一、自动导向车简介

　　自动导向车(AGV) 是采用自动或人工方式装载货物，按设定的路线自动行驶或牵引着载货台车至指定地点，再用自动或人工方式装卸货物的工业车辆。按日本JISD6801的定义：AGV是以电池为动力源的一种自动操纵行驶的工业车辆。自动导向车只有按物料搬运作业自动化、柔性化和准时化的要求，与自动导向系统、自动装卸系统、通讯系统、安全系统和管理系统等构成自动导向车系统(AGVS)才能真正发挥作用。

　　计算机硬件技术、并行与分布式处理技术、自动控制技术、传感器技术以及软件开发环境的不断发展，为AGV的研究与应用提供了必要的技术基础。人工智能技术如理解与搜索、任务与路径规划、模糊与神经网络控制技术的发展，使AGV向着智能化和自主化方向发展。AGV的研究与开发集人工智能、信息处理、图像处理为一体，涉及计算机、自动控制、信息通讯、机械设计和电子技术等多个学科，成为物流自动化研究的热点之一。

　　尽管对AGV的研究已有多年的历史，但仍有多项关键技术还有待提高和突破，以进一步提高AGV的性能，降低制造成本和减少使用费用。

　　二、自动导向车(AGV)的发展历史

　　1953年，第一辆AGV

　　AGV扮演物料运输的角色已经50多年了。第一辆AGV诞生于1953年，它是由一辆牵引式拖拉机改造而成的，带有车兜，在一间杂货仓库中沿着布置在空中的导线运输货物。到上世纪五十年代末到六十年代初期时，已有多种类型的牵引式AGV用于工厂和仓库。

　　1973年，沃尔沃装配厂

　　1973年，位于瑞典卡尔马市的沃尔沃装配厂着手发展异步设备装配线，来替代传统的传送带式装配线。至此，由计算机控制的装配型AGV数量达到了280辆。

　　20世纪70年代，首辆负载AGV

　　20世纪70年代中期，由于负载AGV的引入，AGV产业得到了第一次较大的发展。由于这些负载AGV能够为物料处理领域提供多功能的服务而被广泛接受，例如工厂里的工作站台，传送设备，以及控制系统和信息系统之间的连接等。目前，已经有许多厂家制造的几百个负载AGV系统运转着。这些 AGV系统在仓库、工厂、作坊、医院以及其它工商业领域中得到了广泛的运用。

　　智能地面和dumb小车

　　20世纪70年代，基本的导引技术是靠感应埋在地下的导线产生的电磁频率。通过一个叫做“地面控制器”的设备打开或关闭导线中的频率，从而指引AGV沿着预定的路径行驶。由于AGV只是沿着地面上的信号行驶，所以被称为“dumb”，而AGV行驶的路径是由智能的地面控制器决定的，因此，这一时期的系统被称为“智能地面”和“dumb小车”。

　　AGV上的传感器将根据信号的强度，选择某一频率的电磁信号为AGV提供导引。这项技术必须在地面埋设多条导线来处理交叉点或其它操作点。系统将给导线施加一定的电压，使AGV按照预定的路径行驶。例如，在一个交叉点必须设置3条独立的导线。

　　这些第一代的导航电路在安装上的花费是昂贵的。因为在AGV所行驶的路径上都需要在地面上开槽，而且在弯道处，开槽的轨迹必须符合AGV的转弯半径。很多系统都需要埋设4条导线——3条用于导航，1条用于通信。另外，导线中的导航信号经常会受到周围的钢筋或电子信号的干扰。

　　死估算能力

　　随着电子技术和微处理器技术的不断发展，AGV的应用也越发广泛。AGV变得更加智能化，而路径却没有以前那么复杂了。其中，死估算的发展是最主要的突破之一。死估算这一术语描述的是AGV自主在地面行驶的能力。死估算的最大优点是在交叉点不需要沿着AGV的转弯半径开槽，AGV可以离开导线，按照程序中设定的半径转弯，然后再继续沿着导线行走。这样，虽然在地面上仍然需要埋设多条导线，但是导线的安装却非常简单了。

