AGV的安全保障与评测

AGV 的安全保障与评测
□文/工业和信息化部计算机与微电子发展研究中心（中国软件评测中心）
近两年，中国AGV 机器人销量在持续增长，预计2017年国产AGV 机
器人销量较2016年同比增长超四成。

目前中国AGV 技术标准的制定明 显落后于行业发展，导致产品参差不齐。

共同建立及完善AGV 检测认 证体系是行业目前亟待解决的问题。

A
GV 是（A u t o m a t e d Gui de d Vehicle )的缩写，意即“自动导
引运输车”，又名无人搬运车。

因
其减轻了工人的劳动强度，降低了工作危险
性，提高了生产效率，使得AGV 在各行各业 得以迅速发展。

世界上第一台自主导引车是 美国Barrett 电子公司于1953年开发成功的， 它是由一辆牵弓丨式拖拉机改造而成的。

在20 世纪50年代末到60年代初期，已有多种类 型的牵引式AGV 用于工厂和仓库。

1973年，
AGV 首次在制造业中得以应用。

随着电子技
术和微处理器技术的快速发展，AGV 的智能
M 术得到了普遍发展〇 20世纪80年代末期，
无线式导引技术被引入到AGV 系统中，例如 利用激光和惯性进行导引，大大提高了 AGV 系统的灵活性和准确性。

之后计算机技术的 引人使得AGV 几乎可以处理所有由人工控制 的物纖运过程。

AGV 按照移载方式可以分为推挽式 AGV 、辊道式AGV 、牵引式AGV 、驮举
式AGV 、叉式AGV 、拣选式AGV 以及复
合式AGV 0
推挽式AGV 是通过自身的推挽机构与 地面的辊道站实现装卸货物，常用于平面托 盘的物纖运；辊道式AGV 是通过自身辊道 与地面站台辊道对接之后实现货物的搬运， 比较适用于重载物料的搬运；牵引式AGV 自 身不具有承载能力，主要用于牵引运载车辆 的运行，适用于用挂斗和拖车运送物料的场 合。

驮举式AGV 通过升降机构狀起或下降实 现货物的移载，适合多种货物形式和笨重物 体两地之间往返搬运；叉式AGV 包括侧叉 式、正向叉式、落地叉式、三向叉式等多种 车型，基本采用托盘堆放货物进行作业；拣 选式AGV 是在传统的人工拣选车的基础上 改造成的自动导引拣选车。

常用于底层平库 中巷道货架的多品种小件货物场合；复合式
AGV 是在AGV 上装备机械手，可根据指令
自动行驶，准确停位，自动完成抓举、装配、 装卸、堆码、拆垛等一系列作业功能，是一 个智能移动式工业人。

常用于餅特殊、 要求高或某些无人的场合，如辅料自祕配、
44 机器人产业 I R 〇B 〇T |N D U S T R Y
危险品自动抓取等。

A G V 的发展及评测
AGV 技术发展现状
在技术方面，AGV 得到了快速的发展， 尤其是在导航技术、系统调度技术、驱动技 术和供电技术等方面。

1)
导航技术：AGV 实现自主导航的关 键技术在于应用导引传感器对目标路径进行 感知然后引导AGV 进行运动，目前主流的导 引方式有电磁感应导引、磁点导引、激光导引、 光学导引、视觉导引和惯性导引等，这几种 导引方式有各自的特点，应用于不同的场合， 其精度和成本也各不相同。

2)
系统调度技术：AGV 调度控制系统 是一个复杂的软、硬件系统，目前国内外中 高端的AGV 系统均有AGV 调度控制系统。

系统硬件一般由服务器、管理监控计算机、 网络通信系统以及相关接口等组成；软件由 相关的数据库管理系统、管理监控调度软件 等
系统调度技术是AGV 系统重要核心技术 之一。

系统软件的成熟度程度低下以及国外 软件技术不开放共同制约了国内AGV 的发展 与推广。

近年来，调度控制系统的研发工作 得到了重视，国内AGV 生产厂家纷纷建立自 己的AGV 调度软件系统研发平台，研制出自 己的AGV 系统调度软件产品。

3)
驱动技术：目前AGV 常用的驱动方
式有以下三种：驱动兼转向模式、差速驱动 模式和全方位驱动模式。

从利用指数来看， 差速驱动和全方位驱动受市场欢迎度较高，
由于驱动兼转向驱动方式的AGV 运动性能稍 差，转弯半径较大，但导引及运动的可靠性
高，因此在市场仍然有一定的占有率。

