4.1 自動導引小車（AGV）
自動導引小車(Automated Guided Vehicle，簡稱AGV)是一種以電池為動力，裝有非接觸式導向裝置的無人駕駛自動運輸車。其主要功能是：在計算機控制下，通過復雜的路徑將物料按一定的停位精度輸送到指定的位置上。
從20世紀50年代中期，Barret公司設計出無人駕駛卡車，也就是AGV的最早雛形。到70年代，AGV作為生產組成部分進入了生產系統，AGV廣泛應用于汽車制造、機械、電子、鋼鐵、化工、醫藥、印刷、倉儲、運輸業和商業上。
近年來，自動化技術呈現加速發展的趨勢，國內自動化立體倉庫和自動化柔性裝配線進入發展與普及階段。其中，在自動倉庫與生產車間之間，各工位之間，各段輸送線之間，AGV起了無可替代的重要作用，與傳統的傳送輥道或傳送帶相比，AGV輸送路線具有施工簡單、路徑靈活，不占用空間、較好的移動性、柔性等優點。
4.1.1 AGV的工作原理
AGV小車以可充電蓄電池為動力來源，裝備電磁感應傳感器，沿固定的、鋪設在地板上的電流軌道進行移動，通過上位組態軟件、PLC和鋪設在地面的地標信息，實施啟動、停止、拐彎等動作。
4.1.2 AGV的組成
AGV由以下各部分組成：車體、蓄電池、車上充電裝置、控制系統、驅動裝置、轉向裝置、精確定位裝置、移載機構、通信單元和導引系統。
1．車體。 由車架和相應的機械電氣結構如減速箱、電機、車輪等組成。車架常采用焊接鋼結構，要求有足夠的剛性。
2．蓄電池與充電裝置。 常采用24V或48V直流工業蓄電池為動力。
3．驅動裝置。?驅動裝置是一個伺服驅動的變速控制系統，可驅動AGV運行并具有速度控制和制動能力。它由車輪、減速器、制動器、電機及速度控制器等部分組成，并由計算機或人工進行控制。速度調節可采用脈寬調速或變頻調速等方法。直線行走速度可達1m/s，轉彎時為0.2～0.5m/s，接近停位點時為0.1m/s。
4．轉向裝置。 AGV常設計成三種運動方式：只能向前；能向前與向后；能縱向、橫向、斜向及回轉全方位運動。轉向裝置的結構也有三種：
(1) 鉸軸轉向式三輪車型。 車體的前部為一個鉸軸轉向車輪，同時也是驅動輪。轉向和驅動分別由兩個不同的電動機帶動，車體后部為兩個自由輪，由前輪控制轉向實現單方向向前行駛。其結構簡單、成本低，但定位精度較低(見圖XXX)。
圖XXX?鉸軸轉向式三輪車型
(2) 差速轉向式四輪車型。?車體的中部有兩個驅動輪，由兩個電機分別驅動。前后部各有一個轉向輪(自由輪)。通過控制中部兩個輪的速度比可實現車體的轉向，并實現前后雙向行駛和轉向。這種方式結構簡單，定位精度較高(見圖XXX)。
圖XXX 差速轉向式四輪車型
(3)全輪轉向式四輪車型。 車體的前后部各有兩個驅動和轉向一體化車輪，每個車輪分別由各自的電動機驅動，可實現沿縱向、橫向、斜向和回轉方向任意路線行走，控制較復雜（見圖XXX）。
圖XXX 全輪轉向式四輪車型
5．控制系統。 AGV控制系統包括車上控制器和地面(車外)控制器，均采用微型計算機，通過通信進行聯系。
- 輸入AGV的控制指令由地面(車外)控制器發出，存入車上控制器(計算機)；AGV運行時，車上控制器通過通信系統從地面站接受指令并報告自己的狀態。車上控制器可完成以下監控：手動控制、安全裝置啟動、蓄電池狀態、轉向極限、制動器解脫、行走燈光、驅動和轉向電機控制與充電接觸器的監控等。
