智能化AGV小车在物流仓库中的应用研究

摘要：

首先，毫无疑问的是，装备有电磁或光学等自动导引装置的小车叫AGV小车。它能够在规范化的路径里行驶，是具有安全保护功能和移动载货功能相结合的运输车。然而，要实现AGV小车的可行性研究，需要有自导的航行系统。正因为如此，AGV小车的柔性好、自动化程度高和智能化水平高。在这种条件的允许下，AGV小车的行驶路径就可以根据仓储货位要求、生产工艺流程等改变而灵活运用。

其次，本文研究的是AGV小车在物流仓库中的应用，主要是分析应用中存在的问题，然后给出相应的优化对策。这是为了人们能够熟悉并熟练掌握AGV小车的使用方式，这样才能在未来更好地适应智能化时代的到来。

最后，AGV小车的应用研究是在武汉京东亚洲一号仓库中实施的一系列物流研究活动。

关键词：AGV小车；物流仓库；航行系统

Abstract:First of all, there is no doubt that the trolley equipped with electromagnetic or optical automatic guidance devices is called AGV trolley. It can travel in a standardized path, and is a transport vehicle with safety protection function and moving cargo function. However, to realize the feasibility study of AGV trolley, a self-guided navigation system is needed. Because of this, AGV trolley has good flexibility, high degree of automation and high level of intelligence. Under this condition, the traveling path of AGV trolley can be flexibly applied according to the change of storage location requirements and production process.

Secondly, this paper studies the application of AGV trolley in logistics warehouse, mainly analyzes the problems existing in the application, and then gives the corresponding optimization countermeasures. This is for people to be familiar with and master the usage of AGV trolley, so as to better adapt to the arrival of intelligent era in the future.

Finally, the application research of AGV trolley is a series of logistics research activities implemented in Wuhan JD.COM Asia No.1 Warehouse.

Key words:AGV trolley; Logistics warehouse; Guidance system

一、绪论

（一）研究背景与意义

1.研究背景

近几年来，物流的出现使得AGV小车的发展空间越来越大。随着网络平台的飞速崛起，我们可以看出AGV小车的利用空间是空前强大的。在法律认可的范围内，AGV小车在与物流的结合过程中，AGV小车不知不觉中已成为物流新的经济支撑点。AGV在未来的发展历程中，会有非常多的应用。例如：AGV在智能仓储中的应用、AGV在烟草、医药、食品、化工行业方面的应用。

期间，在5G时代的到来下，“AGV小车+5G”已变成物流新的发展趋势。在5G的推动下，AGV小车会有新的前进方向，可以与其他行业完成对接。给其他行业带来巨大的外来收益和良好的品牌效应，为了改造出第三方企业的物流中心。

而且，物流是国家十三五首推的重大工程之一，所以说AGV小车在互联网和5G的搀扶下，一定会乘上经济的巨轮驶向远方。

2.研究意义

随着疫情的出现，AGV小车有着广阔的市场前景。在这次疫情中，很多地点人与人之间不可以直接接触，正是通过AGV小车进行运输物资，人们的生活和生存才得以保障。由此，AGV小车给医务人员送去核酸检测剂，帮助医护人员检测民众的生命健康。AGV小车的作用是显而易见的。

而且，AGV小车，在这个高速发展的时代，发挥着重要作用。由于企业中仍然有很大一部分是人工化，比起传统行业，AGV小车的应用对于企业来说尤为重要。然而，要想提高效益，我们就必须不断创新，对于国内物流行业来说，物流的效率还远远不够我们的需求。具体情况是，我国对物流AGV小车在仓库中的应用涉入较少，因此，我们要对AGV在物流仓库中的应用加以研究，以便我们能够真正地在物流中好好的应用AGV小车在相同的时间内以安全可靠的方式去代替人工完成同样的工作。

