一、AGV的前世今生

1913年，福特公司在汽車底盤裝配線上用導(dǎo)軌導(dǎo)引自動車替代了傳統(tǒng)的輸送機，即為擁有AGV基礎(chǔ)雛形的RGV。世界首臺AGV由美國Basrrett公司于20世紀50年代研發(fā)，是一款牽引式小車，利用一輛牽引式的拖拉機改造而成，可以沿著鋪設(shè)鋼絲的路徑行駛。之后，第一臺采用磁導(dǎo)航方式的AGV在英國研制成功。

圖1：世界上第一臺AGV

據(jù)統(tǒng)計，在生產(chǎn)的整個過程中，僅有5％的時間是用于加工和制造，95％的時間用于儲存、裝卸、等待加工和輸送。而AGV的應(yīng)用極大提高了物料的搬運效率，工廠自動化程度大幅提升。到了80年代中期，已有數(shù)萬輛AGV應(yīng)用于世界多個國家的汽車工業(yè)和柔性加工生產(chǎn)線領(lǐng)域。20世紀后期，歐美AGV性能逐步穩(wěn)定且功能完善，而日本企業(yè)則采用更簡易、可控性較強的AGV進行簡單的物料運輸。進入21世紀后，AGV已發(fā)展成為物流運輸系統(tǒng)的一個重要分支，并開始產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

國內(nèi)AGV研究起步相對較晚，但是發(fā)展速度很快。20世紀70年代初期，我國開始引進AGV。1975年，北京起重運輸機械研究所研發(fā)了我國第一臺磁導(dǎo)航方式的 AGV，1989年北京郵政科學(xué)研究院完成了我國第一臺無線通訊導(dǎo)引方式的AGV，且完成了小批量生產(chǎn)，中科院沈陽自動化研究所于1991年研制了應(yīng)用于金杯汽車工業(yè)生產(chǎn)裝配線的AGV，使AGV技術(shù)的應(yīng)用研究向工業(yè)化方向邁進了一大步。隨后，國內(nèi)多所高校成功研制出多種導(dǎo)航模式的AGV，其中清華大學(xué)1994年研制出了應(yīng)用郵政行業(yè)基于自由路徑導(dǎo)航的AGV，吉林大學(xué)2004年研制了應(yīng)用于汽車裝配線的視覺導(dǎo)航系列AGV。

隨著國家2013 年《工業(yè)和信息化部關(guān)于推進工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》的發(fā)布，這一決策將AGV納入工業(yè)機器人范疇，對我國AGV產(chǎn)業(yè)體系發(fā)展提出了明確的要求。目前，國內(nèi)多個機器人公司生產(chǎn)的AGV 型號規(guī)格多樣，并在港口、碼頭、軍工、制造業(yè)、農(nóng)業(yè)、工程機械、物流運輸、電商、快遞等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。例如，2017 年投入130 臺提升式 AGV 的上海洋山深水港四期碼頭正式開港投入生產(chǎn)，成為全球規(guī)模最大的自動化碼頭。

圖2：AGV在港口的應(yīng)用

二、AGV的定義及發(fā)展

自動導(dǎo)引車（Automated Guided Vehicle，AGV）是一種裝有自動導(dǎo)引裝置的無人駕駛工程車輛，可以導(dǎo)向行駛、自動尋址和移交載荷，能夠在各種復(fù)雜的工況中準確、高效、智能地完成一系列物流運輸和分揀任務(wù)。具備無需人工參與、單次負載量大 、可以隨著生產(chǎn)工藝流程的調(diào)整而及時調(diào)整相應(yīng)的搬運路線等特點，能夠大大提高企業(yè)的集成化和生產(chǎn)柔性。在智能工廠、制造業(yè)和物流等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用，是現(xiàn)代工業(yè)自動化物流運輸體系的關(guān)鍵設(shè)備之一。

進入 21 世紀以后，機器人技術(shù)逐漸在日常生活中扮演著尤為重要的角色。AGV作為機器人的一種，屬于智能移動機器人的范疇，是一個集對外界環(huán)境具有感知能力、實時決策于規(guī)劃、自主導(dǎo)航和行為控制于執(zhí)行等多功能于一體的綜合系統(tǒng)，其融合了傳感器技術(shù)、信息處理、機電工程，計算機工程，自動化控制工程以及人工智能等多個學(xué)科的研究成果，象征著機電一體化的最高成就，是 21 世紀科學(xué)技術(shù)發(fā)展極具代表的領(lǐng)域之一。

現(xiàn)階段，AGV已廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，例如在智能物料搬運系統(tǒng)中的AGV進行取貨送貨工作，或大規(guī)模果園執(zhí)行自主運行并摘取果實任務(wù)的采摘機器人。

