AGV 车间通用物料运输设备

01 AGV介绍 02 AGV优点 03 AGV的分类 04 AGV的应用场景

前言 随着全球范围内制造业智能制造风潮的席卷，企业该如何实现智能制造已成为首要 关心的问题。广义而论，智能制造是一个大概念，一个不断演进的大系统，是新一代 信息技术与先进制造技术的深度融合，贯穿于产品、制造、服务全生命周期的各个环 节及相应系统的优化集成，实现制造的数字化、网络化、智能化，不断提升企业的产 品质量、效益、服务水平，推动制造业创新、绿色、协调、开放、共享发展。 而在打造智能工厂的过程中，柔性化生产是必不可少的要素，在物料拉动及供给方 面，如何快速的响应信息化系统的需求，并实现物料的精准、高效、精益的流转。AGV 以其运行位置不固定的特性，是实现这一目标的最佳实践。

一、AGV介绍 AGV是Automated Guided Vehicle的缩写，意即“自动导引运输车”。AGV是装备有电 磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移 载功能的运输车。 AGV以轮式移动为特征，较之步行、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、 工作效率高、结构简单、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，最能充分地体现其自动性和柔性，实现高效、经济、 灵活的无人化生产。 二、AGV优点 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相关信息，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⸺将辅料送至相应地点。

2. 充电自动化； 当AGV小车的电量即将耗尽时，它会向系统发出请求指令，请求充电（一般技术人员 会事先设置好一个值），在系统允许后自动到充电的地方“排队”充电。 另外，AGV小车的电池寿命和采用电池的类型与技术有关。使用锂电池，其充放电次 数到达500次时仍然可以保持80%的电能存储。 3. 美观，提高观赏度，从而提高企业的形象。 4. 方便，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。 三、AGV的分类 1. 磁带导航AGV 磁带导航原理：磁带导航技术与电磁导航相近，不同 之处在于采用了在路面上贴磁带替代在地面下埋设 金属线，通过磁带感应信号实现导引。 磁带导航优点：AGV定位精确，磁带导航灵活性比较 好，改变或扩充路径较容易，磁带铺设也相对简单， 导引原理简单而可靠，便于控制通讯，对声光无干 扰，投资成本比激光导航低很多； 磁带导航缺点：磁带需要维护，要及时更换损坏严重 磁带，不过磁带更换简单方便，成本较低。

2. 磁钉导航AGV 该导航方式依然是通过磁导航传感器检测磁钉的磁信号来寻找行进路径，只是将原 来采用磁条导航时对磁条进行连续感应变成间歇性感应，因此磁钉之间的距离不能 够过大，且两磁钉间AGV处于一种距离计量的状态，在该状态下需要编码器计量所 行走的距离。其次，磁钉导航所用控制模块与磁条导航控制模块相同。 磁钉导航的优点： 成本低、技术成熟可靠。 导航的隐秘性好、美观性强，也就是说磁钉预埋打孔填埋在地面下，整个工厂地面以 上没有其他导航辅助设备。 磁钉抗干扰强，抗磨损性强，抗酸碱、油污等影响。 使用用户外、室内、下雨等等 磁钉导航的缺点： AGV导航地面需满足技术要求，即AGV导航路线内不能有其他磁 性物质存在；AGV导航线路不能有消磁、抗磁物质，影响AGV磁钉 磁性。 AGV磁钉导航线路一次铺设，后续修改线路必须执行二次作业， 对比激光导航技术，磁钉导航对于后期修改线路增加成本和施 工时间。 AGV磁钉导航施工会对地面进行一定的破坏功能，即在地面开 孔，然后回填，对施工技术要求严格，才能恢复原地面美观要求。