（二）研究内容与方法

1.研究内容

本文以AGV小车在物流仓库中的应用为研究对象，主要论述了AGV小车在各个物流仓库中的应用情况。主要是在京东的亚洲一号仓库中进行的一系列实验活动。在实验中需要严谨求实，做到数据明晰化，过程完整性。而且，我们的内容为三，一，首先明确了AGV应用对物流行业的重要意义与作用，二、对目前京东AGV应用的现状的分析及梳理，三、探索AGV在仓库中应用的优化对策。

2.研究方法

运用文献研究法，利用互联网，查阅了撰写本篇文章所需要的各种文献、书籍等资料，较为全面、正确地了解并掌握电AGV小车的相关资料，能够使本文的研究具有更加充分的理论依据。在研究过程中，笔者借鉴了国内外学者的研究成果，获取了部分数据，并以此为基础，对相关领域展开深入探究。与此同时，本文还采用了案例分析法。具体而言，本研究选取京东亚洲一号仓库为切入点，详细分析了AGV小车的应用特点及发展现状。通过这种方式，找出问题所在及问题成因，并提供行之有效的解决方案。在我国物流资源匮乏的前提下，更清楚知道了如何去选择合适的AGV小车应用。

国内外研究现状

不仅仅有国外的学者研究，X印第安纳州的西拉斐特的普度大学工业工程学院何子健、瓦内特·阿加瓦尔、西蒙 Y. 诺夫等国外研究者们在（2017）《智能仓库自动化中的差异化服务政策》中研究了AGV小车在智能仓库中的自动化运营服务。中国清华大学深圳研究生院现代物流研究中心的齐明耀、李小文、严学军、张可荣等研究者们在（2018）《关于基于AGV小车的仓库运营绩效评估》中研究了AGV小车的仓库运营模式。意大利莱切的萨伦托大学中的运营研究中心的托马索·阿达莫和英国南京普顿大学中商学院在管理科学和信息系统的托尔加·贝克塔：吉安帕奥洛·吉亚尼；埃马努埃拉·盖里罗；伊曼纽尔·曼尼在（2018）《无冲突取件和时间窗口下交付的路径和速度优化》里研究了AGV小车的路径优化和速度优化。

而且国内的学者也对AGV小车进行了研究，东南大学万弃寒研究员在（2017）《面向移动感知节点的智能小车设计与实现》中详细研究了AGV小车的感知移动节点[1]。陈胜军（2017）在研究该领域时，撰写了《基于多台AGV调度的物流分拣系统》。他以定性分析法为基础，详细分析了AGV小车在物流仓库中的多种拣选系统[2]。长江理工大学光电信息学院的李居尚、于秀明、战荫泽等研究员们在（2017）《基于蓝牙遥控智能小车的实现》中研究了蓝牙遥控AGV小车的设计方案。[3]河北工业大学的靳佩佩研究员在（2017《室内移动平台远程控制系统设计》中研究了可向AGV小车远程感应的室内移动平台设计系统。[4]房殿军、周涛等人（2017）在研究该领域时，撰写了《自动化立体仓库中智能AGV群体的静态路径规划与动态避障决策研究》。在《研究》中，他们结合AGV小车的特点，对避障法展开深入探究。[5]

二、AGV小车的基本原理及应用优势

（一）AGV小车的基本原理

从实际情况来看，AGV导向传感器是AGV小车获取位置的关键组件。具体而言，AGV实际控制命令值与目标值存在极强的关联性。也就是说，转向角与设定速度是AGV小车控制技术的重要组成部分。对AGV小车来说，其行进路线会受到轨道与计算机的影响，产生较为明显的变化。另外，蓄电池是AGV小车的动力源。

（二）AGV小车的应用优势

1.节省人工、提高作业效率

在AGV小车的影响下，物流企业的人力成本与工作强度均呈下降趋势，而工作效率大幅度提升。

2.降低拣选出错率

相较于AGV小车，传统的物流模式效率较低，错检、漏检的发生概率极高。而AGV小车的出现，不仅提高了工作效率，还降低了工作强度。数据统计显示，AGV小车的错检率与漏检率接近于0。在其影响下，顾客满意度直线上升。