- 控制臺與AGV間可采用定點光導通訊和無線局域網通訊兩種通訊方式。采用無線通訊方式時，控制臺和AGV構成無線局域通訊網，控制臺和AGV在網絡協議支持下交換信息。無線通訊要完成AGV的調度和交通管理。
- 在出庫站和拆箱機器人處移載站都設有紅外光通訊系統，其主要功能是完成移載任務的通訊。
- AGV充電可以采用在線自動快速充電方式。
6．移載裝置。 AGV用移載裝置來裝卸貨物，即接受和卸下載荷。常見的AGV裝卸方式可分為被動裝卸和主動裝卸兩種：
- 被動裝卸方式的小車自己不具有完整的裝卸功能，而是采用助卸方式，即配合裝卸站或接收物料方的裝卸裝置自動裝卸。常見的助卸裝置有滾柱式臺面和升降式臺面兩種，（圖XXX）。采用滾柱式臺面的環境要求是站臺必須帶有動力傳動輥道，AGV停靠在站臺邊，AGV上的輥道和站臺上的輥道對接之后同步動作，實現貨物移送。升降式臺面的升降臺下設有液壓升降機構，高度可以自由調節。為了順利移載，AGV必須精確停車才能與站臺自動交換。
圖XXX 被動裝卸裝置
- 主動裝卸方式是指自動小車自己具有裝卸功能。常見的主動裝卸方式有單面推拉式、雙面推拉式、叉車式（圖XXX）和機器人式（圖XXX）四種。
圖XXX 主動裝卸裝置
7．安全裝置。 為確保AGV在運行過程中現場人員、各類設備及自身的安全，AGV將采取多級硬件、軟件的安全措施。在AGV的前面設有紅外光非接觸式防碰傳感器和接觸式防碰傳感器——保險杠。AGV安裝醒目的信號燈和聲音報警裝置，以提醒周圍的操作人員。一旦發生故障，AGV自動進行聲光報警，同時無線通訊通知AGV監控系統。
- 障礙物接觸式緩沖器。障礙物接觸式緩沖器是一種強制停車安全裝置，它產生作用的前提是與其它物體相接觸，使其發生一定的變形，從而觸動有關限位裝置，強行使其斷電停車。
- 障礙物接近傳感器。非接觸式檢測裝置是障礙物接觸式緩沖器的輔助裝置，是先于障礙物接觸式緩沖器發生作用的安全裝置。為了安全，障礙物接近傳感器是一個多級的接近檢測裝置，在預定距離內檢測障礙物。在一定距離范圍內，它會使AGV降速行駛，在更近的距離范圍內，它會使AGV停車，而當解除障礙物后，AGV將自動恢復正常行駛狀態。障礙物接近傳感器包括激光式，超聲波式，紅外線式等多種類型。如日本產的紅外線傳感器能檢測搬運車的前后方向、左右方向的障礙物，也能在二段內設定慢行和停止，也即2m內減速、1m內停車。發射的光頻率數有4種或8種，能防止各搬運車間的相互干擾。
- 裝卸移載貨物執行機構的自動安全保護裝置。 AGV的主要功能是解決物料的全自動搬運，故除了其全自動運行功能外，還有移載貨物的裝置。移載裝置的安全保護裝置包括機械和電氣兩大類。如位置定位裝置、位置限位裝置、貨物位置檢測裝置、貨物形態檢測裝置、貨物位置對中結構、機構自鎖裝置等結構。
4.1.3 AGV的導引方式
所謂AGV導引方式是指決定其運行方向和路徑的方式。它不同于前面所說的一般通信。常用的導引方式分兩大類：車外預定路徑方式和非預定路徑方式。
- 車外預定路徑導引方式是指在行駛的路徑上設置導引用的信息媒介物，AGV通過檢測出它的信息而得到導向的導引方式，如電磁導引、光學導引、磁帶導引(又稱磁性導引)等。
反光帶或磁帶導引?1)反射式導向。如圖XXX所示，這種引導方式是在地面上連續鋪設一條用發光材料制作的帶子，或者用發光涂料涂抹在規定的運行路線上，在車輛的底部裝有檢測反射光傳感器，通過偏差測定裝置到驅動轉向電機來不斷調整車輛前進的方向。
