自动导引车(Automated Guided Vehicle,AGV)是一类轮式移动机器人,[1]沿着地板上的导线或标记块或磁条运动,或者通过视觉导航或激光导航。多用于工业生产,在车间、仓库运输货物。[2]随着工业4.0浪潮,得到了更大重视。
1954年,美国伊利诺伊州諾斯布魯克的巴雷特电子公司(Barrett Electronics Corporation)发明了世界上第一种AGV[3],是一架沿着地板上的线缆运行的拖车,並在美国南卡羅萊納的Mercury Motor Freight公司仓库内投入运营,用于实现货物出入库時的自动搬运。巴雷特随后又开发了一种沿着地板上不可见的紫外线标记块运行的AGV,用于在芝加哥西尔斯大厦办公楼层递送邮件。当时称為无人驾驶车(driverless vehicle),至1980年代才有AGV (Automatic Guided Vehicle)这个名詞。
1983年,巴雷特电子公司被Savant Automation并购。
美国累计安装了约3000套AGV系统,包含1台至100台AGV不等。约6家制造商提供了约80%产量,其余20%产量由约12家制造商提供。
电磁感应导引(wire guidance)在地板上挖出一条沟槽,里面埋设电线。当高频电流流经导线时,导线周围产生电磁场,AGV上左右对称安装有两个电磁感应器,它们所接收的电磁信号的强度差异可以反映AGV偏离路径的程度。也叫做electromagnetic path-following system。
使用磁带(magnetic tape)或彩条导引的低成本的AGV,也称作Automated Guided Cart (AGC)。 磁条的极性转换还可以编码信息给AGV使用。
使用激光制导的AGV称作laser guided vehicle (LGV)。在墙壁、柱子或固定设备上安装反光片。AGV发射并接受激光,根据反光的视线(line of sight)角度(有时还用距离)与事先存储的反光片地图比较,按照三角测量学来定位。
惯性导航与嵌在地板上的应答机配合以修正惯导的精度漂移。误差不超过±1 inch.[4]
惯性技术可用于任何环境,如极端温度。[5]也可用磁标记来矫正惯导漂移。[6]
自然寻的导航(Natural Features or Natural Targeting Navigation)使用深度探测器,如激光深度探测器,以及惯导设备,用蒙特卡洛/马尔科夫定位技术来自主定位并动态计算到目的地的最短许可路径。[7]
视觉导航(Vision-Guided)不需要改变环境。使用Evidence Grid基于概率的体识别技术。通过立体相机,360度成像建立3D地图。
地理导航(geoguided)AGV可以在没有任何先验信息情况下识别环境,检测与辨识柱子、货架、墙面等,以判定自身位置,实时确定行进路线,拾取(pick-up)放下(drop-off)的位置。
AGV使用多种转向控制系统。[8]
最常用的是差速驱动控制(Differential driving)。但不适用于牵引式AGV,因为转向时,被拖车节可能发生推着牵引车的Jackknifing(英语:Jackknifing)现象。
其次是舵轮驱动控制(Steering driving)。适用于牵引车或者必要时人控转向。
也可以是上述两种方法的混合。能沿任何方向前进。 因此AGV按照行走方式分:单向、双向、全向(Quad motion)等。
较新的方法是使用麦轮全向行驶。
如果是线导或磁条导航,沿着确定路线行进。如果是激光导航,一般会预编程几条路径,AGV行进到决策点选择继续沿哪条路径前进。
有多台AGV工作时,需要交通控制以免拥堵或者碰撞。本地方法使用区域控制、前向感知控制、组合控制;服务器方法统一调度各AGV的路径。[9]
在一个区域设置一个无线电发射装置。当区域空闲时,发出“clear”信号,任何AGV可以进入区域。当区域被一台AGV占用时,发出“Stop”信号。
前向感知控制是在AGV前部安装声学(超声)[10] 、光学(红外)或物理接触传感器。
区域控制与前向感知控制一起使用。
AGV涉及物流调度系统、AGV地面控制系统及AGV车载控制系统。
地面控制系统(Host control system)主要是指固定设备(Stationary equipment)、服务器,负责任务调度(Order schedule)、车辆分派(AGV dispatch)、地图(Layout)规划、路径搜索(Route search)、交通管理(Traffic control)、自动充电(Auto charging)等功能;
车载控制系统(Onboard control system)负责AGV的导航(Navigation)计算,导引(Guidance)实现,车辆行走(Driving),装卸操作等功能。AGV有三种常见人机交互方式:
常用方法:[17]