1.行業(yè)背景

AGV（Automated Guided Vehicle）即“自動導引運輸車"，是指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，它能夠沿規(guī)定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車，AGV優(yōu)勢包括：1）自動化程度高：2）充電自動化；3）美觀，提高觀，賞度，從而提高企業(yè)的形象；4）方便，減少占地面積，生產(chǎn)車間的AGV小車可以在各個車間穿梭往復。隨著物流系統(tǒng)的迅速發(fā)展，AGV的應用范圍不斷擴展，AGV系統(tǒng)能夠廣泛運用于工業(yè)、軍亊、交通運輸、電子等領(lǐng)域，具有良好的環(huán)境適應能力。近年來，在國內(nèi)工業(yè)機器人需求量激增以及“中國制造2025”、智慧物流等各項政策的保駕護航下，我國AGV機器人銷售量持續(xù)增長。

而5G下行峰值速率20Gbps，它的速率達千兆級4G網(wǎng)絡的20倍，AGV移動機器人在應用過程中，接受信息、任務指令勢必更加高效快捷。5G網(wǎng)絡時延低至1毫秒，5G比較4G網(wǎng)絡，端到端延時縮短5倍。5G詳細技術(shù)參數(shù)見下圖：

利用5G比Wi-Fi更高效的傳輸速率，更可靠的傳輸方式，為多AGV協(xié)同作業(yè)技術(shù)提供了充分的技術(shù)保障。并且5G通信可聯(lián)網(wǎng)設備數(shù)量增加10-100倍，覆蓋面積更廣泛（傳輸距離達10KM），這意味著可以因為網(wǎng)絡技術(shù)的改進而更好的獲得整體數(shù)據(jù)信息，為方案設計提供更有效快捷的數(shù)據(jù)分析。也在一定程度上節(jié)省了網(wǎng)絡通訊上的成本。

2.業(yè)務需求分析

隨著收益與消費升級和智能制造發(fā)展，近年來我國自動化物流裝備市場規(guī)?？焖僭鲩L，2016年達到了758億元，環(huán)比增長30.02%，預計2022年將突破2600億元。AGV是實現(xiàn)自動化物流的重要設備之一，未來隨著自動化物流的發(fā)展，AGV的市場前景將非常好。

項目內(nèi)容

1.產(chǎn)品簡介

產(chǎn)品采用5G通信技術(shù)，聯(lián)通管控與各臺AGV間的通信，協(xié)同模式采用管控系統(tǒng)統(tǒng)籌所有AGV宏觀運動狀態(tài)，同時，為多臺AGV分別分配主/從AGV角色，從AGV跟隨主AGV進行微觀運動調(diào)整?；?G通訊低延時，高并發(fā)、穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢，實現(xiàn)多AGV高精度、穩(wěn)定可靠地協(xié)同作業(yè)。

2.產(chǎn)品設計理念

AGV間交互協(xié)同設計。多臺協(xié)同AGV根據(jù)角色分配為主AGV與從AGV，并分別在AGV導航系統(tǒng)內(nèi)部部署協(xié)同模塊。主AGV內(nèi)部開放5G通訊服務端口，從AGV內(nèi)部部署5G通訊客戶端。從AGV可向5G網(wǎng)絡向主AGV申請當前位姿，同時，結(jié)合自身位姿與主AGV位姿，通過位置閉環(huán)控制算法，實現(xiàn)對主AGV的位置跟隨，實時控制任務執(zhí)行過程中的同步偏差。

安全設計。AGV車身控制非常注重安全設計，安全生產(chǎn)是首要考慮的問題，安全設計主要從軟件和硬件兩方面，軟件上設計有故障診斷功能，當檢測到系統(tǒng)任何部件或功能執(zhí)行故障時，將立即執(zhí)行停止操作；硬件上AGV車體設計有三層被動安全防護

運動設計。運動系統(tǒng)包含2臺舵輪和若干個萬向輪，舵輪是帶轉(zhuǎn)向和行走功能的動力總成，車體結(jié)構(gòu)如下圖所示。

導航設計。導航系統(tǒng)采用基于自然輪廓的激光SLAM導航方式，該方式具有應用場景改動小，現(xiàn)場布置實施快等優(yōu)點，導航行走過程中采用SLAM導航精度可達±20mm，結(jié)合其他二次定位方式，可以實現(xiàn)±5mm的定位精度。

管控設計。管控系統(tǒng)用于對所有協(xié)同AGV的管理與控制，包括任務下發(fā)、啟?？刂疲约巴竭壿嬏幚?。在所有協(xié)同AGV均上報完成某一任務后，管控系統(tǒng)才下發(fā)放行指令，AGV才能繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)任務，確保每項任務執(zhí)行開始時刻，同步偏差不會累積。