3. 二维码导航AGV 二维码导航优点：AGV定位精确，小巧灵活，铺设、改变路 径也较容易，便于控制通讯，对声光无干扰。 二维码导航缺点：路径需要定期维护，如果场地复杂，则 需要频繁更换二维码，对陀螺仪的精度及使用寿命要求 严格，另对场地平整度有一定要求，较磁导航价格较高。 4.SLAM导航AGV 先利用二维激光扫描仪在一定高度范围内，平行于地面 对现场环境进行测量，形成车间轮廓的标准地图。在后期 的使用过程中根据实时测量的结果，对比标准地图，从而 计算出自身所在的位置。 同时，系统具有自学习功能，定期对标准地图更新，以适 应车间布局的少量多次的变化。 轮廓导航优点： 不需要反射器或其它人工地标 降低安装成本 减少维护工作 激光导航替代方案

5. 激光导航AGV 激光导航原理：激光导航是在AGV行驶路径的周围安 装位置精确的反射板，AGV通过发射激光束，同时采 集由反射板反射的激光束，来确定其当前的位置和 方向。 AGV的初始位置计算⸺AGV小车停止不动；激光扫 描器至少可测得4条光束，即至少“看到”4块反射板； 已知所有反射板的精确位置（X，Y）； AGV的连续位置计算⸺根据运动模型估算小车的当 前位置，根据估算的新位置关联反射板，根据关联的 反射板修正自身位置，据此修正AGV下一步动作。 激光导航优点：AGV定位精确，地面无需其它定位设 施；行驶路径可灵活改变； 激光导航缺点：由于控制复杂及激光技术昂贵投资 成本较高，反射片与AGV激光传感器之间不能有障碍 物，不适合空中有物流影响的场合。

6. 视觉导航AGV 先利用相机对地面纹理进行拍摄，同时拍摄的步距小于拍摄的幅面，从而形成完整 的行走路路径地图，在后期的使用过程中根据实时测量的结果，对比标准地图，从而 计算出自身所在的位置。 同时，系统具有自学习功能，定期对标准地图更新，以适应车间布局的少量多次的变 化。 视觉导航较SLAM导航特点： 车间的布局可以随时调整，AGV的线路可实时更新 车间重做地面后，标准地图需重新绘制 7. GPS导航AGV GPS导航是通过卫星或车间/厂区设置的信号发射点与AGV之间的距离，进行三角换 算后，确定AGV位置的导航方式。 在近距离层面，GPS导航的精度可能存在瓶颈。 按作业形式分类

8. 潜伏牵引式AGV 潜伏牵引式AGV，与之配合作业的是带轮的料车，料车能够自行走，料车重量始终直 接承受在地面，不作用在AGV上。 在AGV的顶部配有牵引机构，在料车底部配有被牵引机构。 作业流程是：在AGV牵引机构收缩的情况下，潜入料车，牵引机构伸出，与被牵引机 构配合，此时AGV与料车成为一体；AGV行进到目的地时，缩回牵引机构，牵引机构与 被牵引机构脱离，AGV独立行走，留下料车。 9. 潜伏顶升式AGV 潜伏牵引式AGV，与之配合作业的是不带轮的料车，料车不能够自行走，AGV顶升时 料车重量作用在AGV上。 作业流程是：在AGV顶升机构收缩的情况下，潜入料车，顶升机构抬起，同时把料车 抬离地面，此时AGV与料车成为一体；AGV行进到目的地时，降下顶升机构，料车落回 地面，AGV独立行走，留下料车。

10. 尾部牵引式AGV 尾部牵引式AGV，顾名思义，就是运行时，AGV在前，一个或多个料车在后，呈火车式 运行。 尾部牵引式AGV因不需考虑潜入料车下面，故高度没有限制，电池容量也较大。 其关键点是AGV与第一辆料车的挂接与脱挂，料车间的挂接与脱挂，一般情况下，是 AGV与第一辆料车的挂接采用人工挂接，脱挂采用自动脱挂。料车之间的挂接与脱 挂采用人工作业。 尾部牵引式AGV在牵引多辆料车在转弯时，会有甩尾情况，料车数量越多，甩尾越严 重，导致转弯半径越大。 也有种新型的多辆料车运行时占用空间与单料车一样，叫同轨料车，可实现最多8辆 料车的前后料车的运行轨迹一模一样，同时还能自动进行装载和卸载。技术是通过 料车间的连杆来实现，料车底盘需特别定制。 11. 背负输送式AGV 背负输送式AGV，是在AGV顶部装有一条或多条输送线。 需在地面各个对接处安装相同高度的输送线，运行时，是在地面各输送线之间转运 物料。

