重載 AGV概念及范疇

重載型自動導(dǎo)引車（AGV），是一種以電池或內(nèi)燃機(jī)作為動力、配備大功率電機(jī)、減速機(jī)及萬向驅(qū)動輪實現(xiàn)靈活運(yùn)行，具有車速調(diào)節(jié)、升降補(bǔ)償、車輛制動、全方位轉(zhuǎn)向、自由路徑規(guī)劃、自動引導(dǎo)、在線快速充電、多車編組聯(lián)動等功能， 同時可被集中調(diào)度管理的智能車輛。其工作流程是由人工手動或自動將貨物或工件裝載在 AGV 上，自動行走到指定地點，再將貨物或工件卸下來的移動運(yùn)輸工具， 可以應(yīng)用在許多固定的或不固定的運(yùn)輸場合。

重載型 AGV 的裝載能力一般為 10 噸~200 噸。根據(jù)用戶需求，動力和執(zhí)行機(jī)構(gòu)形式、車輛長度、寬度、提升高度、驅(qū)動能力、續(xù)航里程等性能參數(shù)均可按需設(shè)計。

按適用環(huán)境區(qū)分，AGV 可分為：室內(nèi)型和室外型。室內(nèi)型主要應(yīng)用于裝備制造、大件運(yùn)輸、造紙印刷、鋼鐵冶金、化工等領(lǐng)域；室外型主要應(yīng)用于采礦、港口、機(jī)場、煙草、軌道交通等領(lǐng)域。

AGV 的主要動力來源包括：動力電池、內(nèi)燃機(jī)和非接觸式供電等。其中動力電池主要包括鉛酸蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰電池等類型。AGV 的輪系結(jié)構(gòu)包括：麥克納姆輪系、雙輪差動輪系和全方位舵輪系等。AGV 的導(dǎo)引方式主要包括：電磁導(dǎo)航、磁導(dǎo)航、色帶導(dǎo)航、二維碼導(dǎo)航、激光導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航及多模混合導(dǎo)航等。其運(yùn)行方式包括：單車獨(dú)立運(yùn)行和多車編組聯(lián)動等。

6.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

世界上第一臺 AGV 誕生于 1953 年，是由一輛牽引式拖拉機(jī)改造而成。從第一臺 AGV 誕生至今已經(jīng)有 60 余年。目前在世界上，AGV 已經(jīng)得到長足的發(fā)展， 主要的變化表現(xiàn)為 AGV 的引導(dǎo)方式和 AGV 的使用數(shù)量以及 AGV 的生產(chǎn)廠家數(shù)量。

當(dāng)前，物流行業(yè)規(guī)模正在以每年 40%的速度快速增長，卻依然是典型的勞動密集型行業(yè)。隨著機(jī)器人技術(shù)迅速崛起，各行業(yè)掀起一股“機(jī)器換人”的熱潮， 而涉足物流領(lǐng)域的企業(yè)也紛紛投入先進(jìn)機(jī)器人技術(shù)的研究。

傳統(tǒng)的物流行業(yè)嚴(yán)重依賴于人力，但近些年隨著電商企業(yè)迅速崛起，一些電商開始投入巨資自建高科技物流系統(tǒng)。例如全球最大的網(wǎng)絡(luò)零售商亞馬遜，其在亞利桑那州的鳳凰城建立的物流中心面積完全能夠容納 28 個標(biāo)準(zhǔn)足球場地。整個倉儲系統(tǒng)里應(yīng)用了各種高科技產(chǎn)品，例如物流機(jī)器人、送貨無人機(jī)、大數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能分揀技術(shù)等等。

目前，AGV 已經(jīng)成功應(yīng)用到汽車、煙草、醫(yī)藥、食品、化工、印刷、3C 電子、電商倉儲分揀、郵局、圖書館、港口、機(jī)場、危險場所、特種行業(yè)以及各類型的制造業(yè)當(dāng)中。以汽車行業(yè)為例，AGV 在汽車行業(yè)的廣泛應(yīng)用，帶動了汽車生產(chǎn)模式的的全新變革。隨著工業(yè)信息化的發(fā)展，汽車行業(yè)對制造設(shè)備的智能化需求不斷上升，AGV 能很好的適應(yīng)現(xiàn)代汽車制造技術(shù)柔性化、靈捷化、智能化、信息化的發(fā)展趨勢，使汽車裝配的生產(chǎn)組織、信息管理和物流技術(shù)等方面實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。

