重載AGV主要應用在重型設備（貨物）的生產或搬運場景中，如工程機械、汽車及零部件、鋼鐵制造、飛機制造等行業。近年來，各行業對重載AGV的需求量不斷上升，而隨著載重的增大，重載AGV的結構設計難度隨之增加。本文介紹了重載AGV的主要特點、市場需求、技術發展與應用案例。

新松機器人自動化股份有限公司 盧玉峰

近年來，中國制造業加速轉型升級，制造工廠物流系統向自動化、智能化方向加快發展。超大超重物品的搬運存在需要人力多、勞動強度大、作業效率低、安全風險高等難點，重載AGV以其靈活性、安全性及作業效率高等優勢受到青睞，市場需求大幅增加。

一、重載AGV及其主要特點

1.新松對重載AGV的定義

重載AGV是用于重型部件搬運或裝配的輸送工具，可以根據實際工況進行對應的非標設計，增加升降、轉載等機構來滿足用戶的使用需求。不過，對于載重大于多少噸位才被定義為重載AGV，業界沒有統一的標準。

基于新松長時間的產品研發經驗總結，隨著載重的增大，AGV的結構設計難度隨之增加。當載重達到5噸左右，AGV的車體結構便無法按照輕載的設計思路執行。需要采用承載及驅動能力更強的AGV專用驅動輪；電機功耗和工作電流都將加大；AGV框架強度需要加強；舉升形式也多由電動改為液壓舉升。因此，新松習慣將5噸及以上AGV定義為重載AGV。

2.重載AGV核心指標及特點

（1）重載AGV最重要的標志就是載重大、技術難度高。AGV承載輕則數噸，重則幾百噸，隨著承載力的增加，AGV的導航控制難度、機械設計難度、安全防護難度都大大提高。這無疑對AGV制造商的綜合能力要求更高。

（2）安全性。重載AGV在工業廠房以及戶外使用過程中，安全性是非常重要的考核指標，工業用無人駕駛自動運行的重載型AGV安全應能達到ISO 3691標準，安全等級根據PL級別進行設計，應裝有急停、接觸式防護裝置、非接觸式防護裝置（有安全認證）、運行指示燈、聲音報警器、制動器、失速保護功能以及執行機構的安全防護等。

（3）速度。重載AGV滿載時體積較大，重量非常大，所以運行速度一般都是在0.5m/s以下，這主要根據重載AGV的運行環境、急停后的剎車距離等因素決定，不建議重載AGV在運行時以大于0.5m/s的速度進行工作。

（4）應用廣泛。重載AGV幾乎可以應用到所有的有重型貨物或者部件搬運或者組裝的場景中。這個重量級別的貨物或是零部件，無論是吊裝搬運，還是轉運組裝，都是一個難點。采用AGV可以減少工件的吊裝次數，提高系統安全性，尤其在轉運組裝的應用中，AGV可以根據工藝需求定制上部工裝，來輔助重型部件組裝，提高裝配效率和安全性，也能降低工人的勞動強度。

二、重載AGV關鍵技術與挑戰

1.驅動技術

重載AGV要求AGV驅動輪要有足夠的承壓能力與驅動能力，同時需要多個驅動輪協同工作。這些驅動輪間的協調控制直接決定了AGV的整體效率，同時也決定了AGV行走的平穩度和可靠性。另外，還要考慮地面不平可能導致部分驅動輪不能與地面很好接觸而產生懸空的情況。需要根據實際應用情況設計合適的“懸掛”結構，保證每個驅動輪都能與地面良好接觸，以提供足夠的驅動力。

2.AGV導航技術

導航技術是AGV區別于人工駕駛車輛的關鍵。對于重載AGV來講，導航控制的可靠性尤為重要。如果AGV導航出現故障，承載著重型貨物的AGV偏離運行軌道是非常危險的。因此，在重載AGV導航技術上，需要采用雙閉環甚至是多閉環的控制方式，確保AGV導航技術穩定可靠。

3.戶外防護技術

在目前的應用中，戶外的使用場景越來越多，需要考慮到雨雪、沙塵對AGV車體的影響。在AGV設計時，要重點考慮AGV戶外導航可靠性和AGV戶外充電安全等環境因素。    

4.非標設計能力

在重載AGV的設計過程中，需要考慮用戶現場的實際需求情況，如工件的重心、對AGV的尺寸要求、貨物的轉載對接形式等因素。這些都決定了項目的成敗，因此對AGV廠商的機械結構設計能力要求非常高。

5.技術挑戰

雖然近5年國內重載AGV企業不斷涌現，共同推進著整個行業的技術飛速發展，但國內企業仍在一定程度上面臨著國外企業的技術封鎖。國外傳統重載型AGV廠家起步較早，在機械方面和電氣方面，擁有自主研發的專利型單元提供整體的技術支撐。尤其是核心控制器，多通過EtherCAT總線型控制，對多驅動單元進行實時控制，控制周期非常短。

