重載 AGV概念及范疇

重載型自動導引車（AGV），是一種以電池或內燃機作為動力、配備大功率電機、減速機及萬向驅動輪實現靈活運行，具有車速調節、升降補償、車輛制動、全方位轉向、自由路徑規劃、自動引導、在線快速充電、多車編組聯動等功能， 同時可被集中調度管理的智能車輛。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輸工具， 可以應用在許多固定的或不固定的運輸場合。

重載型 AGV 的裝載能力一般為 10 噸~200 噸。根據用戶需求，動力和執行機構形式、車輛長度、寬度、提升高度、驅動能力、續航里程等性能參數均可按需設計。

按適用環境區分，AGV 可分為：室內型和室外型。室內型主要應用于裝備制造、大件運輸、造紙印刷、鋼鐵冶金、化工等領域；室外型主要應用于采礦、港口、機場、煙草、軌道交通等領域。

AGV 的主要動力來源包括：動力電池、內燃機和非接觸式供電等。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 的輪系結構包括：麥克納姆輪系、雙輪差動輪系和全方位舵輪系等。AGV 的導引方式主要包括：電磁導航、磁導航、色帶導航、二維碼導航、激光導航、慣性導航及多模混合導航等。其運行方式包括：單車獨立運行和多車編組聯動等。

國內外發展現狀

世界上第一臺 AGV 誕生于 1953 年，是由一輛牽引式拖拉機改造而成。從第一臺 AGV 誕生至今已經有 60 余年。目前在世界上，AGV 已經得到長足的發展， 主要的變化表現為 AGV 的引導方式和 AGV 的使用數量以及 AGV 的生產廠家數量。

當前，物流行業規模正在以每年 40%的速度快速增長，卻依然是典型的勞動密集型行業。隨著機器人技術迅速崛起，各行業掀起一股“機器換人”的熱潮， 而涉足物流領域的企業也紛紛投入先進機器人技術的研究。

傳統的物流行業嚴重依賴于人力，但近些年隨著電商企業迅速崛起，一些電商開始投入巨資自建高科技物流系統。例如全球最大的網絡零售商亞馬遜，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 個標準足球場地。整個倉儲系統里應用了各種高科技產品，例如物流機器人、送貨無人機、大數據驅動的智能分揀技術等等。

目前，AGV 已經成功應用到汽車、煙草、醫藥、食品、化工、印刷、3C 電子、電商倉儲分揀、郵局、圖書館、港口、機場、危險場所、特種行業以及各類型的制造業當中。以汽車行業為例，AGV 在汽車行業的廣泛應用，帶動了汽車生產模式的的全新變革。隨著工業信息化的發展，汽車行業對制造設備的智能化需求不斷上升，AGV 能很好的適應現代汽車制造技術柔性化、靈捷化、智能化、信息化的發展趨勢，使汽車裝配的生產組織、信息管理和物流技術等方面實現了質的飛躍。

國外發展現狀

AGV 技術發源于 20 世紀 50 年代的美國，因其優異的性能和高效的運行模式， 受到企業的普遍歡迎，很快便傳到歐洲。由于西方發達國家經濟發展迅速，社會福利待遇明顯提升，因此，人工成本不斷增加，企業負擔連年上升，而這也就為AGV 的大量普及提供了基礎。

歐美的工業偏向于重工業，經常會需要搬運一些大型組件，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，為了提高產能，歐美 AGV 產品普遍采用模塊化設計，采用大部件組裝的形式進行生產，以降低生產成本，產品覆蓋面廣、功能強大；驅動模式也多種多樣，導引方式、樣式各異，移載機構也因各個行業需求不同而不同，產品的載重量可達 60 噸。目前， 一些高級重載 AGV 的承載能力已經達到了 200 噸。用于自動化集裝箱碼頭的重載AGV 型號，運行速度已經達到了 5m/s（18km/h），歐美正在發展的第 3 代 AGV產品，時速將達到 50km/h 以上。

國內發展現狀

我國 AGV 發展始于上世紀 60 年代，雖然初期發展緩慢，但一直以來，國家都在不斷加大這一領域的投入。我國 AGV 市場并沒有出現像關節型工業機器人那樣由幾大國外品牌把持的情況，這要歸功于早期國內一些有識之士和科研機構的提前布局和技術探索。

近年來，在國內工業機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下，我國 AGV 銷售量持續增長。根據統計數據顯示，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，復合增長率達 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 的應用。

2017 年，我國 AGV 市場銷量達到 12900 臺，預計 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（電商、快遞、新能源、醫療等）市場需求持續釋放，大批量采用 AGV 及 AGC 產品。在汽車、家電、煙草行業等制造領域市場需求穩定增長的同時，物流領域自動化倉儲改造， 尤其是智能倉儲的建設需求旺盛，也促進了 AGV 銷量的快速增長。