一、國外發(fā)展現(xiàn)狀

AGV 技術(shù)發(fā)源于 20 世紀(jì) 50 年代的美國，因其優(yōu)異的性能和高效的運(yùn)行模式， 受到企業(yè)的普遍歡迎，很快便傳到歐洲。由于西方發(fā)達(dá)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，社會福利待遇明顯提升，因此，人工成本不斷增加，企業(yè)負(fù)擔(dān)連年上升，而這也就為AGV 的大量普及提供了基礎(chǔ)。

歐美的工業(yè)偏向于重工業(yè)，經(jīng)常會需要搬運(yùn)一些大型組件，因此，對于 AGV 的需求也基本上是重載類型，更加追求 AGV 的自動化和智能化。同時，為了提高產(chǎn)能，歐美 AGV 產(chǎn)品普遍采用模塊化設(shè)計，采用大部件組裝的形式進(jìn)行生產(chǎn)，以降低生產(chǎn)成本，產(chǎn)品覆蓋面廣、功能強(qiáng)大；驅(qū)動模式也多種多樣，導(dǎo)引方式、樣式各異，移載機(jī)構(gòu)也因各個行業(yè)需求不同而不同，產(chǎn)品的載重量可達(dá) 60 噸。目前， 一些高級重載 AGV 的承載能力已經(jīng)達(dá)到了 200 噸。用于自動化集裝箱碼頭的重載AGV 型號，運(yùn)行速度已經(jīng)達(dá)到了 5m/s（18km/h），歐美正在發(fā)展的第 3 代 AGV產(chǎn)品，時速將達(dá)到 50km/h 以上。

二、國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國 AGV 發(fā)展始于上世紀(jì) 60 年代，雖然初期發(fā)展緩慢，但一直以來，國家都在不斷加大這一領(lǐng)域的投入。我國 AGV 市場并沒有出現(xiàn)像關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人那樣由幾大國外品牌把持的情況，這要?dú)w功于早期國內(nèi)一些有識之士和科研機(jī)構(gòu)的提前布局和技術(shù)探索。

近年來，在國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人需求量激增以及“中國制造 2025”、智慧物流等各項政策的引領(lǐng)下，我國 AGV 銷售量持續(xù)增長。根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2013 年我國AGV 銷量為 2439 臺，2014 年上升至 3150 臺，同比增長 29.15%；2016 年銷量為6500 臺，同比增長 51.16%。2013~2016 年間，復(fù)合增長率達(dá) 38.64%，增幅較大的主要原因為電商倉儲 AGV 的使用和推廣以及戶外港口 AGV 等重載 AGV 的應(yīng)用。

2017 年，我國 AGV 市場銷量達(dá)到 12900 臺，預(yù)計 2018 年 AGV 銷量將超 1.8 萬臺，同比增長超 40%。2017 年增幅較大的主要原因是：新興行業(yè)（電商、快遞、新能源、醫(yī)療等）市場需求持續(xù)釋放，大批量采用 AGV 及 AGC 產(chǎn)品。在汽車、家電、煙草行業(yè)等制造領(lǐng)域市場需求穩(wěn)定增長的同時，物流領(lǐng)域自動化倉儲改造， 尤其是智能倉儲的建設(shè)需求旺盛，也促進(jìn)了 AGV 銷量的快速增長。

2013-2018年中國AGV市場銷量

從需求領(lǐng)域來看，目前我國 AGV 需求領(lǐng)域較為集中，主要分布在汽車工業(yè)、家電制造等生產(chǎn)物流端，2016 年二者 AGV 銷售額占比達(dá) 47%左右，其中汽車工業(yè)占比 24%，家電制造占比 22%。此外 2016 年，除了工業(yè)級的應(yīng)用外，AGV 開始向商業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用，其中對 AGV 需求最大的莫過于電商倉儲物流、煙草和3C 電子行業(yè)，三者占比分別為 15%、15%和 13%。

agv機(jī)器人應(yīng)用市場

國內(nèi) AGV 快速占領(lǐng)市場的原因主要有兩點：其一，國內(nèi) AGV 高性價比優(yōu)勢以及為客戶提供的個性化服務(wù)是國產(chǎn)廠商取勝市場的關(guān)鍵因素；其二，在同類產(chǎn)品中，外資品牌的價格比國產(chǎn)品牌的價格高出至少 50%以上，有些甚至高出 1 倍。顯然，如此昂貴的產(chǎn)品，讓向來對價格極為敏感的國內(nèi)應(yīng)用廠家難以承受，尤其是對中小企業(yè)而言，其對產(chǎn)品性能的要求并不是太高。

目前，國內(nèi) AGV 企業(yè)因定位不同，大致可分為兩大發(fā)展模式：一類為 AGV 制造型企業(yè)，AGV 逐步標(biāo)準(zhǔn)化，以純產(chǎn)品形式推廣；一類以 AGV 系統(tǒng)形式及延伸發(fā)展到自動化物流系統(tǒng)模式發(fā)展，這類基本與相關(guān)行業(yè)相結(jié)合。