圖3：叉車式AGV進行取貨搬運工作

圖4：自動采摘機器人

一個完整的 AGV 導(dǎo)航系統(tǒng)主要由底盤運動控制執(zhí)行系統(tǒng)、傳感器數(shù)據(jù)處理、路徑規(guī)劃、定位系統(tǒng)和上位機控制系統(tǒng)組成。由調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)搬運任務(wù)，由 AGV 導(dǎo)航系統(tǒng)根據(jù)任務(wù)目標點要求，導(dǎo)航至目標點執(zhí)行搬運任務(wù)。其中，AGV 導(dǎo)航系統(tǒng)的核心問題是定位，根據(jù)傳感器的不同，AGV 導(dǎo)航方式可分為磁/電導(dǎo)航、色帶導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航、光學(xué)導(dǎo)航和復(fù)合式導(dǎo)航等等。

圖5：AGV車體系統(tǒng)構(gòu)成

圖6：AGV系統(tǒng)及部件構(gòu)

不論搭載何種導(dǎo)航方式，AGV都具有在交通調(diào)度管理下，沿著規(guī)定導(dǎo)引路徑行駛，并且做出等待、避障、改變路徑或完成其他功能性任務(wù)的能力。

三、AMR的起源及定義

通常認為，自主移動機器人AMR（Autonomous Mobile Robot）是具有高度的自規(guī)劃、自組織、自適應(yīng)能力，適合于在復(fù)雜環(huán)境中工作的一種智能機器人。AMR的模型不確定性、系統(tǒng)高度非線性和控制復(fù)雜性特點，再結(jié)合自主導(dǎo)航、環(huán)境感知和自主控制等技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)智能化運動的機器人。作為一種新型智能裝備，是實現(xiàn)工廠數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能制造的重要工具。

自主移動機器人的研究始于20世紀60年代末期，斯坦福研究院的Nils Nilssen和Charles Rosen等人，在1966年至1972年中研制出取名Shakey的自主移動機器人，目的是研究應(yīng)用人工智能技術(shù)在復(fù)雜環(huán)境下系統(tǒng)的自主推理、規(guī)劃和控制。

圖7：Shakey機器人

AMR即自主移動機器人，是指具備自主移動和決策能力的機器人系統(tǒng)。它們可以利用各類傳感器感知和理解周圍環(huán)境，通過內(nèi)置的導(dǎo)航、規(guī)劃和決策算法在未知或動態(tài)環(huán)境中來自主地進行路徑規(guī)劃、避障和導(dǎo)航，并獨力執(zhí)行各種特定任務(wù)的機器人。

隨著計算機技術(shù)、傳感器技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，自主移動機器人的研究逐漸受到重視。在早期，AMR主要用于軍事和航天領(lǐng)域，隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用需求的增長，AMR逐漸應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)等領(lǐng)域。

四、AMR的構(gòu)成

感知系統(tǒng)：

AMR使用各種傳感器，如激光雷達、攝像頭、超聲波傳感器等，來感知周圍環(huán)境并獲取數(shù)據(jù)。這些傳感器可以提供環(huán)境地圖、障礙物檢測和距離測量等信息，以幫助AMR實現(xiàn)自主導(dǎo)航并執(zhí)行任務(wù)。

導(dǎo)航和路徑規(guī)劃：

AMR內(nèi)置導(dǎo)航和路徑規(guī)劃算法，可以根據(jù)環(huán)境地圖和目標位置，計算出最優(yōu)的路徑。這些算法考慮到障礙物、動態(tài)環(huán)境和車輛動力學(xué)等因素，以確保在復(fù)雜的環(huán)境中自主規(guī)劃并實現(xiàn)安全、穩(wěn)定和高效的移動。常用的導(dǎo)航技術(shù)包括SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）、VSLAM（Visual Simultaneous Localization and Mapping）等。

決策和控制：

AMR具備決策能力，可以根據(jù)感知信息和任務(wù)要求做出決策，并且實現(xiàn)穩(wěn)定、準確的運動控制。它們可以選擇適當?shù)穆窂?、速度和動作，以完成任?wù)。決策和控制通常通過機器學(xué)習(xí)、規(guī)則引擎或人工智能算法來實現(xiàn)，并涉及到機械設(shè)計、控制算法和動力學(xué)模型等學(xué)科內(nèi)容。

任務(wù)執(zhí)行：

AMR可以完成各種任務(wù)，如物料搬運、貨物分揀、庫存管理、巡邏監(jiān)測等。它們可以在工廠、倉庫、醫(yī)院、物流中心等各種環(huán)境中自由移動，并根據(jù)需求執(zhí)行任務(wù)。

