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）

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。

AG V是（A utomated G uided 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，它是由一辆牵引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的智能化技术得到了普遍发展。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入使得AGV几乎可以处理所有由人工控制的物料搬运过程。

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。

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料搬运；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通过升降机构驮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机器人。常用于条件特殊、要求高或某些无人的场合，如辅料自动搭配、危险品自动抓取等。

AGV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组成。

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，实现更加复杂的平面运动。

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。

图1 ：仓储机器人测评规范评审会现场

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低水平。

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，核心关键技术受制于人，也制约了国内AGV行业的发展。

表1 ：《仓储机器人测评规范》测评指标

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，增加把控难度。

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解救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。

图2 ：测评现场

AGV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（驮举式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、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

中国评测在嵌入式软件、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机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，对外提供工业机器人、服务机器人、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，促进我国机器人产业的健康发展。

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CR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贴和政策支持；

·为机器人领域的企业融资和技术并购提供价值评估；

·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CR认证标志

表2 ：机器人测评服务

·对接国际标准为机器人关键技术成熟度提供技术鉴定；

·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健康发展。

图4 ：认证范围

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