2013-2018年中國AGV市場銷量

從需求領域來看，目前我國 AGV 需求領域較為集中，主要分布在汽車工業、家電制造等生產物流端，2016 年二者 AGV 銷售額占比達 47%左右，其中汽車工業占比 24%，家電制造占比 22%。此外 2016 年，除了工業級的應用外，AGV 開始向商業領域推廣應用，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，三者占比分別為 15%、15%和 13%。

agv機器人應用市場

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

目前，國內 AGV 企業因定位不同，大致可分為兩大發展模式：一類為 AGV 制造型企業，AGV 逐步標準化，以純產品形式推廣；一類以 AGV 系統形式及延伸發展到自動化物流系統模式發展，這類基本與相關行業相結合。

2012 年國內 AGV 企業在 80-100 家之間，但是到了 2014 年 12 月，這個數據基本翻了三倍，達到 250 家左右，當然這里面包括一些集成商以及一些傳統做搬運設備的企業，也有一些做代理的企業。真正能自主設計、生產 AGV 的企業仍然不到 100 家。

面臨的問題

1、行業無序競爭加劇

伴隨著行業的快速發展，市場競爭日漸加劇，企業紛紛降價銷售，使得 AGV 和 AGC 制造企業利潤微薄。進入 2018 年，AGV 的價格戰并沒有停下來，有些企業甚至推出了 9.8 萬的叉車 AGV，依靠低價擴張市場的現象較為普遍。這種趨勢如長期延續，不僅難以保證產品質量，甚至會導致行業陷入無序競爭的惡性循環。

2、同質化現象嚴重

無論硬件還是軟件都需要不斷創新，推出值得信賴的產品。但目前國內 AGV 企業基本是你有我也要有，一家研發出新的產品，一旦推向市場，第二家、第三家改個外觀，相繼也就推出了，專利等知識產區保護基本是形同虛設。

3、行業標準難以統一

國產 AGV 尚屬于較為細分的領域，相關的行業標準和產品標準非常匱乏，產品質量參差不齊，市場應用也因為難以實現標準統一而出現價格混戰的現象，制約了產業的發展。

產品特點

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

經過多年的技術發展，重載 AGV 已經廣泛應用于倉儲、制造、港口、機場、危險場所、特種行業等領域，有效載荷從 5 噸至上百噸，運行速度 0.1 米/秒至 5 米/秒。與傳統運輸方式相比，重載 AGV 具有以下特點：

1、適用環境廣泛

室內型 AGV 產品能夠滿足IPX4 的防護等級，環境溫度適應范圍：0℃~60℃；環境濕度適應范圍：5~90%。室外型 AGV 產品能夠滿足 IP55 的防護等級，環境溫度的適應性范圍：-20℃~60℃；環境濕度的適應范圍：5~99%；最大風力：15 米/秒。

2、具備先進的導航技術

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

3、具有載荷自平衡系統

重載 AGV 產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據通過處理器計算，也將實時呈現在監控客戶端。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行比對，當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， 防止因路面傾角過大引發所承載的貨物發生滑移或傾覆。

4、可進行多車編組聯動

目前，我國已突破多臺 AGV 之間的編組動作聯動技術，可實現同步移動過程中相對偏差小于±10mm 的高精度。最典型的應用，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 在現場絢麗燈光的映襯下，相互協調，不斷變幻出靈動曲線和炫酷走位， 這 24 臺 AGV 還經受住了現場舞臺人多路滑，以及 5 級大風和零下 10 度氣溫的惡劣環境考驗，給全世界人民留下深刻的印象，贏得了無數的贊譽。高精度聯動技術應用于重載 AGV 上，可很好的解決超長、超重型設備的運輸問題，在航空航天、鐵路、重型機械、橋梁建筑等領域將發揮重要作用。

6.4 未來發展趨勢

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

對于核心器件的研發和量產，提高自主研發技術的占比，也將是未來國內AGV 企業的發展必由之路，包括：大功率電機、減速機、運動控制器等核心器件的設計和制造，將是打破進口壟斷，降低采購成本，從而提高國產產品競爭力的有效手段。

重載 AGV 不斷創新的背后，反映的是 AGV 在重型搬運領域取得的優異成績， 從而得到用戶越來越多的青睞。港口、機場、飛機制造、鐵路機車檢修及制造、造紙印刷等這些重型作業，原來主要由重卡、集裝箱、龍門吊和大量人力來完成， 現如今也嘗試了技術創新，通過引入重載 AGV 替代了原始、粗放的作業模式。機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約，整體邁入自動化、信息化、智能化的運營模式。這一細分領域更加注重機器人作業的穩定性和安全性，但由于對載重要求較高，相對配件和技術方面和小型的 AGV 有很大程度的區別，因此也成為綜合難度最高的 AGV 類別。

現階段國內 AGV 技術和制造商水平良莠不齊，能滿足重載 AGV 機器人的高精技術和高端生產要求的廠家并不多，但只要市場的需求量足夠大，企業的研發投入也會不斷加大，技術的發展速度也會越來越快。重載 AGV，未來將會有更大發展潛力和應用推廣的領域。