、內(nèi)燃機(jī)和非接觸式供電等。其中動(dòng)力電池主要包括鉛酸蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰電池等類型。AGV 的輪系結(jié)構(gòu)包括：麥克納姆輪系、雙輪差動(dòng)輪系和全方位舵輪系等。AGV 的導(dǎo)引方式主要包括：電磁導(dǎo)航、磁導(dǎo)航、色帶導(dǎo)航、二維碼導(dǎo)航、激光導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航及多?；旌蠈?dǎo)航等。其運(yùn)行方式包括：單車獨(dú)立運(yùn)行和多車編組聯(lián)動(dòng)等。

國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

世界上 AGV 誕生于 1953 年，是由一輛牽引式拖拉機(jī)改造而成。從 AGV 誕生至今已經(jīng)有 60 余年。目前在世界上，AGV 已經(jīng)得到長足的發(fā)展， 主要的變化表現(xiàn)為 AGV 的引導(dǎo)方式和 AGV 的使用數(shù)量以及 AGV 的生產(chǎn)廠家數(shù)量。

當(dāng)前，物流行業(yè)規(guī)模正在以每年 40%的速度快速增長，卻依然是典型的勞動(dòng)密集型行業(yè)。隨著機(jī)器人技術(shù)迅速崛起，各行業(yè)掀起一股“機(jī)器換人”的熱潮， 而涉足物流領(lǐng)域的企業(yè)也紛紛投入先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)的研究。

傳統(tǒng)的物流行業(yè)嚴(yán)重依賴于人力，但近些年隨著電商企業(yè)迅速崛起，一些電商開始投入巨資自建高科技物流系統(tǒng)。例如網(wǎng)絡(luò)零售商亞馬遜，其在亞利桑那州的鳳凰城建立的物流中心面積完全能夠容納 28 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場地。整個(gè)倉儲(chǔ)系統(tǒng)里應(yīng)用了各種高科技產(chǎn)品，例如物流機(jī)器人、送貨無人機(jī)、大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能分揀技術(shù)等等。

目前，AGV 已經(jīng)成功應(yīng)用到汽車、煙草、醫(yī)藥、食品、化工、印刷、3C 電子、電商倉儲(chǔ)分揀、郵局、圖書館、港口、機(jī)場、危險(xiǎn)場所、特種行業(yè)以及各類型的制造業(yè)當(dāng)中。以汽車行業(yè)為例，AGV 在汽車行業(yè)的廣泛應(yīng)用，帶動(dòng)了汽車生產(chǎn)模式的的全新變革。隨著工業(yè)信息化的發(fā)展，汽車行業(yè)對制造設(shè)備的智能化需求不斷上升，AGV 能很好的適應(yīng)現(xiàn)代汽車制造技術(shù)柔性化、靈捷化、智能化、信息化的發(fā)展趨勢，使汽車裝配的生產(chǎn)組織、信息管理和物流技術(shù)等方面實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

國外發(fā)展現(xiàn)狀

AGV 技術(shù)發(fā)源于 20 世紀(jì) 50 年代的美國，因其優(yōu)異的性能和高效的運(yùn)行模式， 受到企業(yè)的普遍歡迎，很快便傳到歐洲。由于西方發(fā)達(dá)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，社會(huì)福利待遇明顯提升，因此，人工成本不斷增加，企業(yè)負(fù)擔(dān)連年上升，而這也就為AGV 的大量普及提供了基礎(chǔ)。

歐美的工業(yè)偏向于重工業(yè)，經(jīng)常會(huì)需要搬運(yùn)一些大型組件，因此，對于 AGV 的需求也基本上是重載類型，更加追求 AGV 的自動(dòng)化和智能化。同時(shí)，為了提高產(chǎn)能，歐美 AGV 產(chǎn)品普遍采用模塊化設(shè)計(jì)，采用大部件組裝的形式進(jìn)行生產(chǎn)，以降低生產(chǎn)成本，產(chǎn)品覆蓋面廣、功能強(qiáng)大；驅(qū)動(dòng)模式也多種多樣，導(dǎo)引方式、樣式各異，移載機(jī)構(gòu)也因各個(gè)行業(yè)需求不同而不同，產(chǎn)品的載重量可達(dá) 60 噸。目前， 一些高級(jí)重載 AGV 的承載能力已經(jīng)達(dá)到了 200 噸。用于自動(dòng)化集裝箱碼頭的重載AGV 型號(hào)，運(yùn)行速度已經(jīng)達(dá)到了 5m/s（18km/h），歐美正在發(fā)展的第 3 代 AGV產(chǎn)品，時(shí)速將達(dá)到 50km/h 以上。