　　20世纪80年代，无线式导引

　　20世纪80年代末期，无线式导引技术引入到AGV系统中，例如利用激光和惯性进行导引，这样提高了AGV系统的灵活性和准确性，而且，当需要修改路径时，也不必改动地面或中断生产。这些导引方式的引入，使得导引方式更加多样化了。

　　计算机的功能

　　随着电子产品和计算机软件等高科技产品的快速发展，降低了微电脑和微电子器件的成本，毫无疑问，这对AGV的发展起到了极大的推动作用。AGV系统中的计算机用于存储指令、做出判断以及执行程序等。实际上，几乎所有目前由人工控制的物料处理过程，都可以由AGV来完成。AGV能够合理安排生产时序，保存产品清单，管理系统明细，以及控制多种类型的机械系统的所有操作。应用与控制

AGV的应用从最初的传统式定向配送，迅猛地发展到拥有机器人接口的、由复杂的计算机控制的汽车装配线领域。AGV能够成为一个独立的系统，也可以集成到其它系统中，或者成为各个相对独立的自动化生产区之间的纽带。最初的AGV只用于在水平方向上搬运放在托盘上的物料，而目前对于AGV的设计和应用已经像工业机器人一样多种多样了。

　　AGV的制造

　　市场对AGV需求量可以由AGV生产厂家的增长数量来衡量。上世纪70年代末起，美国只有不到6家AGV生产厂家，AGV的型号也不过3种。随着对产品标准化设计的日益重视，到了1990年，全世界的AGV生产厂家达到40多个，车型也超过了15种。随着科技的发展，将推动未来AGV的革新。而AGV使用数量的日益增长，反过来又促进了在AGV研发上加大投资力度。

　　三、自动导向车的发展与应用

　　1953年，美国Barrett Electric公司制造了世界上第1台采用埋线电磁感应方式跟踪路径的自动导向车，也被称作“无人驾驶牵引车”。20世纪60年代和70年代初，AGV仍采用这种导向方式。但是，20世纪70年代中期，具有载货功能的AGV在欧洲得到了应用并被引入到美国。这些自动导向车主要用于自动化仓贮系统和柔性装配系统的物料运输。在20世纪70年代和80年代初，AGV的应用领域扩大而且工作条件也变得多样化，因此，新的导向方式和技术得到了更广泛的研究与开发[6]。

　　在最近的10—15年里，各种新型AGV被广泛地应用于各个领域。单元式AGV主要用于短距离的物料运输并与自动化程度较高的加工设备组成柔性生产线。例如，自动导向叉车用于仓贮货物的自动装卸和搬运；小型载货式AGV用于办公室信件的自动分发和电子行业的装配平台。除此以外，AGV还用于搬运体积和重量都很大的物品，尤其是在汽车制造过程中用多个载货平台式AGV组成移动式输送线，构成整车柔性装配生产线。最近，小型AGV应用更为广泛，而且以长距离不复杂的路径规划为主。AGV从仅由大公司应用，正向小公司单台应用转变，而且其效率和效益更好[7]。表1是1993～1997年AGV在国外各个行业的销售情况。

　　表1AGV在国外各个行业的销售情况(%)

　　20世纪80年代中期，57％的AGV用于汽车制造业，而在西德则高达64％。从表1可以看出，汽车制造业仍然是AGV的主要应用领域。另外，根据对国外公司物料搬运系统装备类型的统计，采用自动导向车、有轨搬运车、起重机、辊子输送机、悬挂运输机的分别占41％、29％、9％、10％和11％。

　　AGV在我国的研究及应用起步较晚。20世纪70年代后期，北京起重运输机械研究所研制了三轮式AGV。80年代后期，北京机械工业自动化研究所为二汽研制了应用在立体化仓库中的AGV，沈阳自动化研究所为金杯汽车公司研制了汽车发动机装配用的AGV。90年代，清华大学国家CIMS工程中心将从国外引进的AGV成功地应用于EIMS的实验研究；清华大学计算机技术应用系研制了用于邮政中心的AGV；昆明航舶设备研究所研制了激光导向式AGV以及吉林工业大学智能车辆课题组为汽车装配线研制了视觉导向AGV等。

　　目前国产AGV在国内的应用主要在汽车装配线行业，欧美AGV在国内主要应用在卷_烟行业。国内AGV技术激光导航器等关键部件还是需要进口。