2)磁性式導向。是在地面上連續鋪設一條金屬磁帶，而在車輛上裝有磁性傳感器，檢測磁帶的磁場，通過磁場偏差測定控制驅動轉向電機來調整車輛行駛方向。
圖XXX反射式導向
電磁感應導引?電磁感應引導是目前AGV采用最廣泛的一種導引方式(見圖XXX)。一般需要在地面開槽（約51mm寬，15mm深）埋設電纜，接通低壓、低頻信號，在電線周圍產生磁場。車上需安裝有兩個感應線圈，并使其分別位于此導引線的兩側。導向線中電流約為200～300mA，頻率為2kHz～35kHz。，當高頻電流流經導線時，導線周圍產生電磁場，AGV上左右對稱安裝有兩個電磁感應器，它們所接收的電磁信號的強度差異可以反映AGV偏離路徑的程度。AGV的自動控制系統根據這種偏差來控制車輛的轉向，連續的動態閉環控制能夠保證AGV對設定路徑的穩定自動跟蹤。這種電磁感應引導式導航方法目前在絕大多數商業化的AGVS上使用，尤其是適用于大中型的AGV。
圖XXX 電磁導引
視覺引導?視覺引導是在所經路徑上斷續地設有若干引導標志或反射板(也可是玻璃球)，小車據此自動識別和判斷路徑(見圖XXX)。引導的標志除條形碼外，還可用圓形、方形、箭頭等圖形。視覺引導式AGV是正在快速發展和成熟的AGV，該種AGV上裝有CCD攝像機和傳感器，在車載計算機中設置有AGV行駛路徑周圍環境圖像數據庫。AGV行駛過程中，攝像機動態獲取車輛周圍環境圖像信息并與圖像數據庫進行比較，從而確定當前位置并對下一步行駛做出決策。這種方式由于不要求人為設置任何物理路徑，因此在理論上具有最佳的引導柔性，隨著計算機圖像采集、儲存和處理技術的飛速發展，該種AGV的實用性越來越強。
圖XXX 視覺引導
此外，還有鐵磁陀螺慣性引導式AGV、光學引導式AGV等多種形式的AGV。
- 非預定路徑(自由路徑)導引方式其一是指在AGV上儲存著布局上的尺寸坐標，通過識別車體當前方位來自主地決定行駛路徑的導引方式，又稱車上軟件一編程路徑方式；其二是指激光導引。
激光引導?該種AGV上安裝有可旋轉的激光掃描器，在運行路徑沿途的墻壁或支柱上安裝有高反光性反射板的激光定位標志，AGV依靠激光掃描器發射激光束，然后接受由四周定位標志反射回的激光束，車載計算機計算出車輛當前的位置以及運動的方向，通過和內置的數字地圖進行對比來校正方位，從而實現自動搬運。目前，該種方式的應用越來越普遍。并且依據同樣的引導原理，若將激光掃描器更換為紅外發射器、或超聲波發射器，則激光引導式AGV可以變為紅外引導式AGV和超聲波引導式AGV。
圖XXX 激光導引
4.1.4 AGV的定位方法
為了保證定位的精度與可靠性，必須采用合適的傳感器，不同的傳感器又形成了不同的定位方法。主要有基于光敏器件的定位方法，渦流傳感器的定位方法、光電傳感器的定位方法，傳感器組合定位方法等。
基于光敏器件的定位方法。這種定位方法的原理是光電效應。由光敏晶體管光照特性可知，其光電流輸出與照度之間有較好的線性度。隨著AGV與目標位置的不斷靠近，其照度不斷增大，光敏器件的輸出隨之增大，由此可以控制AGV的定位。這種定位方法有效檢測范圍較長，可達到200mm以上，但定位精度較低，光敏器件在整個定位過程中輸出變化不明顯，給標定帶來困難。
基于電渦流傳感器的定位方法。渦流傳感器線性測量范圍大，靈敏度高，能直接測出位移量。采用這種定位方法能夠進行精確定位。電渦流傳感器的主要元件為線圈，它的形狀與尺寸關系到傳感器的靈敏度與測量范圍，定位過程中檢測范圍一般較長（100mm以上），因而體積較大。線圈工作時產生的電磁場對坐標導引方法與電磁感應導引方法所用的傳感器產生磁影響。