12. 叉车式AGV 叉车式AGV的作业形式与叉车类似。 实际上，大部分厂商的叉车式AGV就是在现有叉车的基础上进行的二次电气改造。 由于现有叉车在通道宽度等方面限制较多，故也有专门用于无人化作业的窄巷道 AGV叉车。对于标准托盘，其巷道最窄能做到2米以内。 四、AGV的应用场景 1. 潜伏牵引式磁导航AGV 1）场景特点 车间：某车企总装车间 产线：门线 配送模式：SPS（Set Parts System，成套配件系统，这项措施就是在把配件向生产线 上搬运时，按照便于装配的顺序排列，取消了生产线旁边的配件架。这样，生产线上 的工作人员就不需再从架子上选择配件，哪怕临时工等熟练程度不高的人也能立刻 适应）。 在产线旁，安装随线机构，AGV送料车至随线机构后，料车在随线机构内随着产线行 走，随着产线的运行，料车跟随产线运行，保证料车与所对应订单的装配位置相对确 定。在料车到达产线尾端，订单装配结束，AGV在此处接上料车，返回配料区。

2）客户期望 每个订单对应1辆料车； 料车在指定的配料区巡视完成，订单的拣选也完成； 在配料区配安灯拣选DPS（即摘取式电子标签拣货系统Digital Picking System，是在 拣货操作区中的所有货架上，为每一种货物安装一个电子标签，并与系统的其他设 备连接成网络。） 料车在配料区慢速行走，配料员进行随行配料。 为保证物料的持续供应，产线不停线，故在随线机构的头端和尾端设置缓冲区，各缓 冲3台料车。 3）AGV的选用 因是牵引料车，为了使现场空间需求小，选用潜伏牵引式AGV。 为合理使用AGV，发挥AGV的效能，使用一拖三的方式进行运输，即1台AGV牵引3台 料车。 导航方式：选用磁条导航，最为可靠的。

4）充电方式的选用及现场配置 因AGV在车间为24小时运行，并且并无专人给AGV更换电池，故采用在线充电的方 式。 充电区配置在随线机构的头端和尾端的缓冲区附近在缓冲区内，AGV边充电边等待 料车的集结。，以尾端为主，尾端配置不足时，配置头端。 5）配套载具的改造 料车为方便AGV的潜入，底部需预留300mm左右的净空（具体依据AGV的设计而 定），同时在料车底部安装与AGV配套衔接的挂钩。 因AGV是一托多的方式，故料车的头尾，需安装挂钩，并可通过外部机构实现自动挂 接自动脱钩；同时为方便现场使用，挂钩需翻起，减少空间的使用。 充电方式：自动充电，AGV在电量不足时自动与充电桩对接进行充电，充电到一定量 后自动断开停止充电。 6）系统的调度 AGV的线路为换线运行，AGV的充电全部设置在线上，运行逻辑是步进式的，即前车 释放行走空间后，后车按一定速度跟进。 现场还跟其他AGV线路交叉，故需在交叉点设置交通管制，设置交叉点的通行规则， 统一指挥。

2. 潜伏顶升式二维码导航AGV 1）场景特点 车间：某配送中心 入库模式：按物料种类成箱入库 物料特性：多品种，物料状态各异，自动化拣选难度大 拣选模式：按订单拣选，无法进行预拣选 楼层净空低，不适合建立库 2）客户期望 客户市场前景良好，发展空间大，故需可扩展性强 需要实现货到人拣选，为降低拣选人员的劳动强度，需拣选人员走动距离不能过大， 最多约3米左右的范围，拣选的取放空间要符合人体工程学； 现厂房为租赁，后期可能因产能扩大而搬迁； 3）AGV的选用 使用潜伏顶升式AGV，配合顶升型料架，做仓库的仓储和出入库作业； 同时在拣选区设置多个AGV接驳位，并且在接驳位设置亮灯架，与WMS系统连接，实 现亮灯拣选； 导航方式：因现场料架的摆放形式，选用二维码导航最为合适。

