自動導引車

自動導引車（Automated Guided Vehicle，AGV）是一類輪式移動機械人，^[1]沿着地板上的導線或標記塊或磁條運動，或者通過視覺導航或激光導航。多用於工業生產，在車間、倉庫運輸貨物。^[2]隨着工業4.0浪潮，得到了更大重視。

自動導引車

叉車AGV從貨架上取下貨物(全自動)

VNA AGV沿着軸運動，可用於極小側面淨空。

Side Clamp AGVs能拿起未放在貨盤上的貨物

AGV既可手動也可自動控制

AGV可程式做很多任務

AGV運輸爆炸品

Flat AGV運輸超重物

曲線夾具使得這類AGV拿起紙卷並送往生產車間

歷史

1954年，美國伊利諾伊州諾斯布魯克的巴雷特電子公司（Barrett Electronics Corporation）發明了世界上第一種AGV^[3]，是一架沿着地板上的線纜運行的拖車，並在美國南卡羅萊納的Mercury Motor Freight公司倉庫內投入運營，用於實現貨物出入庫時的自動搬運。巴雷特隨後又開發了一種沿着地板上不可見的紫外線標記塊運行的AGV，用於在芝加哥西爾斯大廈辦公樓層遞送郵件。當時稱為無人駕駛車（driverless vehicle），至1980年代才有AGV (Automatic Guided Vehicle)這個名詞。

芝加哥西爾斯大廈郵件AGV

1983年，巴雷特電子公司被Savant Automation併購。

美國累計安裝了約3000套AGV系統，包含1台至100台AGV不等。約6家製造商提供了約80%產量，其餘20%產量由約12家製造商提供。

導航

電磁感應導引

電磁感應導引(wire guidance)在地板上挖出一條溝槽，裏面埋設電線。當高頻電流流經導線時，導線周圍產生電磁場，AGV上左右對稱安裝有兩個電磁感應器，它們所接收的電磁信號的強度差異可以反映AGV偏離路徑的程度。也叫做electromagnetic path-following system。

磁帶導引

使用磁帶（magnetic tape）或彩條導引的低成本的AGV，也稱作Automated Guided Cart (AGC)。 磁條的極性轉換還可以編碼信息給AGV使用。

激光制導

使用激光制導的AGV稱作laser guided vehicle (LGV)。在牆壁、柱子或固定設備上安裝反光片。AGV發射並接受激光，根據反光的視線（line of sight）角度（有時還用距離）與事先存儲的反光片地圖比較，按照三角測量學來定位。

慣性導航

慣性導航與嵌在地板上的應答機配合以修正慣導的精度漂移。誤差不超過±1 inch.^[4]

慣性技術可用於任何環境，如極端溫度。^[5]也可用磁標記來矯正慣導漂移。^[6]

[1] Unit-load AGV using natural-features navigation to carry steel to quality assurance lab

自然尋的導航

自然尋的導航（Natural Features or Natural Targeting Navigation）使用深度探測器，如激光深度探測器，以及慣導設備，用蒙特卡洛/馬爾科夫定位技術來自主定位並動態計算到目的地的最短許可路徑。^[7]

視覺導航

視覺導航（Vision-Guided）不需要改變環境。使用Evidence Grid基於概率的體識別技術。通過立體相機，360度成像建立3D地圖。

地理導航

地理導航（geoguided）AGV可以在沒有任何先驗信息情況下識別環境，檢測與辨識柱子、貨架、牆面等，以判定自身位置，實時確定行進路線，拾取(pick-up)放下(drop-off)的位置。

轉向控制

AGV使用多種轉向控制系統。^[8]

最常用的是差速驅動控制（Differential driving）。但不適用於牽引式AGV，因為轉向時，被拖車節可能發生推着牽引車的Jackknifing（英語：Jackknifing）現象。

其次是舵輪驅動控制（Steering driving）。適用於牽引車或者必要時人控轉向。

也可以是上述兩種方法的混合。能沿任何方向前進。 因此AGV按照行走方式分：單向、雙向、全向（Quad motion）等。

較新的方法是使用麥輪全向行駛。

路徑決策

如果是線導或磁條導航，沿着確定路線行進。如果是激光導航，一般會預編程幾條路徑，AGV行進到決策點選擇繼續沿哪條路徑前進。

交通控制

有多台AGV工作時，需要交通控制以免擁堵或者碰撞。本地方法使用區域控制、前向感知控制、組合控制；伺服器方法統一調度各AGV的路徑。^[9]

區域控制

在一個區域設置一個無線電發射裝置。當區域空閒時，發出「clear」信號，任何AGV可以進入區域。當區域被一台AGV佔用時，發出「Stop」信號。

前向感知控制

Forklift AGV with safety laser sensors. (fully automated.)

前向感知控制是在AGV前部安裝聲學（超聲）^[10] 、光學（紅外）或物理接觸傳感器。

組合控制

區域控制與前向感知控制一起使用。

系統管理

AGV涉及物流調度系統、AGV地面控制系統及AGV車載控制系統。

地面控制系統（Host control system）主要是指固定設備（Stationary equipment）、伺服器，負責任務調度(Order schedule)、車輛分派(AGV dispatch)、地圖（Layout）規劃、路徑搜索（Route search）、交通管理（Traffic control）、自動充電（Auto charging）等功能；

車載控制系統（Onboard control system）負責AGV的導航（Navigation）計算，導引（Guidance）實現，車輛行走（Driving），裝卸操作等功能。AGV有三種常見人機交互方式：

• 定位面板
• 彩色顯示器
• 日誌伺服器

車輛類型

• 牽引車（Towing Vehicle或tugger）是最早使用的類型。不承載或不完全承載處理對象的重量。拖帶多節拖車組成列車行進。

  

  AGV拖車牽引多台車箱組成列車運行。

AGV拖車牽引多台車箱在倉庫運行

• • 拖拽式
  • 潛入式
• 搬運型AGV：完全承載處理對象的重量
  • 背負式AGV（Unit Load Vehicles）裝備了載貨甲板（deck）。在AGV車體上放置托盤、料架、料箱等貨物進行搬運。

    

    Unitload AGV (dual)

• 馱舉式AGV（Pallet Truck）:車身低矮、承載量大。通過馱舉來移載物料 ，移載機構位於 AGV 車體上方，作業時 AGV 停在貨物正下方，通過升降機構馱起或降下實現架裝荷載(palletized load)的移載。
• AGV叉車(Forklift AGV)

  

  AGV叉車帶Stabilizer Pad

應用

• 運送原材料^[11]
• 生產運輸^[12]
• 貨盤處理^[13]
• 成品處理
• 拖車裝載^[14][15]
• 捲軸處理（如紙卷、帶鋼卷等）^[16]

  

  Roll Clamp AGV

• 集裝箱處理

  

  Container terminals showing a container being loaded onto an unmanned automated guided vehicle

應用行業

[2] （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） 一台叉車AGV運輸一貨盤成品。

[3] （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） 一台背載AGV運輸帶鋼卷

• 製藥業
• 化工/橡膠/塑料
• 製造業
• 汽車

  

  [4] （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） A Tugger AGV pulling wheeled carts containing automotive body panels

  

  [5] （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） Supplying a bin of parts for assembly onto cars

• 造紙與印刷
• 食品與飲料
• 醫院
• 倉庫
• 主題公園

電池充電

常用方法：^[17]

• 人工更換電池
• 自動/機會充電
• 自動交換電池