Анализ принципа применения, преимуществ и тенденций развития автоматически управляемых транспортных средств (AGV) на автоматизированных стереоскопических складах

1. Принцип применения: гибкое мобильное интеллектуальное устройство обработки

АГВ (автоматически управляемое транспортное средство) реализует автоматизированную транспортировку грузов на автоматизированных стереоскопических складах посредством «навигации, позиционирования, планирования маршрута и выполнения задач». Основные принципы заключаются в следующем:

1. Навигационная система: отслеживание пути осуществляется с помощью различных технологий:

◦ Навигация по QR-коду: размещая QR-коды на земле, AGV распознает и определяет местоположение с помощью камер;

◦ Лазерная навигация: использование лазерного радара для сканирования отражателей в окружающей среде, построения карт и определения местоположения;

◦ Визуальная навигация: объединение камер с алгоритмами искусственного интеллекта для определения наземных знаков или особенностей природной среды;

◦ Инерциальная навигация: запись траекторий движения с помощью гироскопов и энкодеров, подходит для сценариев на коротких расстояниях.

2. Система управления: получение инструкций WMS (системы управления складом), взаимодействие с системой диспетчеризации посредством беспроводной связи (например, 5G, WiFi), динамическая корректировка траектории движения и избежание препятствий.

3. Исполнительный механизм: перемещает товары с помощью тяги, переноски, вилочного захвата и т. д. Некоторые роботизированные тележки оснащены роботизированными руками, которые могут непосредственно выполнять пополнение полок или сборку товаров.

2. Основные преимущества: гибкие, интеллектуальные и гибкие «нервные окончания» хранилища

1. Высокая гибкость для адаптации к сложным сценариям

◦ Не требуется фиксированный путь, и маршрут можно корректировать в соответствии с планировкой склада. Это особенно подходит для стереоскопических складов с несколькими полосами движения и несколькими входами и выходами, снижая затраты на трансформацию на 30% по сравнению с традиционными конвейерными линиями.

◦ Поддержка технологии «plug and play» позволяет быстро подключать к системе новые AGV для адаптации к колебаниям объемов бизнеса (например, временное добавление оборудования во время рекламных акций в сфере электронной коммерции).

2. Беспилотное и эффективное сотрудничество

◦ Круглосуточная непрерывная работа без необходимости ручного управления, что снижает затраты на рабочую силу; несколько AGV могут работать вместе благодаря кластерным алгоритмам планирования (например, алгоритмам муравьиной колонии), чтобы избежать перегрузки и повысить общую эффективность. Например, сотни AGV на умном складе Cainiao работают синхронно, а эффективность сортировки в 10 раз выше, чем при ручном труде.

3. Оптимизация использования пространства и безопасности

◦ Корпус транспортного средства имеет компактные размеры (ширина 0,8–1,5 метра), что позволяет ему маневрировать в узких полосах движения и уменьшать загрузку канала; оснащенный лазерным радаром, ультразвуковыми датчиками и т. д., он может обнаруживать препятствия в режиме реального времени и экстренно тормозить, а уровень аварийности при столкновениях близок к нулю.

4. Интеллектуальное принятие решений на основе данных

◦ Оптимизация стратегий планирования путем сбора эксплуатационных данных (таких как потребление энергии и время в пути); связь в реальном времени со штабелерами, конвейерными линиями и другим оборудованием, например, автоматическая стыковка AGV со штабелерами для завершения стыковки груза, что сокращает время, затрачиваемое на промежуточные звенья.

III. Тенденция развития: интеллектуальные, легкие и экологичные технологические прорывы

1. Модернизация технологий навигации и позиционирования

◦ Совместная навигация: благодаря сочетанию лазера, зрения и инерциальной навигации точность позиционирования в сложных условиях повышается до ±10 мм, что позволяет адаптироваться к динамическим изменениям на беспилотных складах (например, временному складированию товаров).

◦ Навигация без логотипа: Благодаря технологии SLAM (одновременная локализация и картографирование) нет необходимости размещать QR-коды или светоотражающие пластины, что снижает затраты на развертывание и подходит для трансформации старых складов.

2. Высокоскоростная и легкая конструкция

◦ Скорость движения увеличена с традиционных 1-2 м/с до 3-5 м/с. Благодаря облегченному корпусу (изготовленному из углеродного волокна) коэффициент полезного действия (груз/вес) увеличен на 50%, что подходит для перевозки легких и небольших предметов, таких как электронные компоненты и лекарства.

3. Инновации в области энергетики и режима зарядки

◦ Применение твердотельных аккумуляторов: срок службы аккумулятора увеличивается до 8–10 часов, а эффективность зарядки повышается в 3 раза. Некоторые AGV поддерживают автоматическую стыковку с зарядным устройством для реализации функции «заряди и поезжай»;

◦ Технология беспроводной зарядки: зарядка посредством электромагнитной индукции на фиксированных остановках для снижения механических потерь контакта, подходит для чистых сред, таких как пищевые продукты и лекарства.

4. Глубокая интеграция ИИ и периферийных вычислений

◦ Возможность автономного принятия решений: благодаря использованию микросхем периферийных вычислений, локальной обработке данных датчиков (например, идентификация поврежденных товаров) скорость реагирования сокращается с секунд до миллисекунд;

◦ Прогностическое обслуживание: прогнозируйте отказы двигателей, аккумуляторов и других компонентов с помощью датчиков вибрации и температуры, заранее организуйте обслуживание и сократите время простоя на 40%.

5. Совместная работа нескольких устройств и экологическая взаимосвязь

◦ Совместимость между брендами: благодаря стандартизированным интерфейсам (таким как протокол VDA 5050, разработанный AGV Alliance), достигается бесперебойная стыковка между AGV разных производителей и стереоскопическими складскими системами;

◦ Совместная работа на уровне облака: облачная платформа отслеживает рабочее состояние сотен AGV в режиме реального времени и динамически регулирует распределение задач, например, автоматически распределяет простаивающее оборудование для поддержки зон с интенсивным движением в период Double Eleven.

IV. Расширение типовых сценариев применения

• Складирование электронной коммерции: например, роботы Amazon Kiva (AGV) комбинируются со стереоскопическими складами для реализации сбора по принципу «товар к человеку», а эффективность сбора увеличивается на 50%;

• Автомобилестроение: AGV автоматически распределяют тяжелые детали, такие как двигатели и шины, в процессе сборки шасси с точностью позиционирования ±5 мм, что соответствует требованиям высокоточной стыковки производственной линии;

• Медицинская холодовая цепь: взрывозащищенные автоматические транспортные средства перевозят вакцины при температуре -25 ℃ и состыковываются со стереоскопическими складами через систему контроля температуры, а данные о температуре и влажности отслеживаются на протяжении всего процесса.

AGV превращается из простого инструмента обработки грузов в «интеллектуальный логистический узел». Его технологические достижения не только расширяют гибкие операционные возможности автоматизированных складов, но и способствуют трансформации моделей складирования от «стационарных сборочных линий» к «динамичным гибким сетям», становясь ключевым связующим звеном между интеллектуальным производством и интеллектуальной логистикой.

Зита Цзянь

25 июня 2025 г.