3.大数据分析

在实践过程中，物流企业要结合AGV小车的特点，完成数据采集。再以数字挖掘技术为基础，对相关数据进行处理，使其形成有效信息。物流企业要以此为基础，不断优化内部管理模式，提高资源利用率，逐步拓宽利润空间。简而言之，AGV小车的出现，使物流运输行业的覆盖范围越来越广，让我们平时的购物更加方便快捷。

三、分析AGV小车的应用

（一）AGV在仓储业的应用领域

1.功能方面的优势

（1）自动化程度高

从实际情况来看，AGV小车的控制系统是由激光反射板、感应装置、电控设备以及电脑共同构成的。具体而言，工作人员要结合岗位需求，将指令信息输入电脑。接到指令后，电脑立刻做出反应，将其输送至控制室。在控制室中的工作人员发现指令后，会以电控设备为基础，控制AGV小车的行动，从而满足岗位需求。

（2）充电自动化

在实践过程中，AGV小车能够结合自身电量，自动发生请求充电的指令。指令通过之后，AGV小车会采用排队充电的方式，补充自身电量。数据统计显示，蓄电池的使用寿命约为5年。对AGV小车来说，其充电周期为20分钟，工作时长约为6小时。除此之外，AGV小车的外形极为靓丽，辨识度非常高。因此，企业形象也会受到AGV小车的影响，产生积极变化。

2.系统方面的优势

在研究过程中，笔者发现控制应用层、信息传输层以及障碍感知层是AGV小车监控系统的核心要素。以控制应用层为例，其主要功能为路线控制与实时监控；以信息传输层为例，其主要功能为接受指令与信息传递；以障碍感知层为例，其主要功能为感知与控制。需要注意的是，摄像头以及GPS定位器均存在于障碍感知层。因此，目的地定位、行进方位以及车速都由障碍感知层控制。在其影响下，工作人员能够更好地看到小车的实时操作。

3.自身优势

（1）可靠度

AGV的技术是值得相信的。根据资料显示，AGV技术涉及领域极广。具体而言，图像识别技术占AGV技术的1.54%；激光感知技术占AGV技术的7.69%；位置设定技术占AGV技术的13.8%；光学感知占AGV技术的16.9%；惯性导航技术占AGV技术的27.8%；电磁感应技术占AGV技术的32.3%。由此可见，电磁感应是AGV技术的关键要素。与此同时，机器视觉导向技术尚未完善，在AGV技术中占据的比例不高。

（2）适应能力

从实际情况来看，环境的差异性会对导向技术构成显著影响。简而言之，光电干扰、障碍物数量以及地面整洁度都与AGV小车的工作效率密切相关。因此，导向技术的先进程度极为重要。

以有线式导向技术为例，该技术涉及范围较广，对环境要求极高。具体而言，机器视觉、光学导向以及埋线感应等技术都会受到地面整洁度的影响。与此同时，地面平整度会对磁带导向技术与电磁导向技术构成影响。以无线式导向技术为例，该技术涉及范围较窄，对环境要求较低。简单来说，该技术以反射镜面为基础，提高了AGV小车的感应精度。不过，障碍物会对无线式导向技术构成一定的影响。在这种情况下，工作人员要结合空间特点，提前清除障碍物，提升AGV小车的感知精度。另外，环境的差异性不会对坐标识别导向技术以及惯性导向技术构成影响。

（3）路径柔性

在AGV小车的影响下，物料搬运系统变得更加完善。不过，路径柔性会受到不同导向技术的影响，产生较为明显的变化。除此之外，运行路径也会受到无线式导向技术的影响。需要注意的是，有线式导向技术很难改变AGV小车的行进路线。