2012 年國內(nèi) AGV 企業(yè)在 80-100 家之間，但是到了 2014 年 12 月，這個數(shù)據(jù)

基本翻了三倍，達(dá)到 250 家左右，當(dāng)然這里面包括一些集成商以及一些傳統(tǒng)做搬運(yùn)設(shè)備的企業(yè)，也有一些做代理的企業(yè)。真正能自主設(shè)計、生產(chǎn) AGV 的企業(yè)仍然不到 100 家。

三、面臨的問題

1、行業(yè)無序競爭加劇

伴隨著行業(yè)的快速發(fā)展，市場競爭日漸加劇，企業(yè)紛紛降價銷售，使得 AGV 和 AGC 制造企業(yè)利潤微薄。進(jìn)入 2018 年，AGV 的價格戰(zhàn)并沒有停下來，有些企業(yè)甚至推出了 9.8 萬的叉車 AGV，依靠低價擴(kuò)張市場的現(xiàn)象較為普遍。這種趨勢如長期延續(xù)，不僅難以保證產(chǎn)品質(zhì)量，甚至?xí)?dǎo)致行業(yè)陷入無序競爭的惡性循環(huán)。

2、同質(zhì)化現(xiàn)象嚴(yán)重

無論硬件還是軟件都需要不斷創(chuàng)新，推出值得信賴的產(chǎn)品。但目前國內(nèi) AGV 企業(yè)基本是你有我也要有，一家研發(fā)出新的產(chǎn)品，一旦推向市場，第二家、第三家改個外觀，相繼也就推出了，專利等知識產(chǎn)區(qū)保護(hù)基本是形同虛設(shè)。

3、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一

國產(chǎn) AGV 尚屬于較為細(xì)分的領(lǐng)域，相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)非常匱乏，產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，市場應(yīng)用也因為難以實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一而出現(xiàn)價格混戰(zhàn)的現(xiàn)象，制約了產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

6.3 產(chǎn)品特點

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速增長，航空航天、高鐵建設(shè)、港口、機(jī)場、核工業(yè)、船舶、大型渦輪機(jī)等重工業(yè)得到了迅猛發(fā)展。這些大型裝備的生產(chǎn)、組裝、運(yùn)輸和儲存等都不可避免地會遇到一些困難。傳統(tǒng)的重載運(yùn)輸方式相對比較單一，例如： 航吊、有軌系統(tǒng)、大型拖車等，但是這些傳統(tǒng)的運(yùn)輸方式都有很多的局限和缺點， 而且當(dāng)載荷量超過 50 噸的時候，幾乎傳統(tǒng)的運(yùn)輸方式都很難克服這樣的載荷所帶來的限制。所以，重載 AGV 的發(fā)展對于現(xiàn)代重工業(yè)生產(chǎn)和大型裝備組裝來說將是一個新的革命。

經(jīng)過多年的技術(shù)發(fā)展，重載 AGV 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于倉儲、制造、港口、機(jī)場、危險場所、特種行業(yè)等領(lǐng)域，有效載荷從 5 噸至上百噸，運(yùn)行速度 0.1 米/秒至 5 米/秒。與傳統(tǒng)運(yùn)輸方式相比，重載 AGV 具有以下特點：

1、適用環(huán)境廣泛

室內(nèi)型 AGV 產(chǎn)品能夠滿足IPX4 的防護(hù)等級，環(huán)境溫度適應(yīng)范圍：0℃~60℃；環(huán)境濕度適應(yīng)范圍：5~90%。室外型 AGV 產(chǎn)品能夠滿足 IP55 的防護(hù)等級，環(huán)境溫度的適應(yīng)性范圍：-20℃~60℃；環(huán)境濕度的適應(yīng)范圍：5~99%；最大風(fēng)力：15 米/秒。

2、具備先進(jìn)的導(dǎo)航技術(shù)

為了適應(yīng)不同場景的使用需求，重載 AGV 產(chǎn)品支持多種導(dǎo)航方式，包括傳統(tǒng)的電磁導(dǎo)航、色帶導(dǎo)航、磁條導(dǎo)航和近幾年興起的二維碼+慣導(dǎo)方式，以及激光導(dǎo)航等。AGV 產(chǎn)品定位精確，行駛路徑靈活多變，柔性化程度更高，可快速全局部署，能夠適合多種現(xiàn)場環(huán)境。

3、具有載荷自平衡系統(tǒng)

