AGV（Automated Guided Vehicle）即所熟知的自動導引搬運車。它是一種帶有自動導引設備，并且能夠沿規定路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸設備，廣泛應用于物流行業各場景。

　　導航作為一項核心技術，是賦予AGV感知和行動能力的關鍵。AGV技術的發展，實際上就是導航導引方式的演進史。本文將對AGV導航的歷史發展、現階段狀況、客戶選用原則進行簡要分析，以使大眾及物流業初入行者對AGV有所了解。

　　一、過往歷史

　　物流搬運機器人在低調探索和持續耕耘中前行。如何實現倉儲移動機器人在不確定環境中自主定位導航一直都是機器人研究的一大核心課題。

　　1913年美國福特汽車公司將自動搬運車用到汽車底盤裝配上，當時的無人搬運車是有軌道導引的（現在稱為RGV）。

　　1953年第一臺 AGV 問世，AGV就被定義為在工業物流領域解決無人搬運運輸問題的車輛，早期主要被應用在生產制造領域。豐田、大眾等全球主要汽車廠都在制造和裝配線上廣泛使用AGV，當時采用地板下埋線取代地面上的導引軌道，組成以電磁感應引導的AGVS

　　1959年，AGV應用到倉儲自動化上。計算機技術進步，AGV得到迅速發展，1973年瑞典VOLVO公司在KALMAR轎車廠的裝配線上采用了88臺AGV，使用計算機控制轎車的整個裝配作業。

　　1990年，瑞典開發了AGV激光導航系統。1991年，荷蘭開始使用磁體網絡導航技術。2000年，比利時使用激光導引與慣性復合、激光測角與測距相結合的導引控制技術。

　　國內的AGV研究起步較晚，1976年北京起重機械研究所研制了我國第一臺AGV。1988年，原郵電部北京郵政科學技術研究所研制了郵政樞紐AGV。1992年，天津理工學院研制了核電站用光學導引AGV。

　　隨著電商的興起，物流業的發展，我國AGV研發與制造取得了長足發展，海柔創新、新松、快倉、極智嘉等新兵老將爭相入局，目前，據不完全統計，中國共出現了50余家倉儲AGV企業。

　　在AGV歷史發展中，AGV導航方式主要以電磁導航、磁帶導航為主。經過多年的發展，AGV的導航方式取發展和進步，導航方式從最初的有軌導航到無軌導航，對特定標志物的依賴逐漸較少，對環境適應性逐漸增強，導航的精度和可靠性不斷得到提高。

　　在傳統AGV的基礎上，伴隨著技術的發展，新的概念被提出——AMR（自主移動機器人），與傳統AGV的自動導引相比，AMR更強調機器人的自主性和靈活性。

　　AMR全稱為autonomous mobile robots（自主移動機器人）。盡管都以字母“A”開頭，但AGV是“自動牽引”、AMR是“自主移動”，可見兩者有著本質區別。

　　但有的專業人士認為，從使用角度來說，AMR與AGV的關系并非升級換代的關系，而是場景互補的關系。關于AMR的導航技術，將在下篇文章里進行論述。

　　可以說AGV技術發展就是導航導引方式的演進史。因此，要了解AGV技術，應從了解導航技術開始。

　　二、兩大方向

　　導航，就是能讓AGV“知道”在哪里。那么，你知道AGV有那幾種導航方式？

　　目前已經得到成熟應用AGV導航，大概來說，可分為磁導航與光導航兩種，磁導航有電磁導引、磁帶導引、磁釘導引等，光導航有色帶導引、激光導航等。

　　有人將市場上較常見的導航方式從技術角度分為三代，第一代是磁導航，第二代是二維碼導航，第三代則是基于激光與視覺的SLAM算法導航。其實磁導航有自已的優勢，激光導航也有自已的缺陷，擬乎不應以“代”來劃分。