國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國 AGV 發(fā)展始于上世紀(jì) 60 年代，雖然初期發(fā)展緩慢，但一直以來，國家都在不斷加大這一領(lǐng)域的投入。我國 AGV 市場并沒有出現(xiàn)像關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人那樣由幾大國外品牌把持的情況，這要?dú)w功于早期國內(nèi)一些有識(shí)之士和科研機(jī)構(gòu)的提前布局和技術(shù)探索。

近年來，在國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人需求量激增以及“中國制造 2025”、智慧物流等各項(xiàng)政策的引領(lǐng)下，我國 AGV 銷售量持續(xù)增長。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2013 年我國AGV 銷量為 2439 臺(tái)，2014 年上升至 3150 臺(tái)，同比增長 29.15%；2016 年銷量為6500 臺(tái)，同比增長 51.16%。2013~2016 年間，復(fù)合增長率達(dá) 38.64%，增幅較大的主要原因?yàn)殡娚虃}儲(chǔ) AGV 的使用和推廣以及戶外港口 AGV 等重載 AGV 的應(yīng)用。

2017 年，我國 AGV 市場銷量達(dá)到 12900 臺(tái)，預(yù)計(jì) 2018 年 AGV 銷量將超 1.8 萬臺(tái)，同比增長超 40%。2017 年增幅較大的主要原因是：新興行業(yè)（電商、快遞、新能源、醫(yī)療等）市場需求持續(xù)釋放，大批量采用 AGV 及 AGC 產(chǎn)品。在汽車、家電、煙草行業(yè)等制造領(lǐng)域市場需求穩(wěn)定增長的同時(shí)，物流領(lǐng)域自動(dòng)化倉儲(chǔ)改造， 尤其是智能倉儲(chǔ)的建設(shè)需求旺盛，也促進(jìn)了 AGV 銷量的快速增長。

2013-2018年中國AGV市場銷量

從需求領(lǐng)域來看，目前我國 AGV 需求領(lǐng)域較為集中，主要分布在汽車工業(yè)、家電制造等生產(chǎn)物流端，2016 年二者 AGV 銷售額占比達(dá) 47%左右，其中汽車工業(yè)占比 24%，家電制造占比 22%。此外 2016 年，除了工業(yè)級(jí)的應(yīng)用外，AGV 開始向商業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用，其中對 AGV 需求大的莫過于電商倉儲(chǔ)物流、煙草和3C 電子行業(yè)，三者占比分別為 15%、15%和 13%。

agv機(jī)器人應(yīng)用市場

國內(nèi) AGV 快速占領(lǐng)市場的原因主要有兩點(diǎn)：其一，國內(nèi) AGV 高性價(jià)比優(yōu)勢以及為客戶提供的個(gè)性化服務(wù)是國產(chǎn)廠商取勝市場的關(guān)鍵因素；其二，在同類產(chǎn)品中，外資品牌的價(jià)格比國產(chǎn)品牌的價(jià)格高出至少 50%以上，有些甚至高出 1 倍。顯然，如此昂貴的產(chǎn)品，讓向來對價(jià)格極為敏感的國內(nèi)應(yīng)用廠家難以承受，尤其是對中小企業(yè)而言，其對產(chǎn)品性能的要求并不是太高。

目前，國內(nèi) AGV 企業(yè)因定位不同，大致可分為兩大發(fā)展模式：一類為 AGV 制造型企業(yè)，AGV 逐步標(biāo)準(zhǔn)化，以純產(chǎn)品形式推廣；一類以 AGV 系統(tǒng)形式及延伸發(fā)展到自動(dòng)化物流系統(tǒng)模式發(fā)展，這類基本與相關(guān)行業(yè)相結(jié)合。

2012 年國內(nèi) AGV 企業(yè)在 80-100 家之間，但是到了 2014 年 12 月，這個(gè)數(shù)據(jù)基本翻了三倍，達(dá)到 250 家左右，當(dāng)然這里面包括一些集成商以及一些傳統(tǒng)做搬運(yùn)設(shè)備的企業(yè)，也有一些做代理的企業(yè)。真正能自主設(shè)計(jì)、生產(chǎn) AGV 的企業(yè)仍然不到 100 家。

