據高工機器人產業研究所(GGII)發布的《2020年中國移動機器人行業調研報告》顯示,截止到2019年末,國內AGV企業已經上升到190余家,但是這其中,大多數的企業都集中在百公斤到一噸左右的輕負載領域,重負載AGV企業少之又少。
是這塊蛋糕不夠大嗎?
按照業內約定俗成的觀點,AGV負載超過2噸即為重負載,其中各個行業的具體需求又不一樣,普通制造業中一般為2噸到5噸,立體停車庫一般為5噸左右,工程機械類、軍工類5噸起步,港口碼頭的則是40噸起步。
所以,市場夠大,只是較為分散,同時技術門檻的要求較高,有點類似于電力巡檢行業,一般的企業做不進去,但是一旦做進去,上升空間較大。
從技術角度來講,重負載AGV和輕負載AGV有著完全不同的技術難點,有點類似于關節機器人與桁架機器人的技術區別,如何保證大負載下的結構穩定才是核心,具體難點又細分為驅動方式、底盤設計、導航方式等三方面。
全向驅動方式
無錫愷韻來機器人董事長于振華表示:“重負載AGV由于運動慣性和體積的問題,是不會采取差速這種運動方式的,一般都是采用舵輪的方式,舵輪集成了驅動電機、轉速電機、減速機等一體化的驅動機構,其集成化高、結構緊湊、適配性強且易于控制。”
相比于輕負載常用的差速,舵輪可以全向移動,不需要額外的拐彎半徑,雖然全向驅動的麥克納姆輪也能做到,但是麥輪由于材質問題,維保成本高且對地面有一定要求,并不是大眾企業的首選,目前市面上麥輪做的較多、較好以匯聚自動化為代表。
于振華表示:“負載越大,一定程度上輪子的數量就越多,所以為滿足大負載車身的穩定性,常見的雙舵輪結構經常會升級為多組舵輪結構,但相對應電機的組合控制難度會進一步加大,也就是如何進行舵輪的協同驅動,這個技術的準入門檻較高。”
馳眾機器人總經理助理熊輝說道:“以馳眾打造的200T重載AGV為例,采用了4組(8個轉向輪)轉向架作為動力,同時結合多伺服電機驅動技術,有效提升系統控制精度、降低設備能耗、保證超高負載下受力均衡、徹底實現超大噸位物料在室內+室外兩種復雜工況(高低溫、淋雨、路面不平度)下的正常運轉。”
底盤承重設計
不同于輕負載的輪軸承重,重負載AGV的承重能力是由整個車體來保證,所以從最開始對車體的有限元設計就非常重要,除了結構設計,工藝、材料都是決定車體承重能力的關鍵。于振華講到:“我們愷韻來的研發人員多是來自三一重工、徐州重工集團,具備深厚的重負載工程車輛設計經驗。”
“我們有一套虛擬車身系統,在研發的時候我們會將車體的承重、體積、速度和其運行時的慣量計算清楚,給出一定的空間,保證車體在現場的安全穩定。”于振華講到。
重負載AGV的底盤除了要保證自身的重量之外,更多的是來自于其所需要頂升的物品重量。熊輝表示:“目前的頂升裝置主要分為電缸和液壓兩種,5噸左右的都是采用多組電缸的方式,超過5噸一般都會采用液壓的方式。”
混合導航方式
定位導航模塊在AGV本體中占據非常重要的位置,目前市面上常見的導航方式有磁條、二維碼、激光(有反和無反)、慣性導航、GPS導航等等,重負載AGV又根據其使用環境的不同,采用不同的導航方式。
熊輝講到:“考慮到運行的穩定性和安全性,我們一般會采取混合導航的方式。由于重負載的慣性問題,重負載AGV對于精度的要求沒有那么高,輕負載AGV的定位精度要求在±5~10mm,而重負載的定位精度一般在±1cm。”
同時,于振華說道:“現在戶外重負載AGV常見的都是慣性導航+GPS導航,但是這種需要每隔1.5m打一個磁釘,對于環境的改造要求較大,我們愷韻來現在也在進行導航方式的更新與迭代,期望找到一種不需要大面積進行環境改造且保證車體的穩定、安全運行的導航方式。”
所以,導航方式的演變將是戶外重負載AGV的一個技術進步方向。
最后,重負載AGV技術難度高、市場空間大,但是同時對于企業的行業積累同樣十分看重。當下而言,國內重負載AGV還是以老牌AGV企業和大型機械設備廠商為主。準入門檻的過高導致行業利潤也較高,行業龍頭振華重工港口AGV出貨平均價為800萬一臺,而成本大概在350-400萬,利潤至少達到100%,一般的AGV很難達到這個利潤水平。
新基建下,重負載AGV在港口碼頭、軍工、航天科工等場景也慢慢開始普及,這塊市場藍海如何開拓、何時開拓,將是重點。
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