基于光電傳感器的方法。這種定位方法由光電對管組成。正常情況下，接收管可接收到紅外信號。當AGV到達目的位置時，AGV擋住紅外線而促使發出控制信號。這種定位精度可達1.5mm以上。如果在發射管前裝一細小的光隙，定位精度可提高至0.6mm以上。但這種定位方法在自動導引結束后至最后精確定位前無法對AGV進行控制。
傳感器組合定位方法。傳感器組合定位方法由光引導與精定位兩部分組成。光引導采用光敏器件進行導引，由于光敏器件的有效檢測范圍較長，但精度較差，無法進行精確定位而磁傳感器精度很高，采用組合的方法能將這二者的長處結合起來，在定位時，先由紅外線作引導，使其與目的位置逼近，最后用精定位元件（如接近開關）進行精定位。這種方法精度高，但裝置要復雜些。
4.1.5 常規技術參數、設備廠家、價格（2013年）
表XXX?AGV小車參數及規格
| 本體機種 | 背負托盤式CA-AK |
| 生產廠家 | 佳順偉業科技有限公司 |
| 外觀尺寸(mm) | L850*W350*H350(mm) |
| 走行方式 | 磁條導引 |
| 走行方向 | 前進走行，左右轉，分岔 |
| 通訊功能 | 無線局域網(可選) |
| 驅動方式 | 差速驅動 |
| 驅動電源 | DC24V |
| 牽引能力 | 300Kg 、500Kg、(或定制) |
| 走行速度 | 30-45m/分速度(或定制) |
| 轉彎半徑 | 最小可達300mm(磁帶路線鋪設半徑) |
| 導航精度 | ±10mm |
| 工作方式 | 24小時 |
| 爬坡能力 | 3-5度 |
| 停止精度 | ±10mm |
| 充電方式 | 手動充電(可選自動充電) |
| 安全感應范圍 | ≤3m，可調，緊急制動距離小于20mm |
| 報警形式 | 聲光報警 |
| 蓄電池 | 免維護充電電池，連續放電次數>300次 |
| 安全防護 | 前方障礙物檢測傳感器+機械防撞機構雙重防護 |
| 設計壽命 | >10年 |
| 產品外形 | |
| 產品價格 | 單向背負5~8萬；雙向背負8~10萬 |
| 本體機種 | 雙向潛伏式AGV |
| 生產廠家 | 深圳市歐鎧機器人有限公司 |
| 外觀尺寸 | L1500*W420*H280（mm） |
| 控制方式 | PLC/AGV運動控制芯片（可選） |
| 導航方式 | 磁條導引/光電導引/激光導引（可選擇） |
| 走行方向 | 前進后退，左右轉，分岔 |
| 通訊功能 | 無線局域網(可選） |
| 驅動方式 | 差速驅動 |
| 驅動電源 | DC24V、DC48V |
| 驅動升降方式 | 手動升降/電動升降 |
| 載重能力 | 100、300、500、1000KG（可定制） |
| 走行速度 | 30-45m/分速度(或定制) |
| 轉彎半徑 | 最小可達500mm(路線鋪設半徑） |
| 導航精度 | ±10mm |
| 工作方式 | 24小時 |
| 爬坡能力 | 3-5度 |
| 停止精度 | ±10mm |
| 充電方式 | 手動充電(可選自動充電) |
| 蓄電池 | 免維護充電電池，連續放電次數>300次 |
| 安全感應范圍 | ≤3m，可調，緊急制動距離小于20mm |
