AGV小车在物流运输行业中的应用研究

随着我国工业化进程的加快以及5G时代的到来，互联通信技术发展迅速。近几年来，互联网经济发展对物流运输与周转效率提出了较高的要求。而目前我国大多数物流集散中心还在采用人工扫描、分拣和搬运的方式，存在费时费力、危险系数高、劳动成本高等缺点，不利于企业成本控制。而基于AGV技术的智能仓储物流和自动化工厂成为了物流行业发展的新突破[1]。智能物流分拣系统、AGV小车的无线通信系统、小车平台的升降系统和智能定位系统研究趋于成熟。将AGV运载小车有效运用到物流系统中，可以降低成本，提高工作效率，减少人工分拣失误，实现物流运输的智能化目标。

AGV(Automated Guided Vehicle）即自动引导运输车，是指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输小车，是一种以电能为动力，装有非接触导向装置的无人驾驶自动化车辆[2]。AGV小车的传感器将工作环境以数字信号的形式传递给CPU,CPU控制机械部件运作，完成运输工作。AGV小车具有柔性规划、工作效率高和安全可靠的特点。

AGV小车种类较多，根据其搬运方式不同可以划分为：模具牵引式、托盘式、叉车式、轻便式、悬挂式和专用式。其中，运用在物流运输中的主要是牵引式、托盘式和叉车式AGV小车。

模具牵引式AGV小车是早投入使用的。AGV小车作为牵引动力，需在车后加上挂车，货物放在挂车上，挂车数量不宜超过3个。在拐弯时，AGV小车可以智能降低车速，以防翻车。此类小车的优点是运输量多，结构相对简单；缺点是不能智能化装货、卸货，需要由人工或另外的机械完成。

此类小车的主要工作是将地面高度的物品运送到指定位置或机器上，其任务只是取货、卸货。其优点是可以将物品抬高到不同高度，降低了操作风险和危险系数；缺点是不能远距离托运物品。

叉车式AGV小车可以将物品从放置处取走，移动到一定高度或移动一定距离，实现自动装载。其优点是可以与其他物流运输设备衔接；缺点是活动范围有限。

以上几类小车都有其优势和不足，综合性的自动运输车将以上几种运输车的优势相结合，可以独立完成货物的扫描、分类、装载、运输、入库等功能，使得物流运输更为智能化。

AGV小车主要由电子系统和机械部分构成。其中，机械部分包括小车的车体、举升的液压装置、举升操作面板、车轮、保险杠、电机和电池及其连接器等。电子系统包括上位中控系统、定位模块、循迹模块、视觉系统、CPU核心控制系统、无线信号模块等。

在物流运输领域工作的AGV小车，根据不同的工作环境采用不同的引导方式，主要有红外探测、图像定位、轨迹线、磁钉磁条和二维码引导等方式。

AGV小车可以通过红外装置反射激光探索前进道路，并根据反射回来的激光信息对行驶路线进行判断和调整。在识别路线的同时，还可以达到避障的目的。因为这种方式较为灵活，也称为自然引导，但是这种引导方式受周边环境影响较大。

这种引导方法是采用图像识别系统，通过小车的摄像头对路线中采集到的图像和事先传输进去的图片进行比对，进而获得自己所处的位置坐标，通过CPU分析得出起点与终点的位置，然后确定行驶路线。这种引导方式成本较低且易于修改线路，但这种引导方式由于图片受光线的影响具有不可控性。

根据小车所要走的路线，铺设一条与地面颜色反差较大的轨迹线，宽度不需要太宽，根据光敏传感器的摆放位置设置其宽度，一般2 cm左右即可，此种引导方法具有工作状态较为稳定，受到外界影响较小，轨迹铺设方便，成本低等特点。

通过在行驶路线上铺设磁条或磁钉，使AGV小车的磁感应传感器引导小车行进。此种方式精度高，不受外界环境影响，但是相比于轨迹引导法，其成本还是偏高，且如果工作环境中铁类物质较多的话，其运行会受到一定影响。

在小车起点和终点都设置一个二维码，小车摄像头实时开启扫描状态，行驶途中为其设置路标，进而帮助AGV小车寻找终点二维码，路标间距离不宜过远。

针对使用轨迹线牵引和红外探测牵引相结合的AGV小车工作原理进行研究。红外探测法是循迹里常用的一种方法，小车启动后，红外光电传感器向外部发出红外光线，当红外光线照射到地面后会因光的反射原理反射到光电二极管中进行信号接收，所以拥有半导体性质的二极管会在电场作用下产生电势，从而发生光电信号的相互转换。

在工作环境地面上铺设黑色轨迹线，黑色会吸收其他颜色的光，所以会导致黑白两种颜色的反射系数不同，因此，红外光电传感器会通过所接收到的反射光强度来判断道路的状况。当AGV小车运行过程中探测到黑线时，黑色的循迹线会吸收掉大部分红外光线，因而在黑线处被反射回来的红外光线很少，光电二极管转换的电信号比较弱；同理，当小车在运行过程中红外光线未被黑线所吸收而能够顺利反射，此时光电二极管能产生较强的电信号。所以，当在光电二极管中顺利将反射回来的光信号转换成电信号后，比较器会通过分析比较的方法处理这些电信号，后将信息传送到CPU中，对车辆的行驶方向进行控制，完成货物运输目的。

此类小车的核心处理系统所采用的电子元件有单片机等，此类CPU可以根据多个元件的反馈信息输出控制指令。在AGV小车中，需对传感器传回的数字信息进行处理，进而控制车轮差速变化，实现按规定路线行驶的目的；同时还需要处理障碍物，实现避障目的；此外还要搭载摄像头，对货物条形码进行识别，确定货物区域，并对路线做出规划，然后将货物送到指定位置。

货物分拣需要使用摄像头对货物的信息进行扫描读取，并将读取的信息传输给CPU中信息处理系统的分拣信息系统，该系统主要获取各种信息，AGV小车通过读码龙门架获取快递件的基本信息，然后将这些信息传输到CPU信息处理子系统中，基本信息包括货件重量、目的地、运单路由追踪信息、分拣单据等[3]。

AGV小车搭载的货物运载平台是液压升降平台，液压由叶片泵形成压力，经滤油器、电磁换向阀、节流阀、液控单向阀、平衡阀进入液缸下端，使液缸的活塞向上运动，提升货物。AGV小车还可以通过控制两边液压泵伸缩高度的不同，使货物运载平台发生倾斜达到自动卸货的目的。

采用红外探测牵引和循迹牵引两种方式相结合的AGV小车，相较于单一牵引方式，更可靠稳定，同时具有避障功能；搭载摄像头可以对货物扫描分类；自动卸货平台可以实现自动卸货。综合性的AGV小车相较于传统功能单一的物流运输车来说更加智能。成本低、适用范围广、工作稳定的AGV小车，可以有效解决目前物流运输行业劳动力不足、运输成本高和效率低下的问题，对于实现物流仓储的智能化建设目标有着十分重要的意义。