重載 AGV 產(chǎn)品的載重輪組件裝配有一系列傳感器，包括：油壓傳感器、角度傳感器、舉升傳感器、輪速度/方向傳感器和輪壓力傳感器，用于載荷的受力分析和保持平衡的穩(wěn)性計算。處理器通過計算每個車輪中液壓缸的活塞壓力，來增加或者減少液壓流量，從而維持每個舉升點的平衡。另外，每個液壓缸的壓力傳感器檢測到的壓力、載荷及載荷重心位置等數(shù)據(jù)通過處理器計算，也將實時呈現(xiàn)在監(jiān)控客戶端。車身控制器通過直線位置傳感器得到每個液壓缸的舉升高度，并和其他液壓缸的高度進(jìn)行比對，當(dāng)車體行駛在有一定角度的坡面或地面平整度較差的路面時，以上信息和傾角羅盤的輸出信息都將用于自動維持載荷保持水平狀態(tài)， 防止因路面傾角過大引發(fā)所承載的貨物發(fā)生滑移或傾覆。

4、可進(jìn)行多車編組聯(lián)動

目前，我國已突破多臺 AGV 之間的編組動作聯(lián)動技術(shù)，可實現(xiàn)同步移動過程中相對偏差小于±10mm 的高精度。最典型的應(yīng)用，莫過于 2018 年 2 月在韓國平昌舉辦的第 23 屆冬奧會閉模式上“北京八分鐘”的精美絕倫的演出。24 臺新松公司的 AGV 在現(xiàn)場絢麗燈光的映襯下，相互協(xié)調(diào)，不斷變幻出靈動曲線和炫酷走位， 這 24 臺 AGV 還經(jīng)受住了現(xiàn)場舞臺人多路滑，以及 5 級大風(fēng)和零下 10 度氣溫的惡劣環(huán)境考驗，給全世界人民留下深刻的印象，贏得了無數(shù)的贊譽(yù)。高精度聯(lián)動技術(shù)應(yīng)用于重載 AGV 上，可很好的解決超長、超重型設(shè)備的運(yùn)輸問題，在航空航天、鐵路、重型機(jī)械、橋梁建筑等領(lǐng)域?qū)l(fā)揮重要作用。

6.4 未來發(fā)展趨勢

從技術(shù)發(fā)展角度看，未來重載 AGV 將不斷挑戰(zhàn)更大的單車載荷能力，甚至將發(fā)展出 500 噸級的型號，并將對多車編組運(yùn)行方式進(jìn)行深入探索，以滿足對特殊外形尺寸、特大載荷等應(yīng)用的需求。同時，對每一個市場細(xì)分領(lǐng)域的需求將做深、做足，發(fā)展出滿足特定需求的細(xì)分型號。

對于核心器件的研發(fā)和量產(chǎn)，提高自主研發(fā)技術(shù)的占比，也將是未來國內(nèi)AGV 企業(yè)的發(fā)展必由之路，包括：大功率電機(jī)、減速機(jī)、運(yùn)動控制器等核心器件的設(shè)計和制造，將是打破進(jìn)口壟斷，降低采購成本，從而提高國產(chǎn)產(chǎn)品競爭力的有效手段。

重載 AGV 不斷創(chuàng)新的背后，反映的是 AGV 在重型搬運(yùn)領(lǐng)域取得的優(yōu)異成績， 從而得到用戶越來越多的青睞。港口、機(jī)場、飛機(jī)制造、鐵路機(jī)車檢修及制造、造紙印刷等這些重型作業(yè)，原來主要由重卡、集裝箱、龍門吊和大量人力來完成， 現(xiàn)如今也嘗試了技術(shù)創(chuàng)新，通過引入重載 AGV 替代了原始、粗放的作業(yè)模式。機(jī)器換人不僅解決了許多流程中的高危隱患，也在人力成本和信息化成本上大幅節(jié)約，整體邁入自動化、信息化、智能化的運(yùn)營模式。這一細(xì)分領(lǐng)域更加注重機(jī)器人作業(yè)的穩(wěn)定性和安全性，但由于對載重要求較高，相對配件和技術(shù)方面和小型的 AGV 有很大程度的區(qū)別，因此也成為綜合難度最高的 AGV 類別。

現(xiàn)階段國內(nèi) AGV 技術(shù)和制造商水平良莠不齊，能滿足重載 AGV 機(jī)器人的高精技術(shù)和高端生產(chǎn)要求的廠家并不多，但只要市場的需求量足夠大，企業(yè)的研發(fā)投入也會不斷加大，技術(shù)的發(fā)展速度也會越來越快。重載 AGV，未來將會有更大發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用推廣的領(lǐng)域。