4）充电方式的选用及现场配置 因在入库区和出库拣选区为AGV交互高发地，故在此附近设置集中充电区，并通过 AGV调度系统来实现实时的调度充电，确保AGV任务处理的及时性以及持久性。 5）配套载具的改造 AGV的形式为潜伏顶升式AGV，AGV在料车内部能够自由旋转； 故料车长宽相近，并且不超过1米； 并且料车不带轮，支腿直接落于地面，同时底部净空保证在300mm左右，底部设计 与AGV的顶升机构设计配合。 充电方式：自动充电，AGV在电量不足时自动与充电桩对接进行充电，充电到一定量 后自动断开停止充电。 6）系统的调度 AGV调度系统与WMS和亮灯拣选系统紧密配合，由拣选订单的订单结构，匹配库存 状况，同时优化拣选次序，AGV的送料架次序与订单的拣选次序高度重合，并且在同 一拣选周期内，同一物料尽量送一次。

3. 叉车式激光导航AGV 1）场景特点 地点：某工厂成品仓库 仓储介质：1.2米*1.2米托盘 其收发货频次严重倾斜，每月前3周只收货不发货，第四周收货+发货，因收货数量必 定等于发货数量，故在发货的频次非常集中。 厂房层高净空为6米以内。 2）客户期望 客户也了解到成品仓的发货频次过于集中，若因发货的频次整体拉高仓库的吞吐能 力，没有效益比； 故自动化设备只应对常规生产入库以及负责一定频次的出库作业； 因层高原因：仓库布置成平库，不堆高，使用AGV作业。 3）AGV的选用 选用原则1：空间利用率最大化，仓储容量最大化，故选用可原地旋转的窄巷道叉车 式AGV，巷道宽度可降至2米； 选用原则2：应对托盘平库，托盘直接落在地面，故选用极低抬升高度的AGV，抬升高 度200mm，降低AGV的本体重量及制造难度； 选用原则3：仓储区因有集中人工出库作业，故需划分几大区，人工作业和AGV作业 分开，在人工出库的区域不对AGV开放，在AGV作业的的区域不允许人工进入。

导航方式：因现场分区与人工作业切换频繁，选用反光板式激光导航，无需在地面做 标识。 4）充电方式的选用及现场配置 产线端为入库需求产生区域，故在产线尾端设置充电区，以快速响应入库需求； 仓库内部主通道区域，靠近出库拣选区和仓储区，在此设置充电区，以快速响应出库 拣选及残盘入库； 充电方式：自动充电，AGV在电量不足时自动与充电桩对接进行充电，充电到一定量 后自动断开停止充电。 5）配套载具的改造 规格统一：1.2米*1.2米的托盘需统一成川字底或九宫格底的托盘； 标识统一：托盘统一使用二维码进行标识，并且张贴固定在中间方块上； 6）系统的调度 WMS系统统一规划库区，设定入库的优先级，一个分区存满之后，再启动另一个分区 在有入库需求时，WMS调度AGV取货扫码后，放在指定的库位内 有集中出库时，由WMS计算可满足的出库量，同时由人工判断要解锁哪一个或哪几 个分区由人工操作出库，在这些库区内，WMS就不再发指令给AGV出库，而是等待人 工出库完成之后的交互输入。

