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AGV专题|技术篇(一)：AGV技术发展综述

原创2015-12-02杨文华

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文云南昆船智能装备有限公司总经理杨文华

一、概述

上世纪九十年代中期，AGV在我国开始得到实际应用。在过去的20多年中，AGV的发展

可谓历尽坎坷：2005年前，由于技术制约，价格居高不下。AGV作为生产辅助的搬运工具，其推广和应用

受到了明显的制约，能够进入的行业只是烟草和金融，作为生产不可或缺的工

艺装备，AGV也只是在汽车总装线上得到应用；2005年后，国内先后出现了数家生产简易

型AGV即AGC产品的企业，使AGV的应用得以推广。而近五年来，新兴的AGV企业数

量已超过百家，其产品应用领域已经涵盖各行各业。

二、AGV技术发展综述

二十几年前，就有国外专家总结过AGV的三大技术要点：我在哪里？我要去哪里？我怎么

去？形象地指出了导航、路径规划、导引是AGV的重要组成部分。笔者个人曾增加了一点:我到那里做什

么？即AGV的操作”

1.导航与导引

AGV作为轮式移动机器人(WMR-WheeledMobileRobot)的一个分支，其主要特征就是

自动导引，随着计算机和传感器技术的发展，导航、导引技术也不断提升。目前，常用的导

引、导航方式有：电磁导引、磁带导引、色带导引、激光导航、惯性导航、磁钉导航、导航以及基于GPS

图像识别的二维码标签导航等。最初，AGV只是简单地沿着固定的物理线路行驶，被称为“固定

路径导引”（如电磁导引、磁带导引、色带导引等）；后来，AGV能够根据导航及路径规划信息，自动选

择预设的“逻辑线路”行驶，被称为“自由路径导引”（如激光导航、惯性导航等）。

AGV根据路径偏移量来控制速度和转向角，从而保证AGV精确行驶到目标点的位置及航向的过程，称为

“导引”（Guidance）。在“固定路径导引”的方式中，导引传感器直接得到AGV与理论路径（电

线、磁带、色带等）的偏移量并直接用于控制，此类方式可统称为“导引”。而在“自由路径导引”方式

中，AGV导航传感器得到的是间接信号，如，激光导航通过激光扫描器测出反射板的夹角和距离；惯性导

航通过陀螺仪测出角加速度并配合地面标签位置，通常这类信号无法直接用于导引，必须通过不同的算法来

获得AGV的位置及航向，这一过程称为导航”（Navigation）。从技术上来说，所有固定路径导引”方

式，其本质是一样的，

都是“一维”的有线导引，AGV单机无需全局坐标位置，只需获得行驶距离及转向偏移量的反馈，一般

不需要“位置估算（DeadReckoning）”；而“自由路径导引”方法有很多，有基于“灯塔

（Beacon）”信息的激光导航、GPS导航，有基于地标信息的惯性导航、标签导航，有根据环境信息的

环境导航或自然导航，“自由路径导引”的共同特点是：AGV单机都须在控制中采用“位置估算”，路

径（Path）不再是物理意义上的路径，而是逻辑上的路径，是可以用数学函数表达出来的轨迹

（Trajectory）。

AGV的导航、导引技术多种多样，不同的场合可采用不同的导引技术。单一的导引技术无法覆盖所有的应

用：在有叉车行驶的场合不宜选用磁带导引；路径需要经常变换的场合，应考虑激光导引，而露天环境，

考虑到气候因素，则不宜采用激光导引；路径复杂的场合应尽量考虑“自由路径导引”方式。导航、导引

技术没有孰优孰劣，而应根据使用环境，因地制宜地灵活运用。导航、导引技术始终是AGV发展最主要的部

分。目前，图像识别导航（环境导航）、无反射板激光导航（自然导航、轮廓导航）、差分GPS、室内

GPS也已得到应用，未来必将有更多的导航、导引技术出现。

2.驱动方式

目前AGV常用的驱动方式可以归纳为三种：驱动兼转向模式（SteerDriving）、差速驱动模式

（DifferentialDriving）和全方向（位）驱动模式（QuadMotion）。

驱动兼转向是指用一个