　　導航的功能，一是引導，一是定位，下面分項闡述：

　　1、先說磁導航類

　　磁帶導航

　　AGV通過磁感應導航傳感器檢測地面上鋪設的磁性引導帶，進而獲取磁感應傳感器與磁性引導帶的相對一維坐標信號，將該坐標信號傳送給AGV控制器，AGV控制器根據信號狀態控制AGV輪舵跟隨磁性導引帶。

　　優點為技術成熟可靠，成本較低，磁帶的鋪設較為容易，運行線路明顯，對于聲光無干擾，具有高測量精度和重復性好。

　　缺點是磁條易破損，易吸引金屬物質，導致AGV設備故障，需要人員定期維護。

　　磁釘導航

　　與磁帶導航大同小異，只不過磁帶變成了磁釘，差異就是磁條是連續鋪設的，磁釘是離散鋪設的。以磁導航傳感器檢測磁釘的磁信號確定路徑。

　　優點是成本低、技術成熟可靠，導航的隱秘性好、美觀性強，磁釘抗干擾強，抗磨損性強，抗酸堿、油污等影響。

　　缺點是AGV路徑易受鐵磁物質影響，更改路徑施工量大，磁釘的施工會對地面產生一定影響。

　　電磁導航

　　與磁條導引原理較為相近，把金屬線設置在AGV的行駛路徑上，在金屬線上加載低頻、低壓電流，產生磁場，通過車載電磁傳感器通過對導引磁場強弱的識別和跟蹤實現導航。

　　優點為金屬線埋在地下，隱蔽性強，不易受到破環，導引原理簡單可靠，對聲光無干擾，制造成本低。

　　缺點是需要額外設備產生電磁信號，需要其他傳感器實現站點定位功能，金屬線的鋪設麻煩，且更改和拓展路徑困難。

　　2、再說光導航

　　激光導航

　　在周圍安裝激光反射板，AGV行駛時通過發射激光束，確定其當前位置和方向，并通過連續的三角幾何運算，實現AGV的導航。

　　優點是定位精度高、線路變更靈活、導航技術成熟等，激光導航技術已成為國內外AGV廠商主流方案。

　　缺點是成本高，對環境要求非常苛刻，如外界光線、地面、能見度等。

　　自然導航

　　自然導航，也是激光導航的一種，也是通過激光傳感器感知周圍環境，不同的是激光導航（反射板）的定位標志為反射板或反光柱，而自然導航定位標志物可以為工作環境中的墻面等信息，不需要依賴反射板。

　　優點是相比于傳統的激光導航，自然導航的施工成本與周期都較低。

　　缺點是對環境輪廓依賴比較大，當行駛路徑上的輪廓信息出現較大變化時就會出現精度降低的現象。

　　色帶導航

　　在自動導引車的形式路徑上設置光學標志（粘貼色帶或涂漆），通過車載的光學傳感器采集圖像信號識別來實現導引。

　　優點是路面鋪設較為容易，拓展與更改路徑相對磁帶導引容易，成本低

　　缺點是色帶較為容易受到污染和破環，對環境的要求高，導引的可靠性受制于地面條件，停止定位精度較低。

　　3、另外還有

　　二維碼導航

　　AGV車載攝像頭掃描解析離散鋪設QR二維碼，獲取實時坐標。二維碼導引與磁釘導引較為相似，只是坐標標志物不同，通常與慣性導航相結合，實現精準定位。

　　優點是移動機器人的單機成本較低，缺點是項目現場需要鋪設大量二維碼，且二維碼易磨損，維護成本較高。

　　慣性導航

　　利用光電編碼器、陀螺儀獲取AGV三軸角速度和加速度，通過積分運算進行導航定位。

　　優點是成本低，短時間定位精度較高，缺點是編碼器、陀螺儀隨時間增長，誤差會累積增大，直到丟失位置。

　　復合導航

　　根據現場環境變化，采用多種導航集合體，滿足AGV連續運行。如二維碼導航與慣性導航的組合，利用慣性導航短距離定位精度高的特性，將兩個二維碼之間的導航盲區使用慣性導航。激光導航與磁釘導航組合應用，在定位精度要求較高的站臺位置使用磁釘導航，增加AGV定位的穩定性。