差速驱 动虽然灵活性较好，但驱动轮要求比较高。

全方位驱动一般需要配置多个麦克纳姆轮，
AGV 的航向不变，能够变化回转轴线，实现
麵复杂的平面运动。

4)供电技术：AGV 的供电技术除了传
统的供电电池外，以“物理线性放电”、充
电效率高、使用寿命长为特点的超级电容在
AGV 上的应用开始发力。

另外，无线供电技
术得到发展，在国内虽然仍然处在实验室和 使用阶段，但是，在国外已经得到应用且以 德国企业为主。

制造业仍是主流市场
市场主要活跃的AGV 机器人企业有60 家左右，由于国外AGV 企业开拓中国市场的 进度较晚，国内AGV 企业已经抢占国内市 场先机，并且具备高性价比优势和为客户提 供个性化服务的能力，国内企业占有市场份 额达到90%。

在行业应用方面，目前国内外
AGV 市场主要集中在高端市场，例如烟草、
汽车制造、汽车零部件、制药和报纸印刷行 业等。

相关数据显示，2015年国产AGV 机器 人增长4280台，较2014年同比增长34%, 其中AGV 产品销售占比51%，AGC ( Automated
Guided Cart )占比 45%。

2015 年 AGV 市场
新增需求主要来自汽车、3C 、电商、烟草行
业，其中汽车制造业仍然是最为主要的市场。

其次，在电商领域的应用也有不错的表现， 2016年一些电商建设物流基地，对AGV 需求 较为旺盛。

未来三年，流通物流领域和3C 电
W 器人产业
| 2017年第2期45ROBOT INDUSTRY
■ ^
■图1:仓储机器人测评规范评审会现场
子制造领域对AGV 需求将有突破性的进展， 增长速度将超过45%,行业将进入快速的发 展时期。

同时，我们也不能忽略AGV 产品自身、 企业以及市场推广等方面存在的问题。

由于 国家和地方政策支持和大量热钱涌入等因素, 国内部分企业带着“搭便车”的心态进入
AGV 产业，在AGV 产品及应用技术上并没
有太多核心技术积累和创新，仍停留在上世 纪日本淘汰的技术体系，产品核心竞争力低 下。

国内企业的一哄而上造就产品的同质化 与价格战。

在应用推广方面，目前的AGV 产品还是 以传统物流行业为主，虽然AGV 应用层面很 广，很多涉及搬运的行业如汽车制造、机械 加工、电子等行业都可以适用AGV 产品，但 却存在着推广难题。

例如对于一家规模一般
的家电厂商来说，将数十万元投入到AGV 搬 运产品上还比较奢侈。

AGV 产品的单品附加 值处在较{feR 平。

AGV评测需求日益凸显
我国AGV 产业正处于蓬勃发展阶段，显 示了非常巨大的潜力，在日益激烈的竞争环 境下，目前AGV 检测方面呈现以下三个主要 问题：
1)国内AGV 行业发展基础薄弱，产品 及检测技术水平滞后。

虽然国内AGV 市场应用逐步扩大，但
AGV 产品及应用技术并没有太多核心技术的
积累，创新能力不足。

而且，像电机、传感 器等核心零部件多数采用国外进口产品，核 心关«
^受制于人，也制约了国内AGV 行
业的发展。

46 I ROBOT
INDUSTRY
表1:《仓储机器人测评规范》测评指标
外观和结构
测评指标
外形尺寸
外观质量
自重
货架尺寸
指示灯、按钮等颜色是否符合标准标识、标志是否清晰
安全保护装置外观检查
功能参数
地面图标尺寸
导引方式
通信方式
驱动方式
制动方式
电池规格
充电方式
启动、停止、急停、复位
性能参数
允许地面图标最大偏差
允许地面图标连续损毁或遮挡的数量
顶升高度
升降速度
负载能力
额定速度
额定自转速度
启停加速时间
行驶精度
重复停位精度
安全制动距离
避障能力
工作效率
路径柔性
系统调度能力
噪音
2 3
2)系统趋于复杂，质
量和安全问题凸显。

