隨著工廠自動化、計算機集成制造系統技術的逐步發展以及柔性制造系統、自動化立體倉庫的廣泛應用，AGV(Automatic Guided Vehicle)即自動導引車作為聯系和調節離散型物流系統以使其作業連續化的必要的自動化搬運裝卸手段，其應用范圍和技術水平得到了迅猛的發展。作為當代物流處理自動化的有效手段和柔性制造系統的關鍵設備，AGV已經得到了越來越廣泛的應用，對AGV的研究也具有十分重要的理論意義和現實意義。

    隨著工廠自動化、計算機制造管理系統技術的逐步發展以及柔性制造系統、自動化立體倉庫的廣泛應用，AGV(Automatic Guided Vehicle)即自動導引車作為聯系和調節離散型物流系統以使其作業連續化的必要的自動化搬運裝卸手段，其應用范圍和技術水平得到了迅猛的發展。作為當代物流處理自動化的有效手段和柔性制造系統的關鍵設備，AGV已經得到了越來越廣泛的應用，對AGV的研究也具有十分重要的理論意義和現實意義。

一、AGV概念

    AGV是（Automated Guided Vehicle）的縮寫，意即“自動導引運輸車”，是指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，它能夠沿規定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車。AGV是現代工業自動化物流系統中的關鍵設備之一，它是以電池為動力，裝備有電磁或光學等自動導航裝置，能夠獨立自動尋址，并通過計算機系統控制，完成無人駕駛及作業的設備。

    自從1913年美國福特汽車公司使用有軌底盤裝配車，1954年英國采用地下埋線電磁感應導向車以來，到九十年代全世界擁有AGV(Automated Guided Vehicles)10萬臺以上。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。AGV以輪式移動為特征，較之步行、爬行或其它非輪式的移動機器人具有行動快捷、工作效率高、結構簡單、可控性強、安全性好等優勢。與物料輸送中常用的其他設備相比，AGV的活動區域無需鋪設軌道、支座架等固定裝置，不受場地、道路和空間的限制。因此，在自動化物流系統中，最能充分地體現其自動性和柔性，實現高效、經濟、靈活的無人化生產。

二、AGV發展歷史及未來發展趨勢

    1. 國外發展情況

    世界上第一臺AGV是美國Basrrett電子公司于20世紀50年代開發成功的，它是一種牽引式小車系統。小車中有一個真空管組成的控制器，小車跟隨一條鋼絲索導引的路徑行駛。60年代和70年代初，除Basrrett公司以外，Webb和Clark公司在AGV市場中也占有相當的份額。在這個時期，歐洲的AGV技術發展較快，這是由于歐洲公司已經對托盤的尺寸與結構進行了標準化，統一尺寸的托盆促進了AGV的發展。歐洲的主要制造廠家有Schindler-Digitron, Wogner HJC, ACS,  BT. CFC, FATA, Saxby,  Denford和Blecbert等。70年代中，歐洲約裝備了520個AGV系統，共有4800臺小車，1985年發展到一萬臺左右，為美、歐、日之首。在機械制造行業的應用為：汽車工業(57%)，柔性制造系統FMS(8%)和柔性裝配系統FAS(4%)。

    歐洲的AGV技術于80年代初，通過在美國的歐洲公司以許可證與合資經營的方式轉移到美國。芝加哥的Keebler分發中心從歐洲引進直接由計算機控制的AGV。1981年John公司將AGV連接到AS/RS，以提供在制造過程中物料自動輸送和跟蹤。1984年，通用汽車公司便成為AGV的最大用戶，1986年已達1407臺(包括牽引式小車、叉式小車和單元裝載小車)，1987年又新增加1662臺。美國各公司在歐洲技術的基礎上將AGV發展到更為先進的水平。他們采用更先進的計算機控制系統(可聯網于FMS或CIMS)，運輸量更大，移載時間更短，具有在線充電功能，以便24小時運行，小車和控制器可靠性更高。此時美國的AGV生產廠商從23家(1983年)驟增至74家(1985年)。

    日本的第一家AGV工廠于1966年由一家運輸設備供應廠與美國的Webb公司合資開設。到1988年，日本AGV制造廠已達20多家，如大福、Fanuc公司、Murata(村田)公司等。到1986年，日本己累計安裝了2312個AGV系統，擁有5032臺AGV。