4. 尾部牵引式磁导航AGV 1）场景特点 工作任务：物料待发区到产线的配送 配送模式：因物料大，规格少，采用批量多料车配送 配料方式：人工配料 上线方式：自动从料车卸下货物 2）客户期望 现为人工进行物料的周转，希望靠AGV去周转； 同时产线上线位置，已实现自动从料车上卸下货物，但是人工停靠时对接不准，总是 要人去推动料车对准卸货机构，几个料车连接在一起时，人工劳动强度较大，希望取 消人工对接作业。 3）AGV的选用 客户需求明确：选用尾部牵引式AGV，同时搭载自动挂接，自动脱钩机构。 在配料区，由人工把一个个料车集合好，放置在指定区域内，第一个料车的挂钩放 下，后面料车与料车间的挂钩连接好，AGV上的挂接机构自动与第一个料车的挂钩 对接。 在产线端，靠AGV的停靠精度已经能达到±10mm，重复停靠精度可以保证。 导航方式：AGV运行的距离长，且经过室外（有防雨连廊），使用磁导航最为可靠，磁 条部分预埋。

4）充电方式的选用及现场配置 把充电站设置在仓库发料区，AGV充电结束后可直接快速响应发料需求，并且在任 务结束后也是回到仓库发料区； AGV只在产线端稍作停留，并且停留时间不会太长，只有一个卸货周期，在产线端不 设置充电站； 现场物料配发为波次批量式的，故AGV的充电使用手动更换电池的形式，；由配料人 员兼任，节省AGV的充电时间。 5）配套载具的改造 AGV配送的是多台料车，AGV的停靠精度保证了，现需保证每台料车的停靠精度也要 有保证； 料车的前后的挂钩需要改造或重新制作，关键尺寸为： 前挂钩牵引点到料车主体的尺寸； 前挂钩牵引点到后挂钩牵引点的尺寸； 6）系统的调度 仓库人员提前把一个一个料车备料，料车之间用挂钩连接好，放在发料区的指定位 置，并且第一辆料车的挂钩放下，人工扫描料车标识，确认已备好料； AGV在发料区的充电区接收调度指令，到达第一辆料车前部，短距离倒退后与第一 辆料车连接好，AGV前行至车间产线头端，并反馈调度已到达产线；卸料机构自动把

料车内的物料卸下，结束后反馈系统货已卸完； AGV牵引空的料车回发料区的空料车收集点，卸下料车后自动回到待命点/充电点。 5. 背负滚筒式SLAM导航AGV 1）场景特点 项目地：某车间； 车间特点：产线布置为多个加工工艺岛，各工艺岛之间无绝对的先后关系，物料在工 艺岛间的周转次序完全依据此物料的工艺排程； 工作任务：各工序间的物料转运； 载具形式：定制托盘载具； 输送面：在每个需转运的出/入口，为输送设备，输送设备的输送面高度一致； 2）客户期望 车间为新建车间，期望通过AGV串联各加工工艺岛，同时通过设备数据的实时数据 采集并汇总，实时掌控生产数据，实现柔性化的加工制造。 3）AGV的选用 AGV形式：与AGV对接的设备为输送线，故AGV选用背负滚筒式AGV，输送面高度与输 送线高度保持一致； AGV导航：各对节点的排布因工艺岛内设备规格原因较为离散，并且布置好后更新 调整可能性不大，选用SLAM导航

4）充电方式的选用及现场配置 车间内需求产生及交互频发区域随机性大，在车间的中心位置附近设置充电点，覆 盖整个车间。 充电方式：自动充电，AGV在电量不足时自动与充电桩对接进行充电，充电到一定量 后自动断开停止充电。 5）配套载具的改造 规格统一：AGV的转运载具外形尺寸规格统一 标识统一：托盘统一使用RFID进行标识，并且固定在相同位置； 6）系统的调度 各工艺岛具体什么时候以什么方式加工什么物料，由APS（Advanced Planning and Scheduling 即高级计划与排程）计算得出； 车间由MES（Manufacturing Execution System即制造企业生产过程执行系统）管 控各工艺岛的加工进程，同时实时产生物料转运需求； 车间的物料的实时状态及位置，以及物流设备的调度控制由WMS（Warehouse Management System仓库管理系统）管理； 车间各设备的运转情况，是否正常，由SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition即数据采集与监视控制系统）系统控制。