面臨的問題

1、行業(yè)無序競爭加劇

伴隨著行業(yè)的快速發(fā)展，市場競爭日漸加劇，企業(yè)紛紛降價(jià)銷售，使得 AGV 和 AGC 制造企業(yè)利潤微薄。進(jìn)入 2018 年，AGV 的價(jià)格戰(zhàn)并沒有停下來，有些企業(yè)甚至推出了 9.8 萬的叉車 AGV，依靠低價(jià)擴(kuò)張市場的現(xiàn)象較為普遍。這種趨勢如長期延續(xù)，不僅難以保證產(chǎn)品質(zhì)量，甚至?xí)?dǎo)致行業(yè)陷入無序競爭的惡性循環(huán)。

2、同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重

無論硬件還是軟件都需要不斷創(chuàng)新，推出值得信賴的產(chǎn)品。但目前國內(nèi) AGV 企業(yè)基本是你有我也要有，一家研發(fā)出新的產(chǎn)品，一旦推向市場，第二家、第三家改個(gè)外觀，相繼也就推出了，知識(shí)產(chǎn)區(qū)保護(hù)基本是形同虛設(shè)。

3、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一

國產(chǎn) AGV 尚屬于較為細(xì)分的領(lǐng)域，相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)非常匱乏，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，市場應(yīng)用也因?yàn)殡y以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一而出現(xiàn)價(jià)格混戰(zhàn)的現(xiàn)象，制約了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

產(chǎn)品特點(diǎn)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速增長，航空航天、高鐵建設(shè)、港口、機(jī)場、核工業(yè)、船舶、大型渦輪機(jī)等重工業(yè)得到了迅猛發(fā)展。這些大型裝備的生產(chǎn)、組裝、運(yùn)輸和儲(chǔ)存等都不可避免地會(huì)遇到一些困難。傳統(tǒng)的重載運(yùn)輸方式相對比較單一，例如： 航吊、有軌系統(tǒng)、大型拖車等，但是這些傳統(tǒng)的運(yùn)輸方式都有很多的局限和缺點(diǎn)， 而且當(dāng)載荷量超過 50 噸的時(shí)候，幾乎傳統(tǒng)的運(yùn)輸方式都很難克服這樣的載荷所帶來的限制。所以，重載 AGV 的發(fā)展對于現(xiàn)代重工業(yè)生產(chǎn)和大型裝備組裝來說將是一個(gè)新的革命。

經(jīng)過多年的技術(shù)發(fā)展，重載 AGV 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于倉儲(chǔ)、制造、港口、機(jī)場、危險(xiǎn)場所、特種行業(yè)等領(lǐng)域，有效載荷從 5 噸至上百噸，運(yùn)行速度 0.1 米/秒至 5 米/秒。與傳統(tǒng)運(yùn)輸方式相比，重載 AGV 具有以下特點(diǎn)：

1、適用環(huán)境廣泛

室內(nèi)型 AGV 產(chǎn)品能夠滿足IPX4 的防護(hù)等級(jí)，環(huán)境溫度適應(yīng)范圍：0℃~60℃；環(huán)境濕度適應(yīng)范圍：5~90%。室外型 AGV 產(chǎn)品能夠滿足 IP55 的防護(hù)等級(jí)，環(huán)境溫度的適應(yīng)性范圍：-20℃~60℃；環(huán)境濕度的適應(yīng)范圍：5~99%；最大風(fēng)力：15 米/秒。

2、具備先進(jìn)的導(dǎo)航技術(shù)

為了適應(yīng)不同場景的使用需求，重載 AGV 產(chǎn)品支持多種導(dǎo)航方式，包括傳統(tǒng)的電磁導(dǎo)航、色帶導(dǎo)航、磁條導(dǎo)航和近幾年興起的二維碼+慣導(dǎo)方式，以及激光導(dǎo)航等。AGV 產(chǎn)品定位精確，行駛路徑靈活多變，柔性化程度更高，可快速全局部署，能夠適合多種現(xiàn)場環(huán)境。

3、具有載荷自平衡系統(tǒng)

