1 国内外发展状况
最早的自动导引小车(AGV)产生于上个世纪50年代初的美国,到50年代中期,英国人首次使用了埋线的方式,研制出了第一台电磁导引的AGV。而AGV作为仓库中运输工具的使用早在1959年就已经出现。87417
近年来,美国的亚马逊、瑞士的Swisslog、日本的日立等企业都开始研发各种新型的物流搬运机器人,大多数都已能够投入使用[5-6]。亚马逊公司于2012年收购了自动化物流提供商kiva,研发出了一款可以配合工作人员进行仓库货物清点以及配送的仓储搬运AGV,名字叫Kiva(如图1。1)[7]。亚马逊公司的仓库也因为如此智能的机器人,成为全球效率最高的仓库。
Fetch Robotics成立于2014年,其产品Fetch(意为“拿来”)和Freight(意为“送去”)相当于Kiva的升级版(如图1。2)。Fetch的核心部件是一个可以反转的7自由度机械臂,拥有高达6公斤的额定负载,头部配备有PrimeSense的3D感知器,可以上下左右转动。Freight相当于Fetch下部,最大优势就是速度快,可以轻松达到2m/s,并有可能达到3m/s。
图1。1 亚马逊kiva机器人
图1。2 Fetch和Freight
Swisslog公司生产的是一个名为Click&Pick的系统(如图1。3),采用三维立体网格架系统,用一个统一尺寸的箱子装特定货物,将其放入小方格中。若需取的货物不是在最上方,该机器人可将叠在上方的货物取下,放在一边,货物取完后再放回原处。论文网
图1。3 Click&Pick系统
相对于国外AGV 60多年的发展历史,我国自动导引小车发展的时间并不是很长。北京起重机械研究所于1976年研制出了第一台AGV。1991年,邮电部北京邮政科学研究所为上海新火车站邮政枢纽、济南军区仓库研究了WZC和WZC-1两种自动导引小车。1992年,天津理工学院研制出了光学导引的AGV,并应用于核电站中[8]。在2005年之前,我国AGV行业由于技术的瓶颈、价格的昂贵,其产品的推广一直受到限制。2005年后,出现了一些简易型的AGV产品, AGV这才开始慢慢被推广起来。而在近几年,其需求量更是出现了井喷式增长,相关的企业也开始越来越多。2015年,沈阳新松有限公司研制出一种新型的小型搬运AGV机器人,该搬运机器人可以实现载货、自主行走、转停等功能,可以用移动客户端对其进行远程监控(如图1。4)。与此同时中船重工旗下的昆船物流也研发了仓储搬运机器人(如图1。5),该款机器人能实现通信编队,遇到动态障碍物能主动停止,将机器人技术和拟人化技术相结合,能让机器人更好地为电子物流仓储服务。
图1。4 沈阳新松AGV 图1。5 昆船物流AGV
如今国内一些真正应用于物流行业的机器人也显现了出来,一些著名的电商也开始使用起物流机器人,例如天猫超市就使用了一款名为“曹操”的机器人(如图1。6所示),该机器人的承重达50公斤,速度为2m/s,可迅速定位商品在仓库中的位置。
图1。6 天猫超市“曹操”
就目前而言,我国物流行业方面的机器人发展水平和国外的机器人水平仍有一定差距,但是随着行业的需求和各方面的支持,物流搬运机器人将会迅速发展。
2 导航与导引技术研究状况
随着传感器技术的不断发展,AGV的导引和导航技术也在不断改进。在AGV研究的早期,大多使用的是由固定路径获取位置和航向信息的导引技术[9]。之后导航技术逐渐兴起,AGV通过传感器只能获得位置航向的间接信号,还需通过不同算法计算得到小车的位置与航向信息,自动跟随逻辑上的路径行驶,这就是导航技术的普遍形式。