6. 窄巷道叉车式磁导航AGV 1）场景特点 项目地：某仓库 货物形式：1.2米*1.2米标准托盘，高度1.5米 仓储形式：普通托盘货架，层数3层 2）客户期望 目前的货物进出使用人工手动叉车作业，巷道宽度3.5米； 期望： 以自动化方式实现自动出库入库作业； 以缩减巷道宽度的方式，库存容量提高30%； 3）AGV的选用 为尽量缩减库区巷道宽度，选用窄巷道侧叉式堆高AGV； 其巷道宽度最低2米即可，扬程最大5米，可满足要求； 重新布置仓库layout，把巷道宽度从3.5米缩减为2米，仓储库容提高35%。 导航方式：库区的定位精度要求高，兼顾成本因素，选用磁导航较为合适。

4）充电方式的选用及现场配置 仓库内部主通道区域，靠近主出入口，背靠货架，在此设置充电区，不完全遮挡通道， 在有AGV充电时也可保证其他AGV的同行； 在货架靠近墙面的位置，因存取方式受限，仓储无法利用，并且有空间放置AGV而不 影响通道，故在此设置AGV的充电区，分散AGV的充电，以快速响应仓库各位置的出 库需求； 充电方式：自动充电，AGV在电量不足时自动与充电桩对接进行充电，充电到一定量 后自动断开停止充电。 5）配套载具的改造 托盘使用现有标准托盘即可； 货架因巷道缩减，需重新布置并新增； 托盘标识：在托盘上张贴唯一标识，在出入库作业时，自动进行二次校验，确保货物 的正确性； 6）系统的调度 仓库内在什么地方，存储什么货物，货物是什么属性，都由WMS（Warehouse Man- agement System仓库管理系统）统一管理； 同时，货物的出入库作业的管控，以及AGV的实时调度也由WMS统一管理。

7.背负双层输送线磁导航AGV 1）场景特点 SMT是表面组装技术（表面贴装技术）（Surface Mount Technology的缩写），称为表 面贴装或表面安装技术。是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺。 转运货物：Magazine Magazine：SMT上下料架广泛适用于自动上下板机，能耐酸耐碱、耐油污、耐高温，无 毒无味，可用于盛放PCB板，清洁方便，线路板周转便捷、堆放整齐，便于管理。 转运起止点：镭雕机，SMT线头 镭雕机：利用镭射（laser）光束在物质表面或是透明物质内部雕刻出永久的印记。镭 射光束对物质可以产生化生效应与特理效应两种！当物质瞬间吸收镭射光后产生物 理或化学反应，从而刻痕迹或是显示出图案或是文字！所以又称为激光打标机、激光 雕刻机。 在SMT线头位置，上层为满的Magazine入料口，下层为空的Magazine出料口。 2）客户期望 使用AGV进行magazine的转运； AGV与镭雕机和SMT产线进行无缝对接，自动传输Magazine。 3）AGV的选用 使用双层输送线式AGV，其上下层的高度与SMT产线的高度一致； 导航方式：现场定位精度要求高，兼顾成本因素，选用磁导航较为合适。

4）充电方式的选用及现场配置 镭雕机是AGV交互的高发区域，故把充电点设置在镭雕机附近，快速响应需求； 充电方式：自动充电，AGV在电量不足时自动与充电桩对接进行充电，充电到一定量 后自动断开停止充电。 5）配套载具的改造 周转的Magazine外形规格已统一； 载具标识：统一使用RFID标识每个Magazine，并且RFID卡放在统一的位置； 在镭雕机位置，设置空Magazine的统一入口，输送高度与SMT线头的下层输送线一 致，设置多个Magazine的出口，输送高度与SMT线头的上层输送线一致。 6）系统的调度 AGV统一在镭雕机附近待命，收到调度请求后，AGV到达镭雕机的指定Magazine出 口，接到满的Magazine后，根据指令，送至指定的SMT线头，同时从SMT线头接收空 的Magazine，并送至镭雕机的统一接收点，结束后回到镭雕机附近的待命区（需要 时充电）。