AGV与AMR的区别

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作者介绍:杨文华,中国船舶集团高级技术专家、中国移动机器人(AGV)产业联盟首席专家、标准管理委员会主任。

文|杨文华

前言:AGV(Automated Guided Vehicle)以工业移动机器人的身份在国内应用发展超过25年了,从最初的引进技术,到现在的自主研发、行业壮大,甚至技术超越,经历了“引进、消化、吸收、再创新”的全过程。近几年,随着国家“制造业高质量发展”和“智能制造”战略的落实,AGV从几乎不为人知小众产品成长为了具有一定规模的产业,各行业对AGV都呈现出了旺盛的需求。而更为欣喜的是,新概念、新技术、新人才、新实体不断涌现,行业规范、行业细分也逐渐走上了正轨。最近,行业中出现了AMR(Autonomous Mobile Robot)这一名词,目的是为了与AGV加以区分,更加突出产品特点。针对这一现象,笔者从AGV技术发展的历史来谈谈自己的看法。

1. 历史沿革

大家都知道,AGV最早出现在上世纪50年代。在早期(2003年前)的文献资料中,AGV的英文名词其实并没有完全统一,有称其为Autonomous Ground Vehicle、Automatic Guided Vehicle或Autonomous Guided Vehicle的,甚至有直接称其为Unmanned Vehicle的。在国内的名称也很杂乱,曾经出现“无人小车”、“无人搬运车”、“自动导引运输车”等。在2011年,全国物流仓储标委会成立时,要求制定相关产品的国家标准,在结合了多位专家的建议后,最终将此类产品的中文名称定义为“自动导引车”,英文名称选用了Automated Guided Vehicle,即AGV。

一般地理解,AMR是Autonomous Mobile Robot的英文缩写,即自主移动机器人。从字面上看,AMR的范围应该很广,天上飞的无人机(UAV-Unmanned Aerial Vehicle),水中游的无人潜艇(UUV-Unmanned Underwater Vehicle 以及AUV-Autonomous Underwater Vehicle)也都应该属于此类。

上世纪六十年代,为了突出与玩具及人形机器人的区别,把工业应用机器人称为工业机器人;另一个维度,为了区别于其他机器人,二十多年前又出现了一个比较科学的英文名词——WMR(Wheeled Mobile Robot)”,即轮式移动机器人,其典型代表就是美国2003年的“勇气号”火星车。综合起来看,当时的AGV就是“工业应用的轮式移动机器人”。所以,AGV属于WMR的范畴,更是AMR的子类;也无容置疑,AGV是机器人的一种,而且是自主的机器人。

目前,为了突出自身特点,区别于传统AGV,部分产品更愿意称自己为AMR,或是工业应用AMR,其实并不矛盾,但不一定合适。在上世纪90年代,瑞典NDC为了突出激光导引AGV的特点,也曾出现了LGV(Laser Guided Vehicle)的说法。一些企业为了突出自己的产品,也有自己的专用名词,比如比利时Egemin的EGV,甚至昆船有段时间也想把自己的AGV产品称为KGV,但最终大家还是回归到了AGV上。

2. 工业应用AMR与AGV的区别

限于认知程度,笔者认为目前的工业应用AMR与AGV没有本质的区别,只是部分功能的增强,而这些功能不是AGV不可实现,只是在大多数工业环境中不允许应用。以下是笔者对工业应用AMR在技术上的几点认识以及与AGV的对比:

a. 目前工业应用的此类产品(AMR/AGV),都须在已知的环境中运行,即事先构建并获得运行环境的全局坐标,也就是必须知道自己的当前位置和目标点的位置;

b. 当目标点坐标确定后,在路径规划上,AMR单机运行可分为两种模式:

一种是按预先设置的路径(地图)运行,当遇到障碍时,单机能够绕行障碍。而此方式与AGV几乎是相同的:激光导引AGV单机在插入系统时,能够从已知任意位置行驶到最合适的路径点,与绕行原理相同。

另一种是非预先设置路径,即自由路径或开放路径,由单机根据目标点的坐标信息,即时动态规划路径,笔者理解为单机本身采用了“自学习”和“神经网络”,能够利用历史场景对当前状况进行判断,以确定行驶方向。此方式与目前的AGV比较矛盾,AGV毕竟是经过“导引(Guided)”的,必须运行在预设路径上,一旦脱离路径即为故障。但十多年前,有些AGV就实现了部分动态路径规划功能:为了将货物直接装入集装箱,平衡叉式AGV利用位置估算(Dead reckoning)值,及其他传感器的“相对位置”信号,实施了“末端”动态路径规划;

c. 在其他方面,AGV单机的自主性能并不差:导航水平与速度关联、转向角度与速度关联、工作强度与设备健康度关联等;

d. 在交通管理方面,AMR的自主性可能更多地体现在“主观能动性”上:由于单机具备较强的动态路径规划能力,当多台AMR相遇时,能够主动避让,不会出现AGV的“死锁”现象。这种将交通管理下沉到单机,使单机运行更为智能的做法,目的是为了提升工作效率。而笔者认为,根据不同应用场景(开工模式、正常模式、收工模式等),采用“潮汐”路径的方法来减轻交通压力以获得更高效率,较为合适;

e. 在任务调度方面,先进的调度策略使得AGV单机的“主观能动性”得以展现:过去是由上位控制系统安排任务到车辆,而目前的策略更倾向于AGV单机主动向上位系统申请任务,能够有效提升系统效率(减少了空跑率),降低系统能耗。