人工智能技術(shù)：

AMR需要具備一定的智能水平，如感知理解、學(xué)習(xí)推理等，以便更好地完成任務(wù)。

總之，AMR是一種具備自主移動和決策能力的機器人系統(tǒng)，能夠在各種環(huán)境中自主執(zhí)行任務(wù)，具備較高的靈活性和可定制性。它們的智能化和自主決策能力可以在復(fù)雜的環(huán)境中做出并執(zhí)行任務(wù)，使其能應(yīng)對不可預(yù)測的動態(tài)變化，適應(yīng)不同的應(yīng)用場景和需求。并且其安全保護機制能保證在與人員和其他設(shè)備進行交互時的安全性。靈活性、自主決策和安全性的特點使AMR成為自動化物流和運輸領(lǐng)域的重要工具。隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用需求的增長，AMR的功能和性能還可不斷擴展和提升，以滿足更多的?機協(xié)同與柔性物流的需求。

五、AGV與AMR的差異分析

從起源追溯，AMR和AGV的研究目的和應(yīng)用場景都有所不同。發(fā)展至今，AMR和AGV都屬于物流機器人，但它們在技術(shù)、功能和用途上有一些顯著差異，新技術(shù)使AMR比AGV更快、更智能、更高效、設(shè)置更簡單、使用更容易且長期維護價格更便宜。

AGV“廣義”上是指基于各種定位導(dǎo)航技術(shù)，不需要人駕駛的自動運輸車輛。即有人駕駛運輸車輛（如有人駕駛的叉車）都不是AGV，而無人駕駛的運輸車都可以稱為AGV。AGV已經(jīng)成為工廠、倉庫的常見設(shè)備。但是，它們的有效性正受到行業(yè)技術(shù)復(fù)雜化的挑戰(zhàn)。通過一種新型內(nèi)部物流系統(tǒng)的引入，部分應(yīng)用已開始從AGV轉(zhuǎn)化為AMR。

AMR“廣義”上是指自主性很強的移動機器人。自主性弱的移動機器人（如遙控式和導(dǎo)軌式等）都不能稱作AMR，只有自主性很強，能對環(huán)境中各種動態(tài)變化做出自主決策的移動機器人才能被稱作AMR。

傳統(tǒng)的AGV是一種被動式的自動化運輸系統(tǒng)，它是一種電動車輛。通過在地面上的導(dǎo)引線、磁帶、激光導(dǎo)航等方式進行導(dǎo)航，其運行路線和動作是預(yù)先編程或通過外部控制進行指定的，通常沿著嵌入地下的導(dǎo)線或磁鐵行進，與火車和汽車之間的區(qū)別類似。用于相對簡單和結(jié)構(gòu)化的環(huán)境，如生產(chǎn)線、倉庫、港口等，執(zhí)行一些重復(fù)性的物料搬運和運輸任務(wù)。其功能相對較為有限，不太具備自主感知和決策能力，其行動需要依賴于外部指令或預(yù)先設(shè)定的路徑。AGV可以使用簡單的傳感器來避免撞到障礙物，后期的AGV也具備等待、避障、改變路徑或完成其他功能性任務(wù)的自主導(dǎo)航能力，但是決策較為簡單，大部分決策需要通過AGV調(diào)度系統(tǒng)輔助完成，使AGV無法靈活適應(yīng)變化。

相比之下，AMR要復(fù)雜得多，它裝有傳感器和功能強大的車載計算機，可幫助其了解周圍環(huán)境。AMR不僅限于固定路線，而且可以使用地圖動態(tài)導(dǎo)航，從而可以規(guī)劃自己的路徑并快速高效地行駛。AMR可以識別人員、汽車、叉車等各類物體，并對其做出反應(yīng)，可以在復(fù)雜的環(huán)境下以安全地執(zhí)行工作，甚至可以做一些未指派的工作，例如在需要去的地方跟隨特定的人。

AMR是一種具備自主決策能力的移動機器人，它使用感知系統(tǒng)（如激光雷達、攝像頭等）來感知環(huán)境，并通過內(nèi)置的算法和導(dǎo)航系統(tǒng)來規(guī)劃路徑、避障和導(dǎo)航。AMR通常具有較高的靈活性和可定制性，可以根據(jù)需求進行編程和配置。它可以在不同的環(huán)境中自由移動，包括工廠、倉庫、醫(yī)院等，執(zhí)行各種任務(wù)，如物料搬運、貨物分揀、庫存管理等。AMR通常具有較強的智能化和自適應(yīng)能力，能夠?qū)崟r適應(yīng)變化的環(huán)境條件和任務(wù)需求。

