图1  AGV工作过程描述

以差速方式跟踪，不需要转换机构即可实现双向运行的AGV系统节省了运行空间，提高了运送效率，实现了AGV小车与工位之间的零对接，扩展了AGV的环境适应能力。

自动导引车（AGV）早期被称作“移动式机器人”，起源于20世纪60年代末期，主要应用于发达国家的科研项目中，少部分投入工业生产及程序化工序搬运。AGV作为移动机器人的代表作，出色地实现了人工智能在各领域内代替人工的功能。由于技术的先进性和昂贵的造价，最初只有小部分发达国家中的大型企业采用，我国于90年代末期引进AGV技术，并逐步应用于工业生产中。

AGV属于轮式移动，与步行、爬行或其他非轮式的移动机器人相比，具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强及安全性好等优势。与物料输送中常用的链式设备相比，AGV的活动区域无需铺设轨道、支座架等固定装置，不受场地、道路和空间的限制。因此，在自动化物流系统中，最能充分地体现其自动性和柔性， 实现高效、经济及灵活的无人化生产。

AGV系统的新亮点

在汽车行业竞争日益激烈，国内劳动力成本逐年上升，而汽车价格逐年下降的大环境中，所有汽车企业在车型研发、提高性能和用户个性化需求的前提下，均面临一个如何实现“高产量，低成本”的问题。老式生产线大多都采用链式输送设备，比如：悬挂输送机、地面链和滑撬等，存在着技术落后、效率低、灵活性差、噪声大及耗电高等缺点，加之汽车型号和规格的增多，产量的增加，迫使汽车生产企业必须改造过去的老式生产线，以适应新的生产需求。所以，很多工厂在改造过程中，选用了现代化的物流运送方式——AGV。

图2  电磁导航方式可以将导航线埋设于地下或滑槽植入地表

但是目前国内的AGV小车均采用舵轮跟踪，依靠拖动的方式引导主车车体。由于舵轮的特性难以实现双向引导，所以均为单向运行，遇到直线往复的运行路线时将很难达到现场要求，必须采用循环路线，通过闭环运行实现重复装载任务，不仅浪费空间，降低工作效率，一旦遇到空间狭小的工作环境，AGV便无法正常工作。

鉴于以上的状况，在今年的车间改造中我们首次采用了差速跟踪能够实现平移的AGV小车。

典型应用案例

在老厂房的环境下使用AGV存在一些问题，尤其是空间的排布，受到原有建筑格局及设备的影响，AGV运行线路受到限制，特别是在运送大型部件的时候，比如：侧围板、底板总成等，会造成车体转弯半径过大，在有限的空间范围内无法实现AGV与工位的直接对接，中途需要加入人工来搬运，致使AGV的优越性大打折扣。

针对以上问题，我们在某汽车侧围板拼装线的AGV方案中，设计了可以横向90o行走的AGV，减小了运行空间，提高了运行速度和工作效率，整个工作流程不需要人工干预，实现了AGV与工位之间的零对接。

AGV通过PLC控制，小车载有无线通信系统，可以和上位机进行无线通信，报告自己的运行位置和工作状态，执行上位机的指令，把工作节拍和工作量及时传递给上位机；AGV通过RFID读取地面标识，做出相应的动作（改变速度、转向、定位和停车等）；AGV车身底部装有RFID读头，地面的节点位置安装有RFID地址卡；每个卡的地址可以任意编写，读头可以在10ms时间内读取地址卡的数据，PLC根据读取的数据，使小车作出相应的动作。PLC既可以根据预先设置好的程序来控制小车，也可以把数据上传给上位机，再根据上位机的指令来控制小车。

1. AGV工作过程描述

图1中紫色路线为AGV的运行路线，AGV需要在A点与B点之间往复运行。侧围板装载在专用的物料小车上，AGV负责将物料小车从A点运送到B点，AGV与载物小车脱离后，再将空的物料小车从B点运回A点。其间，当AGV运行至A/B点的拐角时，由于空间有限，只有一条很窄的通道，AGV无法转弯。为了能够使AGV与工位零对接，AGV具备90o平移功能，当行至直角拐角处时，AGV执行平移动作，横向跟踪运行至工位；卸下物料小车后，AGV横向返回至直角拐角处，进行第二次平移，平移后竖向跟踪路线运行至B点。如此反复运行，平移过程均为自动方式，不需任何人工干预，在有限的空间范围内，实现两点或多点之间的运送任务，节省人力物力的同时，大大提高了生产效率。

图4  AGV平移过程

2. AGV导航方式

由于车间现场空间有限，在AGV的运行路线内，经常有工人、叉车和拖车等横向穿越导航线。为了防止叉车、行人或其他设备通过导航线时，损伤导航线造成设备故障，我们选用了电磁导航。如图2所示，电磁导航方式可以将导航线埋设于地下或滑槽植入地表，即使有行人或设备通过运行区域也不会出现导线划伤或断裂的状况。

3. AGV平移原理及过程

AGV采用4轮结构，对角安装两个驱动轮，驱动轮采用伺服控制，差速跟踪；另一个对角安装两个万向轮，驱动轮既可以驱动也可以水平旋转180o，驱动轮的水平旋转机构由安装在舵机上的两个伺服电机控制，可同步旋转；车体安装4个导引传感器，分别为：横向前进导引传感器、横向后退导引传感器、竖向前进导引传感器及竖向后退导引传感器。这样，小车既可以前进后退双向行走，也可以左右双向行走，4个方向都可以跟踪。AGV平移原理如图3所示，平移过程如图4所示。

图5  差速跟踪原理

4. 差速跟踪原理与优点

差速跟踪原理与优点如图5所示。图中，A轮和B轮为分别单独控制的两个差速驱动轮，当AGV导引传感器跟踪路径时，会根据路径信息判断出小车的偏离状态，控制系统将传感器发来的偏离信号判断处理后向A轮和B轮发出速度控制信号。假设A轮的速度为va，B轮的速度为vb，那么当va＞vb时，AGV向左转弯；当va＜vb时，AGV向右转弯；当va=vb时，AGV直线运行。同理，当两个差速驱动轮同时旋转90o以后，AGV便可平移跟踪运行。

AGV的发展趋势

由于国内市场中AGV的载重能力一般在100～2000kg之间，处于小吨位物品的转运与承载阶段，随着市场需求的扩大，AGV将趋向于大吨位、多路径、高柔性和集成模块化的方向发展。在集成程度提高的同时，对空间范围内的适应能力也将是一个行业能否引用AGV系统的主要因素。由于我们前面所陈述的案例，以差速方式跟踪，不需要转换机构即可实现双向运行，整车的平移机构大大节省了AGV的运行空间，提高了运送效率，扩展了AGV的环境适应能力。因此，在未来AGV的应用中，带有平移功能的AGV将成为市场的主导力量。