重載 AGV 產(chǎn)品的載重輪組件裝配有一系列傳感器，包括：油壓傳感器、角度傳感器、舉升傳感器、輪速度/方向傳感器和輪壓力傳感器，用于載荷的受力分析和保持平衡的穩(wěn)性計(jì)算。處理器通過計(jì)算每個(gè)車輪中液壓缸的活塞壓力，來增加或者減少液壓流量，從而維持每個(gè)舉升點(diǎn)的平衡。另外，每個(gè)液壓缸的壓力傳感器檢測到的壓力、載荷及載荷重心位置等數(shù)據(jù)通過處理器計(jì)算，也將實(shí)時(shí)呈現(xiàn)在監(jiān)控客戶端。車身控制器通過直線位置傳感器得到每個(gè)液壓缸的舉升高度，并和其他液壓缸的高度進(jìn)行比對，當(dāng)車體行駛在有一定角度的坡面或地面平整度較差的路面時(shí)，以上信息和傾角羅盤的輸出信息都將用于自動(dòng)維持載荷保持水平狀態(tài)， 防止因路面傾角過大引發(fā)所承載的貨物發(fā)生滑移或傾覆。

4、可進(jìn)行多車編組聯(lián)動(dòng)

目前，我國已突破多臺(tái) AGV 之間的編組動(dòng)作聯(lián)動(dòng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)同步移動(dòng)過程中相對偏差小于±10mm 的高精度。典型的應(yīng)用，莫過于 2018 年 2 月在韓國平昌舉辦的第 23 屆冬奧會(huì)閉模式上“北京八分鐘”的精美絕倫的演出。24 臺(tái)新松公司的 AGV 在現(xiàn)場絢麗燈光的映襯下，相互協(xié)調(diào)，不斷變幻出靈動(dòng)曲線和炫酷走位， 這 24 臺(tái) AGV 還經(jīng)受住了現(xiàn)場舞臺(tái)人多路滑，以及 5 級(jí)大風(fēng)和零下 10 度氣溫的惡劣環(huán)境考驗(yàn)，給全世界人民留下深刻的印象，贏得了無數(shù)的贊譽(yù)。高精度聯(lián)動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于重載 AGV 上，可很好的解決超長、超重型設(shè)備的運(yùn)輸問題，在航空航天、鐵路、重型機(jī)械、橋梁建筑等領(lǐng)域?qū)l(fā)揮重要作用。

6.4 未來發(fā)展趨勢

從技術(shù)發(fā)展角度看，未來重載 AGV 將不斷挑戰(zhàn)更大的單車載荷能力，甚至將發(fā)展出 500 噸級(jí)的型號(hào)，并將對多車編組運(yùn)行方式進(jìn)行深入探索，以滿足對特殊外形尺寸、特大載荷等應(yīng)用的需求。同時(shí)，對每一個(gè)市場細(xì)分領(lǐng)域的需求將做深、做足，發(fā)展出滿足特定需求的細(xì)分型號(hào)。

對于核心器件的研發(fā)和量產(chǎn)，提高自主研發(fā)技術(shù)的占比，也將是未來國內(nèi)AGV 企業(yè)的發(fā)展必由之路，包括：大功率電機(jī)、減速機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制器等核心器件的設(shè)計(jì)和制造，將是打破進(jìn)口壟斷，降低采購成本，從而提高國產(chǎn)產(chǎn)品競爭力的有效手段。

重載 AGV 不斷創(chuàng)新的背后，反映的是 AGV 在重型搬運(yùn)領(lǐng)域取得的優(yōu)異成績， 從而得到用戶越來越多的青睞。港口、機(jī)場、飛機(jī)制造、鐵路機(jī)車檢修及制造、造紙印刷等這些重型作業(yè)，原來主要由重卡、集裝箱、龍門吊和大量人力來完成， 現(xiàn)如今也嘗試了技術(shù)創(chuàng)新，通過引入重載 AGV 替代了原始、粗放的作業(yè)模式。機(jī)器換人不僅解決了許多流程中的高危隱患，也在人力成本和信息化成本上大幅節(jié)約，整體邁入自動(dòng)化、信息化、智能化的運(yùn)營模式。這一細(xì)分領(lǐng)域更加注重機(jī)器人作業(yè)的穩(wěn)定性和安全性，但由于對載重要求較高，相對配件和技術(shù)方面和小型的 AGV 有很大程度的區(qū)別，因此也成為綜合難度高的 AGV 類別。

現(xiàn)階段國內(nèi) AGV 技術(shù)和制造商水平良莠不齊，能滿足重載 AGV 機(jī)器人的高精技術(shù)和高端生產(chǎn)要求的廠家并不多，但只要市場的需求量足夠大，企業(yè)的研發(fā)投入也會(huì)不斷加大，技術(shù)的發(fā)展速度也會(huì)越來越快。重載 AGV，未來將會(huì)有更大發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用推廣的領(lǐng)域。