总的来看,AGV只是沿着“预设”路径行驶;而AMR分为两类,第一类与AGV几乎相同,按照“预设”路径行驶,具备障碍绕行功能;另一类以需要到达的目标点为控制对象,能够根据环境主动规划行驶路径。

3. 可能产生的影响

1999年,美国MHI曾发布了一份关于AGV的公开技术资料,系统地描述了AGV的基础知识,并总结了使用AGV的好处(Benefits)。虽然过去了20年,但其中关于AGV单机运行最重要的几个特征(安全性、可预期性、可重复性等)仍然值得我们重视。我们简单讨论一下,在工业应用场合中“非预设”路径的移动机器人可能产生的影响:

安全性(Safety)——在绝大多数工业应用场合中,出于安全的考虑,人员路径、物流路径被事先指定,也就限制了移动机器人对路径的动态规划功能,只能在被允许的区域内安全运行,超出该区域将被认为不安全;

可预期性(Predictability)——对于大多数工业应用需求,更希望移动机器人的任务可被预期,其中最重要的是任务执行时间可预期,“非预设”路径增加了系统的复杂度,不可预测性增大;

可重复性(Repeatability)——AGV最初的基本用途就是在重复的路径上搬运货物。可重复、可再现也是工业应用的基本要求,与可预期性类似。“非预设”将使移动机器人运行路径的重复概率大大降低。

4、总结

有观点认为,AMR更多地凸显了机器人的功能,而笔者认为,我们这个行业更多的精力应该是研究平面移动载体,无论是UAV还是UUV/AUV,这些名词都没有离开一个词——Vehicle,此类产品的最大属性就是“运载工具”。就好像研究智能农机,我们只针对自动行驶,而不研究怎么收割庄稼。

个人浅见:无论AGV或是工业应用AMR,没有本质的区别的,只是局部功能的强弱。如果确实需要在工业及物流领域找一个合适的名词,将AGV及AMR统一描述为“工业应用移动机器人(IMR—Industrial Mobile Robot)”较为合适。

作者介绍:杨文华,中国船舶集团高级技术专家、中国移动机器人(AGV)产业联盟首席专家、标准管理委员会主任。

文|杨文华

前言:AGV(Automated Guided Vehicle)以工业移动机器人的身份在国内应用发展超过25年了,从最初的引进技术,到现在的自主研发、行业壮大,甚至技术超越,经历了“引进、消化、吸收、再创新”的全过程。近几年,随着国家“制造业高质量发展”和“智能制造”战略的落实,AGV从几乎不为人知小众产品成长为了具有一定规模的产业,各行业对AGV都呈现出了旺盛的需求。而更为欣喜的是,新概念、新技术、新人才、新实体不断涌现,行业规范、行业细分也逐渐走上了正轨。最近,行业中出现了AMR(Autonomous Mobile Robot)这一名词,目的是为了与AGV加以区分,更加突出产品特点。针对这一现象,笔者从AGV技术发展的历史来谈谈自己的看法。

1. 历史沿革

大家都知道,AGV最早出现在上世纪50年代。在早期(2003年前)的文献资料中,AGV的英文名词其实并没有完全统一,有称其为Autonomous Ground Vehicle、Automatic Guided Vehicle或Autonomous Guided Vehicle的,甚至有直接称其为Unmanned Vehicle的。在国内的名称也很杂乱,曾经出现“无人小车”、“无人搬运车”、“自动导引运输车”等。在2011年,全国物流仓储标委会成立时,要求制定相关产品的国家标准,在结合了多位专家的建议后,最终将此类产品的中文名称定义为“自动导引车”,英文名称选用了Automated Guided Vehicle,即AGV。

一般地理解,AMR是Autonomous Mobile Robot的英文缩写,即自主移动机器人。从字面上看,AMR的范围应该很广,天上飞的无人机(UAV-Unmanned Aerial Vehicle),水中游的无人潜艇(UUV-Unmanned Underwater Vehicle 以及AUV-Autonomous Underwater Vehicle)也都应该属于此类。

上世纪六十年代,为了突出与玩具及人形机器人的区别,把工业应用机器人称为工业机器人;另一个维度,为了区别于其他机器人,二十多年前又出现了一个比较科学的英文名词——WMR(Wheeled Mobile Robot)”,即轮式移动机器人,其典型代表就是美国2003年的“勇气号”火星车。综合起来看,当时的AGV就是“工业应用的轮式移动机器人”。所以,AGV属于WMR的范畴,更是AMR的子类;也无容置疑,AGV是机器人的一种,而且是自主的机器人。