    2. 國內發展情況

    1976年，北京起重運輸機械研究所研制的ZDB-1型自動搬運車是最早的實用型AGV。1988年，原郵電部北京郵政科學技術研究所等單位研制了郵政樞紐AGV。1991年，中科院沈陽自動化所與新松機器人自動化股份有限公司為沈陽金杯汽車公司總裝線上設計的九臺自動裝配系統，并于1996年獲得國家科學技術進步三等獎，是當時國內較先進的使用型AGV。1992年，天津理工學院研制了核電站用光學導引AGV。1998年昆明船舶設備公司在紅河卷煙廠研究多模式激光導引無人自動車22輛，紅河項目于2002年獲國家科學技術進步二等獎。同期天津師范大學、吉林大學、吉大易飛、北京軍區后勤部、北京機科發展公司、北京易亨集團等也進行了試驗研究。在引進國外技術與產品方面：1980年，上海石化總廠為滌綸長絲作業從日本大福公司引進國內第一套AGVS。九十年代初，華寶空調裝配線上使用了日本進口的電磁導引AGV。1996年，玉溪卷煙廠首家在煙草行業引進三星的52臺AGV，這是國內企業中使用數量最多的AGV系統。河北承德輸送機械廠合資引進美國WEBB公司AGV技術。天津理工學院研制的TIT-1全方位視覺引導自動車，屬國家863高科技項目，已通過鑒定，達到八十年代末國際先進水平。九十年代中期，昆船公司在引進國外最先進AGV技術的基礎上，先后承擔了數十個AGV系統的設計、安裝；其水平代表了目前國內的最高水平。昆明船舶設備公司研制的各種導引形式的AGV系統已經廣泛應用于煙草行業，汽車行業，造幣行業等。

    3. AGV系統技術研究方向

    （1）導引技術：八十、九十年代，正當國內的一些院校廠所致力基于埋線電磁導引技術并剛開始應用，基于CCD的光學磁帶識別、周邊圖像識別導引技術停滯不前之時，美國則以汽車行業為代表，應用推廣了基于陀螺導航的定位技術；瑞典的NDC公司則推出了基于激光反射測角定位技術。近年來，出現了激光測角與測距相結合的導引技術，其導引頭已經商品化。導引技術的進步，提高了行程路徑的柔性化，同時提高了停位精度，由±10毫米，縮小至±5毫米，乃致±3毫米。GPS定位導航技術則在大型（最大可達40t）AGV上得到應用。

    （2）移載技術：針對不同應用需求，出現了背輥式，背鏈式，推挽式，牽引式，龍門式，側叉式、前叉式、后叉式、三向叉式、升降伸縮叉式等。由于移載技術，驅動技術、電池技術的進步，促進了載重/自重比的大幅提高，由1:4提高到1:1.2，即同樣載重量，先進車型自重下降為落后車型的1/4。使車輛移動的能耗成倍降低，因而可以少裝電池，使AGV的自重、功耗形成良性循環。

    （3）電池技術：由采用酸性電池，進步到高能酸性電池，近年來，又開始采用高能堿性電池，提高環保性能，大幅提高了充、放電比，由充電時間/放電時間為1:1提高到1;12，大幅縮短了待機充電的時間。

    （4）智能化：在企業物流自動化技術中，現代AGV技術最具有智能化的特征，車載計算機的硬軟件功能日益強大不斷升級，使AGV及AGV系統具有從網絡、無線或紅外接收上位及客戶指令，自動導引，自動行駛，優化路線，自動作業，交通管理，車輛調度，安全避碰，自動充電，自動診斷，實現了AGV的智能化，信息化，數字化、網絡化、柔性化、敏捷化、節能化、綠色化。現代AGV是24小時不知疲倦的聰明小車（僅在任務間隙時隨機進行短時充電），能主動、自序、有節拍按最安全、快捷的路線執行作業。智能化的結果加上動力強勁，行駛速度可達160米/分，反映在選用車輛臺數上成倍減少。

    4. AGV發展趨勢

    AGV智能化程度高，不會疲勞，不俱危險，不會萎靡走神，精準精確，不僅可大大節約企業人力成本；也可使員工脫離危險崗位，從事更具人性化的工作，對提高生產效率、降本提質、提升企業的生產管理水平作用顯著，因此，在近幾年里自動導引車系統將迎來更具挑戰的時代。

    目前，AGV已應用到物流倉儲業、危險場所和特種行業、煙草、醫藥、化工、冶金、造紙、食品等行業。從技術的發展看， 導引技術是自動導引車(AGV)的關鍵技術之一。電磁感應導引已廣泛應用；激光導引是目前采用的主流技術；視覺導引是研究的熱點；慣性導引、超聲波導引等正被關注。單導引技術不能解決成本、可靠性、靈活性和定位精度等性能指標之間的矛盾，低成本高可靠性的傳感器、組合導引及信息融合技術需要進一步研究。未來，AGV系統的性能將在智能化、信息化、柔性化、敏捷化、節能化和綠色化等功能要求方面進一步改進完善，在工業現代化建設上發揮更加重要的作用。