　　GPS導航

　　通過車載GPS傳感器獲取位置和航向信息來實現導航的方法。聽起來高大上，但在物流場景下，并不適應，主要原因是導航精度差。位置誤差在10米左右

　　值得注意的是，視覺slam成AGV導航新趨勢，但似乎應歸入AMR(自主移動機器人)類，將在下篇文章中闡述。近年來，擁有視覺導航技術的移動機器人公司熱度普遍較高，視覺導航也被認為是智能倉儲柔性化物流變革的必然趨勢。

　　三、合適就好

　　面對這么多的導航導引方式，很多采用者便會疑惑，在決定使用AGV時，究竟該選擇何種導航方式。

　　從使用者角度來說，導航技術沒有高低之分，只有合適不合適之分。原則是根據實際的場景因地制宜選導航，適合自己的就是最好的選擇。

　　AGV導航方式的發展有先有后，都有各自的缺點和優勢，需要根據實際的應用場景，結合各種導航技術的特點，兼顧技術成熟度及性價比選擇最適合的產品。總之一句話，需要在效率、精度、智能化程度、安全性四者之間的平衡作決策。

　　成熟度是一個重要的應用指標，物流搬運機器人顯然需要更多時間和項目的打磨，產品成熟穩定對應用十分重要，成熟度還包括非常穩定的供應鏈體系，非常穩定的服務交付體系。

　　以下根據過去的應用實例與經驗，談一下各種導航技術的適合場景。

　　亞洲客戶普遍非常重視倉庫的有效使用面積，二維碼、軌道等導航指引，以及其固定的移動軌跡，都不利于倉儲面積利用率的提升。

　　磁帶或電磁導航是早期AGV導航導引方式，電磁導航的施工復雜、成本高，但電磁導航在惡劣環境（高溫、酸堿環境）下具有更高的適應性，電磁導引在路線較為簡單，需要24小時連續作業的生產制造（如汽車制造）有比較廣泛的應用。

　　目前工業應用中以磁條導航應用比較普遍。磁條導引適用于地面嵌入型、輕載牽引的狀態方式，可用于非金屬地面、非消磁的室內環境，能夠穩定持久作業。

　　二維碼導航目前在市場上十分火熱，主要原因是亞馬遜高價收購了KIVA二維碼導航機器人，其類似棋盤的工作模式令人印象深刻，國內的電商，智能倉庫紛紛采用二維碼導航機器人。二維碼此種方式是目前市面上最常見的AGV導引方式，適用于環境較好的倉庫。

　　目前，二維碼+慣性導航成為AGV主流的導航方式，使用相對靈活，容易鋪設或改變路徑，但路徑需要定期維護，且場地復雜則要頻繁的更換二維碼，對陀螺儀的精度及使用壽命要求也嚴格。

　　色帶導引適合在工作環境潔凈，地面平整性好，AGV定位精度要求不高的場合。

　　激光導航由于成本較高，在目前AGV市場上占用率不是很高，但由于其優越性，將會逐漸取代一些傳統的導航導引方式。

　　復合導航適應各種常見應用場景，也將越來越廣泛應用在各種AGV上，未來，融合導航是發展趨勢。

　　經過數年的驗證，大家發現，AGV的靈活程度似乎無法適應電商業務量的脈沖式波動——因為倉庫中每增加一臺AGV，都必須對環境做出重新布置。重度的前期投入和后期疊加成本使得其回本周期遭受考驗。

　　隨SLAM算法的發展，AMR在崛起，它無需其他定位設施，路徑可靈活多變，適應多種現場環境，將成為未來主流的導航方式。