目前,为了突出自身特点,区别于传统AGV,部分产品更愿意称自己为AMR,或是工业应用AMR,其实并不矛盾,但不一定合适。在上世纪90年代,瑞典NDC为了突出激光导引AGV的特点,也曾出现了LGV(Laser Guided Vehicle)的说法。一些企业为了突出自己的产品,也有自己的专用名词,比如比利时Egemin的EGV,甚至昆船有段时间也想把自己的AGV产品称为KGV,但最终大家还是回归到了AGV上。

2. 工业应用AMR与AGV的区别

限于认知程度,笔者认为目前的工业应用AMR与AGV没有本质的区别,只是部分功能的增强,而这些功能不是AGV不可实现,只是在大多数工业环境中不允许应用。以下是笔者对工业应用AMR在技术上的几点认识以及与AGV的对比:

a. 目前工业应用的此类产品(AMR/AGV),都须在已知的环境中运行,即事先构建并获得运行环境的全局坐标,也就是必须知道自己的当前位置和目标点的位置;

b. 当目标点坐标确定后,在路径规划上,AMR单机运行可分为两种模式:

一种是按预先设置的路径(地图)运行,当遇到障碍时,单机能够绕行障碍。而此方式与AGV几乎是相同的:激光导引AGV单机在插入系统时,能够从已知任意位置行驶到最合适的路径点,与绕行原理相同。

另一种是非预先设置路径,即自由路径或开放路径,由单机根据目标点的坐标信息,即时动态规划路径,笔者理解为单机本身采用了“自学习”和“神经网络”,能够利用历史场景对当前状况进行判断,以确定行驶方向。此方式与目前的AGV比较矛盾,AGV毕竟是经过“导引(Guided)”的,必须运行在预设路径上,一旦脱离路径即为故障。但十多年前,有些AGV就实现了部分动态路径规划功能:为了将货物直接装入集装箱,平衡叉式AGV利用位置估算(Dead reckoning)值,及其他传感器的“相对位置”信号,实施了“末端”动态路径规划;

c. 在其他方面,AGV单机的自主性能并不差:导航水平与速度关联、转向角度与速度关联、工作强度与设备健康度关联等;

d. 在交通管理方面,AMR的自主性可能更多地体现在“主观能动性”上:由于单机具备较强的动态路径规划能力,当多台AMR相遇时,能够主动避让,不会出现AGV的“死锁”现象。这种将交通管理下沉到单机,使单机运行更为智能的做法,目的是为了提升工作效率。而笔者认为,根据不同应用场景(开工模式、正常模式、收工模式等),采用“潮汐”路径的方法来减轻交通压力以获得更高效率,较为合适;

e. 在任务调度方面,先进的调度策略使得AGV单机的“主观能动性”得以展现:过去是由上位控制系统安排任务到车辆,而目前的策略更倾向于AGV单机主动向上位系统申请任务,能够有效提升系统效率(减少了空跑率),降低系统能耗。

总的来看,AGV只是沿着“预设”路径行驶;而AMR分为两类,第一类与AGV几乎相同,按照“预设”路径行驶,具备障碍绕行功能;另一类以需要到达的目标点为控制对象,能够根据环境主动规划行驶路径。

3. 可能产生的影响

1999年,美国MHI曾发布了一份关于AGV的公开技术资料,系统地描述了AGV的基础知识,并总结了使用AGV的好处(Benefits)。虽然过去了20年,但其中关于AGV单机运行最重要的几个特征(安全性、可预期性、可重复性等)仍然值得我们重视。我们简单讨论一下,在工业应用场合中“非预设”路径的移动机器人可能产生的影响:

安全性(Safety)——在绝大多数工业应用场合中,出于安全的考虑,人员路径、物流路径被事先指定,也就限制了移动机器人对路径的动态规划功能,只能在被允许的区域内安全运行,超出该区域将被认为不安全;

可预期性(Predictability)——对于大多数工业应用需求,更希望移动机器人的任务可被预期,其中最重要的是任务执行时间可预期,“非预设”路径增加了系统的复杂度,不可预测性增大;

可重复性(Repeatability)——AGV最初的基本用途就是在重复的路径上搬运货物。可重复、可再现也是工业应用的基本要求,与可预期性类似。“非预设”将使移动机器人运行路径的重复概率大大降低。

4、总结

有观点认为,AMR更多地凸显了机器人的功能,而笔者认为,我们这个行业更多的精力应该是研究平面移动载体,无论是UAV还是UUV/AUV,这些名词都没有离开一个词——Vehicle,此类产品的最大属性就是“运载工具”。就好像研究智能农机,我们只针对自动行驶,而不研究怎么收割庄稼。

个人浅见:无论AGV或是工业应用AMR,没有本质的区别的,只是局部功能的强弱。如果确实需要在工业及物流领域找一个合适的名词,将AGV及AMR统一描述为“工业应用移动机器人(IMR—Industrial Mobile Robot)”较为合适。

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