三、AGV系統構成

    1）AGV系統

    AGV一般采用輪式驅動，具有電動車的特征。AGV小車能在地面控制系統的統一調度下，自動搬運貨物，實現自動化的物料傳送。因其具有靈活性、智能化等特點，能夠方便地重組系統，達到生產過程中的柔性化運輸之目的。較之傳統的人工或半人工的物料輸送方式，AGV系統大大減輕了勞動強度和危險性，提高了工作效率，在機械、電子、紡織、卷煙、醫療、食品、造紙等行業都可以發揮作用。國外的AGV系統設計，應用水平都比較高，應用也很廣泛。國內的應用相對少一些，但是在各方面的共同努力下，國內的AGV系統的設計水平和應用水平正在接近或趕超國際先進水平。

    AGV系統由控制臺、通訊系統、地面導航系統、充電系統、AGV和地面移載設備組成。其中主控計算機負責AGV系統與外部系統的聯系與管理，它根據現場的物料需求狀況向控制臺下達AGV的輸送任務。在AGV電池容量降到預定值后，充電系統給AGV自動充電。地面移載設備一般采用滾道輸送機、鏈式輸送機等將物料從自動化倉庫或工作現場自動移載到AGV上，反之也可以將物料從AGV上移載下來并輸送到目的地。AGV、充電系統、地面移載設備等都可以根據實際需要及工作場地任意布置，這也體現了AGV在自動化物流中的柔性特點。

    2）AGV的結構

    AGV由車載控制系統、車體系統、導航系統、行走系統、移載系統和安全與輔助系統組成。

    （1）車載控制系統

    車載控制系統是AGV的核心部分，一般由計算機控制系統、導航系統、通訊系統、操作面板及電機驅動器構成。計算機控制系統可采用PLC、單片機及工控機等。導航系統根據導航方式不同可分為電磁導航、磁條導航、激光導航和慣性導航等不同形式通過導航系統能使AGV確定其自身位置，并能沿正確的路徑行走。通訊系統是AGV和控制臺之間交換信息和命令的橋梁，由于無線電通訊具有不受障礙物阻擋的特點，一般在控制臺和AGV之間采用無線電通訊，而在AGV和移載設備之間為了定位精確采用光通訊操作面板的功能主要是在AGV調試時輸入指令，并顯示有關信息，通過RS232接口和計算機相連接。AGV上的能源為蓄電池，所以AGV的動作執行元件一般采用直流電動機、步進電動機和直流伺服電機等。

    （2）車體系統

    它包括底盤、車架、殼體和控制器、蓄電池安裝架等，是AGV的軀體，具有電動車輛的結構特征。

    （3）行走系統

    它一般由驅動輪、從動輪和轉向機構組成，形式有三輪、四輪、六輪及多輪等，三輪結構一般采用前輪轉向和驅動，四輪或六輪一般采用雙輪驅動、差速轉向或獨立轉向方式。

    （4）移載系統

    它是用來完成作業任務的執行機構，在不同的任務和場地環境下，可以選用不同的移載系統，常用的有滾道式、叉車式、機械手式等。

    （5）安全與輔助系統

    為了避免AGV在系統出故障或有人員經過AGV工作路線時出現碰撞，AGV一般都帶有障礙物探測及避撞、警音、警視、緊急停止等裝置。另外，還有自動充電等輔助裝置。

    （6）控制臺

    控制臺可以采用普通的IBM-PC機，如條件惡劣時，也可采用工業控制計算機，控制臺通過計算機網絡接受主控計算機下達的AGV輸送任務，通過無線通訊系統實時采集各AGV的狀態信息。根據需求情況和當前各AGV運行情況，將調度命令傳遞給選定的AGV。AGV完成一次運輸任務后在待命站等待下次任務。如何高效地、快速地進行多任務和多AGV的調度，以及復雜地形的避碰等一系列問題都需要軟件來完成。由于整個系統中各種智能設備都有各自的屬性，因此用面向對象設計的C++語言來編程是一個很好的選擇。在編程時要注意的是AGV系統的實時性較強，為了加快控制臺和AGV之間的無線通訊以及在此基礎上的AGV調度，編程中最好采用多線程的模式，使通訊和調度等各功能模塊互不影響，加快系統速度。

    （7）通訊系統

    通訊系統一方面接受監控系統的命令，及時、準確地傳送給其它各相應的子系統，完成監控系統所指定的動作：另一方面又接收各子系統的反饋信息，回送給監控系統，作為監控系統協調、管理、控制的依據。

    （8）導航系統

    AGV導航系統的功能是保證AGV小車沿正確路徑行走，并保證一定行走精度。AGV的制導方式按有無導引路線分為三種：一是有固定路線的方式；二是半固定路線的方式；三是無路線方式。

四、AGV應用前景

    自動導引車主要應用在工業生產、貿易和服務業中。過去，大多系統應用在生產領域，大概四分之一是用來連接不同的工作站點。大多的AGV系統和小車應用在汽車行業，其次是食品、印刷造紙、醫藥、機械和塑料行業。AGV的主要應用領域包括：不同作業區域、分揀、倉儲和裝配以及協調物料流連接等。