| 人機交互 | 采用觸摸屏人機交互，可方便設置參數，設置站點以及報警示 |
| 使用環境 | 室內溫度：0~40度，相對濕度：40%~80% |
| 安全防護 | 方障礙物檢測傳感器+機械防撞機構雙重防護 |
| 設計壽命 | >10年 |
| 產品外形 | |
| 產品價格 | 8.5萬 |
| 本體機種 | 背負牽引式AGV（AK-AGV500） |
| 生產廠家 | 深圳市歐鎧機器人有限公司 |
| 外觀尺寸 | L1200*W700*H800（mm） |
| 控制方式 | PLC/AGV運動控制芯片（可選） |
| 導航方式 | 磁條導引/光電導引/激光導引（可選擇） |
| 走行方向 | 前進走形，左右轉，分岔 |
| 通訊功能 | 無線局域網(可選） |
| 驅動方式 | 差速驅動 |
| 驅動電源 | DC24V、DC48V |
| 驅動升降方式 | 手動升降/電動升降 |
| 載重能力 | 100、300、500、1000KG（可定制） |
| 走行速度 | 30-45m/分速度(或定制) |
| 轉彎半徑 | 最小可達500mm(路線鋪設半徑） |
| 導航精度 | ±10mm |
| 工作方式 | 24小時 |
| 爬坡能力 | 3-5度 |
| 停止精度 | ±10mm |
| 充電方式 | 手動充電(可選自動充電) |
| 蓄電池 | 免維護充電電池，連續放電次數>300次 |
| 安全感應范圍 | ≤3m，可調，緊急制動距離小于20mm |
| 人機交互 | 采用觸摸屏人機交互，可方便設置參數，設置站點以及報警示。 |
| 使用環境 | 室內溫度：0~40度，相對濕度：40%~80% |
| 安全防護 | 方障礙物檢測傳感器+機械防撞機構雙重防護 |
| 設計壽命 | >10年 |
| 產品圖片 | |
| 產品價格 | 8.5萬 |
| 本體機種 | 雙向往返滾筒式（BS-50GII·DIP） |
| 生產廠家 | 深圳市歐鎧機器人有限公司 |
| 外觀尺寸 | L800*W500*H500（mm） |
| 控制方式 | PLC/AGV運動控制芯片（可選） |
| 導航方式 | 磁條導引/光電導引/激光導引（可選擇） |
| 走行方向 | 前進后退，左右轉，分岔 |
| 通訊功能 | 無線局域網(可選） |
| 驅動方式 | 差速驅動 |
| 驅動電源 | DC24V、DC48V |
| 驅動升降方式 | 手動升降/電動升降 |
| 載重能力 | 100、300、500、1000KG（可定制） |
| 走行速度 | 30-45m/分速度(或定制) |
| 轉彎半徑 | 最小可達500mm(路線鋪設半徑） |
| 導航精度 | ±10mm |
| 工作方式 | 24小時 |
| 爬坡能力 | 3-5度 |
| 停止精度 | ±10mm |
| 充電方式 | 手動充電(可選自動充電) |
| 蓄電池 | 免維護充電電池，連續放電次數>300次 |
| 安全感應范圍 | ≤3m，可調，緊急制動距離小于20mm |
| 人機交互 | 采用觸摸屏人機交互，可方便設置參數，設置站點以及報警示。 |
| 使用環境 | 室內溫度：0~40度，相對濕度：40%~80% |
| 安全防護 | 方障礙物檢測傳感器+機械防撞機構雙重防護 |
| 設計壽命 | >10年 |
| 產品圖片 | |
| 產品價格 | 8.5萬 |
