AGV与AMR

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。

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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