相比之下，目前國內的重載AGV技術基本采用自主控制器或者西門子PLC等作為主控制器，通過CAN總線對多伺服系統進行控制，控制周期比國外的技術要長一些，而且高性能芯片和核心控制器基本受制于國外的技術。我們應該直面這種差距，這也是整個行業的努力方向，需要我們不斷創新，走出一條屬于自己的技術路線，加大高性能控制器的研發投入，縮小核心技術差距，把主動權握在自己手中。

三、重載AGV市場需求及發展趨勢

1.重載AGV市場需求

從新松的視角來看，重載AGV需求從2010年前后開始逐步增多，到2015年重載多輪控制技術發展成熟，標志著中國重載AGV自主設計與制造能力已經不受載重限制。只要AGV尺寸允許，理論上AGV的承載能力是沒有上限的。從2018年到現在，隨著重載AGV需求量每年20%以上的大幅增加，更多企業看到了重載AGV的市場前景，投身到這個行業中，一起加快了重載AGV技術的進步和制造成本下降。產品性價比的優化又刺激了市場需求的增加。預計2023年，重載AGV市場規模將突破10億元（2022年AGV行業數據還沒有統計完全，很可能2022年就已經達到了這個規模）。

重載AGV的應用集中在重型設備（貨物）的生產或搬運場景中，如工程機械、汽車及零部件、鋼鐵制造、飛機制造、港口集裝箱搬運等行業。由于每個行業的工藝需求不同，重載AGV的設計及應用形式也有很大差別。例如，工程機械行業和汽車行業，將重載AGV用于部件或整機的輔助裝配，對AGV的結構尺寸設計要求更嚴格一些，以便更好地滿足裝配過程中的人機工程要求，特別注重近距離操作防護安全。同時，因為裝配車間人員走動頻繁，物流車輛交叉也較多，對AGV運行速度要求不高。

而在與港口集裝箱搬運類似的戶外搬運需求中，更多的是要求AGV對戶外環境及地面不平度的適應，為了達到運輸效率，速度可以適當提高一些，安全防護同樣重要，但更側重的是導航的可靠性及停車的安全性。

2.需求變化趨勢

（1）隨著AGV導航技術的發展，柔性更好的自然輪廓導航正逐步替代原有的磁條、二維碼等導航形式。在重載AGV使用場景中，也越來越多地采用了自然輪廓導航。該導航無需借助磁條或者反光板，可以自動精準地構建地圖，導航性能更加穩定可靠。

（2）重載AGV的應用已經不限于在室內，戶外的運送需求，從小到10余噸的柴油機成品搬運，至大到近百噸的集裝箱輸送，都已經實現。

（3）重載AGV的使用也不僅僅用于物料的搬運，將逐步承擔起重型設備輔助裝配的功能，例如工程機械設備的組裝、重型卡車裝配等等。在這個過程中，AGV的非標設計量加大，需要針對工藝情況選用新的驅動形式、導航形式等。同時，多車聯動技術在重載AGV項目應用中也將會越來越多。通過多車聯動技術，可以將載重分配到2臺或者多臺AGV上。AGV車體可以做得更小、更靈活，來適應不同工況的需求。

四、新松重載AGV應用案例

目前新松的重載AGV產品有很多種，按照導航方式分為自然輪廓導航、磁導航、慣性導航、激光導航、視覺導航、基站導航等等。這些導航方式所采用的導航傳感器多為新松自主研發。在實際應用中，新松會根據實際工況選用最合適的導航形式。如果環境復雜，則會采用多種導航并用的方式來保證導航的可靠性，同時提高輸送效率。在其它方面，新松按照客戶的需求定制AGV車體及附屬機構，以便最大程度地與用戶工藝相匹配。在汽車行業、核工業、飛機制造、港口等眾多行業領域，都可以看到新松重載AGV的身影。

下面介紹4個新松重載AGV的典型應用案例。

1.動車車架檢修AGV

新松于2010年至2015年為全國各動車檢修基地提供了動車車架檢修用AGV。該項目包含載重5～10噸的各類AGV 50余臺。這使得新松成為國內最早生產重載AGV的企業之一。

2.沖壓車間模具及鋼板轉運AGV

隨著汽車行業設計節拍越來越高，對沖壓車間壓機換模具的頻次及節拍效率要求也越來越高。新松研發的重載AGV通過背負式、輥道式執行機構，來實現模具和板料在各工位之間或工位與壓機之間的轉運，其中模具轉運AGV的承載能力達到60噸。

3.重型卡車裝配AGV

2018年新松推出重卡裝配AGV。這種AGV采用雙車聯動技術，替代傳統拖鏈線，實現重卡底盤及整車的輔助裝配，載重10～20噸。

4.港口用重載AGV

2020年新松重載AGV走出國門，為某大型港口提供數十臺港口用重載AGV，實現集裝箱的自動轉運，AGV設計載重為65噸。該AGV采用多種先進技術，一方面適應了現場高溫、鹽霧等復雜環境，另一方面攻克了地面高低不平、吊裝沖擊等一系列應用難題。