（4）运行速度

从实际情况来看，导向技术与AGV小车的行驶速度密切相关。究其原因，导向技术的路径识别效率与车速呈正相关。需要注意的是，无线式导向技术的识别效率较低，AGV小车的行驶速度并不快。与此同时，有线式导向技术的识别效率较高，AGV小车的行驶速度极快。

（5）导向稳定程度

在规定时间内，AGV小车要以工作人员设置好的路线为基础，完成物料传输。在这其中，转向幅度与转向次数都会对导向稳定程度构成影响。

（6）定停精度

在实践过程中，AGV小车的预定目的地与实际目的地存在显著差异，该现象被称为定停精度。距离与方向等因素的偏差，共同构成了定位精度。在导向技术的影响下，AGV小车能够缩短物料运输距离，减轻工作强度，提高工作效率。需要注意的是，控制技术与导向技术都会对定位精度构成影响。以图像识别技术为例，停车标识与路径标线均为该项技术的识别内容。据统计，图像识别技术的定停精度最高，约为土6；以电磁感应导向技术为例，其定停精度较低，约为土22。

（7）信息容量

从实际情况来看，获取定位信息是导向技术存在的基础。不过，信息容量与导向技术的差异性密切相关。以图形识别技术为例，该项技术的信息容量非常大，具体包括停车标识、减少标识、加速标识、工位编码以及路径信息等等。

（8）导向技术成本

在实践过程中，应用成本与开发成本均属于技术成本。通常情况下，应用成本较高的是有线式导向技术，开发成本较高的是无线式导向技术。

4.特别的优势

（1）先进性:AGV涉及领域较广，具体包括信息化系统、电脑终端、电控装置、机械设备以及激光感应等等。与此同时，AGV拥有运输、感应以及定位等能力，属于移动式工业机器人。

（2）灵活性:在AGV的影响下，物流企业能够更好地串联分拣中心、运输系统、装配系统以及生产系统。除此之外，物流企业的生产效率直线上升，人力成本与工作强度大幅度下降。不仅如此，物流运转周期也在不断缩短。在这种情况下，物流企业的生产运输体系变得极为灵活。

（3）独立性:AGV系统的独立性极强，任务完成度非常高。

（4）兼容性:AGV系统的兼容性极强，能跟其他系统产生良好的化学反应。除此之外，AGV系统的适应性也比较理想。

（5）安全性:AGV小车的防护系统较为完善，安全性极佳。究其原因，AGV小车拥有智能化管理系统，能够应对各种突发情况，具体包括车辆故障、紧急刹车、危险预警以及安全避让。

（6）示范性:AGV系统具有较强的示范性。简单来说，AGV小车的数量与企业技术水平呈正相关。在其影响下，物流运输企业逐渐成为推动社会经济发展的重要组成部分。

4.智能拣选领域

从实际情况来看，AGV小车要以系统指令为基础，获取相关货物，并将其运送至目的地。随后，工作人员会取走货物，再重新输入指令，将AGV小车送回原位。由此可见，AGV系统的智能程度非常高。以仓库管理为例，工作人员要结合AGV小车的电量情况、空闲状态以及工作时长等因素，挑选恰当的目标，再输入相关指令。通过这种方式，提高物流运输效率，压缩运营成本，进而推动企业发展。

5.主要应用领域

在实践过程中，制造业、快递业以及仓储业是AGV系统的“主阵地”。以制造业为例，AGV小车能够提高运输效率，减轻工作强度，更好地满足生产需求；以快递业为例，在AGV系统的影响下，分拣效率大幅度提升，错检率、漏检率直线下降；以仓储业为例，AGV小车的出现，帮助物流企业压缩了运营成本，拓宽了盈利空间。除此之外，烟草、通讯以及家电等行业的生产效率也会受到AGV系统的影响，呈现出上升趋势。综上所述，AGV系统是商业与工业的重要组成部分。在这其中，电子商务与仓储物流等行业的崛起，都离不开AGV系统的支持。