自动导引车(AGV)关键技术及发展趋势的探究

【摘要】自1953年第一辆自动导引车（AGV）诞生以来，AGV被广泛应用于货流运输场所、危险场所和军事行业、烟草行业及汽车制造的柔性生产线、大中型自动化仓储业及物流业的搬运系统等领域。现阶段我国AGV发展水平仅相当于国外八十年代的水平，还具有较大的提升空间，为此本文将就AGV关键技术及发展趋势进行探讨，以期为相关工作者提供一些有益的参考和借鉴。

【关键词】自动导引车 关键技术 发展趋势

一、自动导引车（AGV）的关键技术

（1）导引及定位技术。作为AGV技术研究的核心部分，导引及定位技术的优劣将直接关系着AGV的性能稳定性、自动化程度及应用实用性，表1为AGV的常见导引及定位技术。

表1 AGV的导引及定位技术

（2）路径规划和任务调度技术。第一，行驶路径规划。行驶路径规划是指解决AGV从出发点到目标点的路径问题，即“如何去”的问题。现阶段国内外已经有大量的人工智能算法被应用于AGV行驶路径规划中，如蚁群算法、遗传算法、图论法、虚拟力法、神经网络和A*算法等。

第二，作业任务调度。作业任务调度是指根据当前作业的请求对任务进行处理，包括对基于一定规则的任务进行排序并安排合适的AGV处理任务等。需要综合考虑各个AGV的任务执行次数、电能供应时间、工作与空闲时间等多个因素，以达到资源的合理应用和最优分配。

第三，多机协调工作。多机协调工作是指如何有效利用多个AGV共同完成某一复杂任务，并解决过程中可能出现的系统冲突、资源竞争和死锁等一系列问题。现在常用的多机协调方法包括分布式协调控制法、道路交通规则控制法、基于多智能体理论控制法和基于Petri网理论的多机器人控制法。

（3）运动控制技术。不同的车轮机构和布局有着不同的转向和控制方式，现阶段AGV的转向驱动方式包括如下两种：两轮差速驱动转向方式，即将两独立驱动轮同轴平行地固定于车体中部，其它的自由万向轮其支撑作用，控制器通过调节两驱动轮的转速和转向，可以实现任意转弯半径的转向；操舵轮控制转向方式，即通过控制操舵轮的偏航角实现转弯，其存在最小转弯半径的限制。

控制系统通过安装在驱动轴上的编码器反馈来组成一个闭环系统，目前基于两轮差速驱动的AGV路径跟踪方法主要有：PID控制法、最优预测控制法、专家系统控制法、神经网络控制法和模糊控制法。

（4）信息融合技术。信息融合是指利用多源信息的关联组合，充分识别、分析、估计和调度数据，完成下达决策和精确处理信息的任务，并对周围环境、战况等进行适度的估计。目前，在导引领域研究和应用的信息融合技术主要有Kalman滤波、贝叶斯估计法与D-S证据推理等，其中以Kalman滤波最广。Kalman滤波具有良好的实时性，但它是建立在严格的数学模型的基础上，当导引模型存在较大建模误差或者系统特性发生变化时往往会导致滤波发散。为提高滤波算法的鲁棒性和自适应能力，可针对AGV的导引要求与特点，研究适当的自适应Kalman滤波算法、鲁棒滤波算法或智能滤波（如模糊推理、神经网络、专家系统）方法等。

二、AGV的发展趋势分析

第一，向智能化方向发展。随着AGV车载计算机的软硬件性能逐渐增强，未来AGV要能够从多种远程接收装置接收用户指令，并根据指令实现自动导引和行驶、优化路线、安全避碰及自动充电等功能，这意味着未来AGV将变成不知疲倦且会思考的车辆，能够自主的按照最为快捷和安全的路径来完成任务。

第二，向机器人化方向发展。AGV本身属于移动机器人的范畴，未来更多的机器人技术（如机器人导航与定位、运动与控制、路径规划等）将被应用于AGV中，这使得其能够更加智能和可靠，能够对一些不太复杂的突况进行自主判断，从而适应于不同运输场所。

第三，向更优良的驱动性能方向发展。近年来随着电池技术的日益进步，高能碱性电池逐步取代酸性电池成为主流，这将大大提高AGV的工作效率，缩短其待机充电的时间，从而使其能够承担更大负载要求和更长工作时间的任务。

三、结论

相较于传统搬运方式，AGV具有自动化程度高、美观整洁、智能充电、安全性能好、成本较低、长距离运输、适应于特殊工作环境和调度能力优秀等特点，因此虽然只出现了短短几十年时间，却在全球范围内迅猛发展。随着科学技术的快速发展，未来AGV将不单是沿指定路线行驶的简单搬运工具，它会变得更加智能和可靠，以便能够更好地适用于各种工作场所。

参考文献：

[1]史恩秀，黄玉美.自主导航小车AGV定位方法的研究[J].传感技术学报，2007，（01）.

[2]沈治.浅谈自动导向小车（AGV）技术发展[J].科技广场，2008，（12）.

[3]宁志民.AGV技术发展综述[J].导航与控制，2014.