綜上所述，AMR和AGV之間的主要差異在于智能化程度和靈活性方面。AMR具有較高的智能化和自適應(yīng)能力，能夠在復(fù)雜和變化的環(huán)境中自主感知和決策。而AGV則更多地依賴于預(yù)定路徑和外部控制，適用于相對簡單和結(jié)構(gòu)化的環(huán)境。當AGV搭設(shè)先進的智能輔助設(shè)備、采取自由路徑導(dǎo)航模式并植入智能算法時，AGV即進階成為AMR。但是AMR的智能化、自主決策和自適應(yīng)能力也表明，AMR并不完全包含于AGV的定義之中，自主移動機器人和自動導(dǎo)航車輛兩個不同的名稱已充分說明，AMR相比AGV相比多了人工智能和更強交互及溝通協(xié)作能力的部分。

總的來說，AMR和AGV在技術(shù)、功能和應(yīng)用場景上有所不同。選擇哪種機器人取決于具體的需求和應(yīng)用場景。

六、AMR應(yīng)用場景和發(fā)展趨勢

AMR市場在全球范圍內(nèi)都呈現(xiàn)出增長趨勢。北美地區(qū)是AMR市場的主要地區(qū)之一，亞太地區(qū)發(fā)展迅速，歐洲市場也在積極推動AMR的采用。

AMR廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，包括制造業(yè)、物流和配送、醫(yī)療保健、零售和電子商務(wù)等。在制造業(yè)中，AMR可用于自動化生產(chǎn)線、物料搬運、倉儲管理等領(lǐng)域，提高生產(chǎn)效率和降低成本。在物流和配送領(lǐng)域，AMR可以提高物流效率、降低成本，并實現(xiàn)自動化的貨物搬運和分揀。在醫(yī)療保健領(lǐng)域，AMR可用于醫(yī)療護理、藥品搬運、康復(fù)訓(xùn)練、手術(shù)協(xié)助、醫(yī)療設(shè)備和病人搬運等領(lǐng)域，提高醫(yī)療服務(wù)的水平和質(zhì)量等。在服務(wù)領(lǐng)域，AMR可用于送餐、導(dǎo)游、零售等領(lǐng)域，提高服務(wù)效率和用戶體驗。在其他領(lǐng)域，AMR在農(nóng)業(yè)、軍事、航空航天等領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用。

AMR具有技術(shù)和設(shè)備成本高，技術(shù)領(lǐng)域廣泛且復(fù)雜、開發(fā)維護難度大，可靠性和穩(wěn)定性還需要提升等問題。國內(nèi)外眾多高校、科研機構(gòu)和企業(yè)都在開展AMR的研究工作，在算法設(shè)計、傳感器技術(shù)、導(dǎo)航技術(shù)等方面取得了一系列成果。在實際應(yīng)用中，AMR仍面臨諸多挑戰(zhàn)，例如，如何在復(fù)雜環(huán)境下實現(xiàn)高精度導(dǎo)航、如何提高運動控制的穩(wěn)定性和準確性等。此外，安全性和隱私保護也是AMR應(yīng)用中需要關(guān)注的問題。

目前，AMR市場不斷涌現(xiàn)出技術(shù)創(chuàng)新，例如，一些AMR開始采用人工智能和機器學(xué)習(xí)算法，以提高感知和決策能力。此外，AMR的導(dǎo)航和路徑規(guī)劃技術(shù)也在不斷改進，以提供更高效、安全和靈活的移動能力。未來，隨著傳感器技術(shù)、導(dǎo)航技術(shù)、人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，AMR將在多機器人協(xié)作、AI賦能、柔性制造、人機交互等方面取得更廣泛應(yīng)用和進步。此外，AMR還可與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計算等技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)更廣泛的數(shù)據(jù)采集、遠程控制等功能。

七、切題廣告

AGV/AMR/搬運機器人作為一種物料搬運且被自動導(dǎo)引或能進行自主規(guī)劃的小車，其動力及動力控制系統(tǒng)趨于緊湊化和高集成化，具有高精度、高穩(wěn)定性等要求。

江蘇億控智能裝備有限公司作為國內(nèi)知名的動力及控制系統(tǒng)和整車技術(shù)方案提供商，不僅能為AGV車輛提供舵輪、驅(qū)動輪、差速輪、驅(qū)動器和導(dǎo)航系統(tǒng)等單臺AGV的動力及控制組件，也能為整車和多臺AGV提供成套技術(shù)方案，可以為客戶實現(xiàn)自然導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航、磁導(dǎo)航等多種導(dǎo)引方式，致力于高精度、總線控制、多場景的搬運機器人應(yīng)用。

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