AGV是一种有机融合
软件工程、自动控制、机械、
电子、传感、通信等多种
信息技术的综合性设备，
而且未来AGV产品更趋于
集成化。

目前，AGV产品
已开始逐步与分拣、搬运、
码垛等自动化设备配合使
用，系统更趋于复杂，加
之系统中越来越多采用开
放性协议和通用产品，质
量问题和安全问题日益凸
显，增加把麵度。

3) AGV行业所亟须的
技术标准、检测标准及认
证体系发展缓慢。

通过调研，了解到现
行的AGV国家标准只有三
项，行业标准一项。

总体
来说，AGV行业的标准体
系并不健全，产品技术标
准较少，尤其是AGV产品
的检测标准还处于缺失的
状态，需要AGV行业相关
的机构和企业一起去研究
和开拓。

目前在我国，机器人
检测认证已经引起了政府
等相关机构的重视。

机器
人的检测认证在经济发展
中的作用日益凸显，已成
续航时间
机器人产业I2017年第2期47
ROBOT INDUSTKZ ~
I" Z
■图2:测评现场
为提升产品质量、规范行业发展、推动技术 创新、服务社会治理、促进国际贸易的重要 手段。

AGV 作为机器人领域的代表性产品， 提出并发展AGV 行业的检测标准也将是臟
AGV 市场不良现状的一剂良药。

共同建立健
全完善的AGV 的检测认证体系是行业目前亟 待解决的问题。

A G V 检测标准制定
工业和信息化部计算机与微电子发展研 究中心（中国软件评测中心）（以下简称“中 国评测”）与《机器人产业》杂志社共同主 办了 “赛迪杯”智能机器人友谊赛系列活动。

本次友谊赛系列活动的测评对象为“货到人” 仓储机器人（狀举式AGV 类产品），是国内 首次在实际应用环境下进行仓储机器人测评 活动。

“货到人”仓储机器人因其体型小，运 行速度快，载重量一般在50kg -1000kg 左右，
正逐步应用于中大型仓储和电商。

为有效规 范仓储机器人的质量活动，中国评测针对“货 到人”仓储机器人调研编制了国内首个《仓 储机器人测评规范》，以弥补行业内所缺乏 的仓储机器人标准和测评方法。

随着仓储机 器人应用领域的逐渐扩大，测评规范的制定 将有利于产品研发推广与市场应用逐渐步上 正轨。

《仓储机器人测评规范》详细参考了 《GB/T 20721-2006自动导引车通用技术条 件》、《GB/T 30030-2013自动导引车(AGV ) 术语》、《GB/T 30029-2013自动导引车(AGV ) 设计通则》等标准，主要规定了仓储机器人 的外观与结构、功能参数、性能参数以及测 试方法等内容。

从整机性能角度考虑，依据《仓储机器 人测评规范》制定的检测指标和检测方法， 通过开展第三方客观、规范化的评测活动， 可以综合了解产品的功能/性能水平，发现 产品存在的不足，促进企业自身研发、设计、
48 机器人产业 I R 〇B 〇T
INDUSTRY
生产技术的提高，提高产品安全稳定性，更好 地让仓储机器人产品服务于市场。

从行业应用角度考虑，由于以电子商务、物理仓储为代表的行业正在突飞猛进的发展，所涉及的应用场景也不近相同，例如规模大小 不一致、货物的多样性、拣货的复杂度等等。

通过实际应用环境的测评活动也有助于考察仓 储机器人产品的适用性，从而帮助企业提高产 品的多领域应用能力。

未来机器人检测/认证能力建设
中国评测在嵌人式软件、工业控制系统、数控系统等领域具备坚实的检测检验能力与丰 富的资源条件，并已获批建设“国家机器人检 测与评定中心舰器人检验检测公共服务平台”项目，是我国首批国家授牌的第三方机器人检 验检测服务机构。