3.產(chǎn)品設計框架

多AGV協(xié)同框架示意圖

多AGV協(xié)同數(shù)據(jù)流示意圖

項目方案

1.工作方法

管控調(diào)度管理。管控系統(tǒng)為多AGV上層調(diào)度管理系統(tǒng)，所有AGV的動作均由管控系統(tǒng)統(tǒng)一控制。在管控系統(tǒng)中，AGV的行走、停止、舉升等動作均被規(guī)劃成一項任務。AGV在收到管控系統(tǒng)下發(fā)的任務后，首先會將任務解析成AGV內(nèi)部算法可以識別的運動類型，然后等待管控系統(tǒng)下發(fā)放行指令，便可以開始執(zhí)行任務。

AGV間交互協(xié)同。每臺AGV因為執(zhí)行電機、驅(qū)動器、地面平整度等因素的差異，即使由管控系統(tǒng)保證了同一時刻啟動執(zhí)行相同任務，但是任務執(zhí)行過程中，也必然存在差異，從而造成任務執(zhí)行過程的同步偏差。為了控制這類同步偏差，增加AGV層面信息交互，從AGV會根據(jù)主AGV的當前位姿，實時調(diào)整自身行走速度與方向，來保證單項任務執(zhí)行過程中，同步偏差控制可接收范圍內(nèi)。

2.項目優(yōu)勢

管控系統(tǒng)的調(diào)度管理功能，可以實現(xiàn)多AGV的統(tǒng)一管理與控制，比如任務下發(fā)、控制啟停，匯總信息并進行同步控制等，保證多AGV在開始執(zhí)行每項任務時的同步性；

AGV間交互協(xié)同功能，可以實現(xiàn)從AGV對主AGV的實時位姿跟隨，控制任務執(zhí)行過程中的同步偏差；

AGV基于自然輪廓的 SLAM激光導航，可以實現(xiàn)在最小的環(huán)境改動量的情況下，靈活應對路線與任務變更，快速部署實施，并達到應用所需要的定位與導航精度；

基于5G高帶寬、低時延的特性可以使AGV輕量化，運算放在邊緣云集中部署；

基于5G高并發(fā)特性可以在同一工段同一時間點由更多的AGV協(xié)同作業(yè)；

基于5G成熟完善的安全策略可以確保生產(chǎn)過程以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)安全可靠。

產(chǎn)業(yè)效應

1.產(chǎn)品定位

填補市場空白：目前汽車行業(yè)、家電制造等生產(chǎn)物流端為中國AGV主要需求市場，除了工業(yè)級的應用外，電商倉儲物流、煙草、電子行業(yè)等行業(yè)也為AGV貢獻了少部分市場份額，部分重載AGV也應用于港口物流等重型規(guī)則物料的搬運。但是由于受到AGV機械結(jié)構(gòu)的限制，在化工、航空航天、鐵路、橋梁建筑等領(lǐng)域存在大量空白市場?；?u>5G技術(shù)的多AGV協(xié)同作業(yè)技術(shù)能夠輕松實現(xiàn)大型物料的運輸工作，從而填補化工、航空航天、鐵路、橋梁建筑等領(lǐng)域的空白市場。

2.產(chǎn)品社會效益

打破技術(shù)壟斷：目前國內(nèi)AGV多車聯(lián)動技術(shù)尚屬空白階段，而國外AGV協(xié)調(diào)同步項目技術(shù)已應用于能源、航空航天、電力施工、冶金、化工等領(lǐng)域。多車聯(lián)動項目對AGV在運輸行走過程中的平臺穩(wěn)定性、車輛位置誤差都有極高的要求，而該項目的順利完成在填補國內(nèi)該項技術(shù)空白的同時，也打破了國外在AGV協(xié)調(diào)同步項目上的壟斷地位。

帶動行業(yè)發(fā)展，助力“智能制造2025”：AGV行業(yè)與國家發(fā)布的《中國制造2025》的產(chǎn)業(yè)政策密切相關(guān)，是國家重點扶持的行業(yè)。AGV在智能工廠中是個非常重要的模塊，從智能工廠中的智能機械設備，自動上下料，再到完全無人的物流運輸搬運，它是一個重要的一個環(huán)節(jié)?；?G技術(shù)的多AGV協(xié)同作業(yè)技術(shù)不斷創(chuàng)新提升產(chǎn)業(yè)價值，引領(lǐng)智能AGV小車的研發(fā)革新，為推動中國AGV產(chǎn)業(yè)發(fā)展助力“智能制造2025”注入了強勁動力。
來源；通信世界