同时，中国评测是中国国家 认证认可监督管理委员会批准的“国家机器人 质量监督检验中心（北京）”、“机器人检测 认证联盟”核心单位、“机械设备及零部件认 证机构”，是中国机械工业联合会批准的“机 械工业机器人试验验证技术重点实验室”。

目前，中国评测正积极开展机器人检测能 力建设，对外艱工业雛人、服务雛人、特种机器人等产品的检测、认证服务，可为我 国自主知识产权机器人产品提供质量保障，促 进我国雛人产业的
近期，工业和信息化部、国家发展改革委、国家认监委发工信厅联装〔2016〕169号文，明确要从建立认证采信制度等10个方面引导 我国机器人产业协调健康发展。

文件指出以机 器人检测认证联盟等为支撑，开展机器人检测认证，积极推动认证结果在财政专项，金融信
贷、税收减免、重大工程等政策中的采信使用,
提高政策扶持精准度和产品市场公信力，也将
依照有关规定通过“信用中国”网站向全社会
公开。

2016年第65号文《工业机器人行业规
范条件》提出了更具体的质量要求，包括工业
机器人本体生产企业和应用集成企业研发生产
使用的机器人本体、关键零部件产品须获得“国
家机器人C R认证标志”，机器人应用集成系
统须经国家认可的第三方检测认证机构的安全
评估合格等内容。

机器人认证推进国家采信和国际互认，认
证的目的包括但不限于：
•认证采信有效提高政策扶持精准度和产
品市场公信力；
.获取国家及地方对机器人产业的资金补
贝占和政策支持；
.为机器人领域的企业融资和技术并购提
供雖两古；
•国际互认的专业检测报告向用户证明机
器人产品质量；
■图3:机器人C R认证标志
认证类型：
E S代表嵌入式控制系统认证；
P代表整机性能认证；
S代表机械电气安全认证；
E代表电磁兼容认证；
S&E代表机械电气安全和电磁兼容综合认证;
便于市场和客户的判断。

认证标志主体
认证机构的名字，代表北京
赛迪认证中心有限公司，体
现认证机构的主体责任。

机器人产1业|2017年第2期
ROBOT INDUSTRY I
^
■表2:机器人测评服务
实验室
提供的服务
构件化嵌入式软件系统 保密安全检测实验室-功能测试 ■可靠性测试 -效率测试
■嵌入式软件测试
■嵌入式软件在环仿真测试 ■软件代码测试
整机性能测试和标定实验室
■点/轨迹精度测试
-过冲、负载、过热分析 ■转角和画圆评估测试 ■速度加速度振动分析 ■可靠性测试
■安全性测试 ■离线参数标定 ■在线精度补偿 ■温度偏移补偿
工业机器人数字化生产线集成
应用检测实验室
■多机协作性测试
■数据互联互通性测试
■联合加工安全性测试■控制实时性测试 ■应用效果验证 ■智能传感器测试
服务机器人交互安全和环境
适应检测试验实验室
■人机交互测试
■复杂路面适应性测试 ■路径导航与规划测试
■特殊环境自主服役测试 ■环境抗干扰测试
•对接国际标准为机器人关键技术成熟•促进中国制造业的转型升级，增强企 业的核心竞争力。

机器人检测、认证和标准制定是当前的
重要工作，认证
是建立在检测之 上的生产制造全
流程的质量把控， 从检测到认证是 质量提升的必经
之路，实施机器 人检测和认证有 利于实现以自主 知识产权机器人
为代表的“中国 制造2025”战略 目标。

凭借在基
础软件、工控系 统、数控系统、 嵌入式软件、机
器人等领域丰富的技术能力和经验，中国评 测和赛迪认证可为我国自主知识产权机器人
产品提供质量保障，促进我国机器人产业的
■图4:认证范围
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机器人认证
工业机器人集成应用
嵌入式控制系统认证机器人整机认证关键零部件认证服务机器人测试评估
测试评估
对机器人控制器'示教器等 獻式控制系sia
行认证
对工业机器人、服务机器
人与特种机器人的整机进 行认证
对减速器、伺服电机、智 能传感器等关键部件进行
对服务机器人的交互安全、 路径导航与定位能力、避陣 能力、环塊适应性等进行测 试评估
对基于工业机器人的加工、 制造等集成应用系统进行测 试评估
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INDUSTRY。