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工厂里的辛勤蚂蚁兵--工业机器人系列报导之二:AGV

2019-05-08 10:41 性质:转载 作者:小橙 来源:奇成投资
  之前每次电商购物节过后,大家总会操心来之不易的战利品又得经过多少个日日夜夜才能送到自己手里~但自17年双十一前,菜鸟在网络上po出自己智慧仓的视频后,众多“剁手党”看到了“光...

  之前每次电商购物节过后,大家总会操心来之不易的战利品又得经过多少个日日夜夜才能送到自己手里~但自17年双十一前,菜鸟在网络上po出自己智慧仓的视频后,众多“剁手党”看到了“光速”收货的希望~

图:菜鸟广东智慧仓

  视频中,上百台AGV移动机器人忙碌有序地“工作”,既相互协作执行同一个订单拣货任务,也能独自执行不同的拣货任务。今天,小橙就同大家分享一下AGV行业的基础知识。

  AGV(Automated Guided Vehicle,自动导航运输车)是指以电池为动力,装备有磁性或光学等自动牵引装置,能沿规定的导航路径行驶,具有安全保护及各种移载功能的运输小车。它的主要功能表现为能在计算机监控下,按路径规划和作业要求,使小车较为精确地行走并停靠到指定地点,完成一系列移载、搬运等作业功能。AGV主要有无人搬运车、无人牵引小车、无人叉车等三种产品形态。

  无人搬运车主要用于完成搬运作业,采用人力或自动移载装置将货物装载到小车上,小车行走到指定地点后,再由人力或者自动移载装置将货物卸下,从而完成搬运任务。无人牵引小车是自动牵引装载货物的平板车,仅提供牵引动力。当牵引小车带动载货平板到达目的地后,自动与载货平板脱开。无人叉车的基本功能则与机械式叉车类似,只是一切动作均由控制系统自动控制。

  AGV的重点在于导航。目前,有三种主流的导航方式以适应不同环境,即磁导航、激光导航和惯性导航

  磁导航

  磁导航利用磁场检测传感器以检测预先设定的地面磁带来引导AGV运行。磁导航引导原理简单,简单实用,成本低,性价高,但由于磁带外露,易被污染和损伤,仅适合于环境较好、地面无金属物质干扰的场合。磁导航是目前应用最广泛的一种导航方式,主要应用在汽车、电子和家电行业。

  惯性导航

  惯性导航利用电机行走编码器与惯性传感器(陀螺仪)通过对自身的位置姿态进行控制以实现导航;此种导航方式无需在地面预设磁带等轨道,但需在地面预设磁钉或者二维码作为标定标识。惯性导航的主要优点是定位准确性高、灵活性强,便于组合和兼容;它最初应用于航天和军事领域,目前主要应用在电子和家电行业。

  激光导航

  激光导航利用激光传感器检测反射板得到自身坐标,再通过三点定位原理进行定位导航,无需预设地面磁带等轨道。激光导航的优点是定位精准,行驶路径可灵活多变,能够适应多种现场环境。激光导航属于AGV产品中的高端定位方式,主要应用在烟草、印刷和机械行业。

  类似于工业机器人产业链,AGV产业链也分为上游——核心部件、中游——本体生产商和下游——集成商。

  AGV的核心部件包括电池、管理控制系统、伺服系统和功能零部件等,行业上游参与者包括安川电机、华中数控、科尔摩根等。行业中游的本体生产商主要以生产搬运车、牵引车和叉车为主,目前安徽合力、杭叉、诺力叉车、广西柳工等均在其列。下游的集成商,如新松机器人、云南昆船等,则将核心部件与车辆本体进行集成,以实现自动化。

  根据新战略机器人产业研究所的数据,2015~2017年我国AGV销量分别为4,300台、6,340台及12,900台、预计2018年AGV销量为18,000台。对应2015~2017年我国AGV行业的销售额分别为5.55亿元,12.11亿元和24.64亿元。2018年,AGV销售额预计约为34.38亿元

  2018年我国工业叉车销量60万台,假设未来每年销量保持在50万台,且大约1/3的叉车可会被AGV取代。AGV平均价格在20万左右,则每年AGV的市场空间约为333亿元/年

  如此看来,AGV未来增量市场极大,看似会跑出一些独角兽企业和潜力新玩家,投资机会不可胜计,可果真是这样吗?

  其实不然。

  首先,目前各大AGV厂商更多的是价格和销售能力的比拼,没有哪一家有技术上的竞争优势,产品性能参数同质化严重

  其次,由于AGV创业企业没有掌握核心技术,产品价格过高,对于客户来说吸引力不大,因此与竞争对手叉车对比也并没有竞争优势。另外,面对工业自动化的变革,一些大型的叉车龙头,如杭叉,已经成立AGV事业部,拓展无人叉车领域,并凭借原有的渠道,销量喜人。

  既然下游AGV创业企业的投资前景不容乐观,那么向上游看,是否存在可突破的方向呢?

  首先,AGV对于零部件精度的要求较低,因此上游其他部件,如伺服驱动部件等,基本可以实现国产化。其次,由于目前国产激光传感器质量与国外巨头存在很大差距,大规模量产依然困难,因此仍依赖进口。最后,鉴于AGV的关键在于“控制”,软件和算法上的突破成为AGV发展的关键。当然,控制系统的重要性也体现在其昂贵的价格,例如,一台售价40万的无人激光导航叉车的管控系统成本达到20万。

  管理控制系统作为AGV的大脑,其主要功能是管理、监控和调度AGV执行搬运作业任务,以帮助AGV解决“WhereamI?”“WhereamIgoing?”“HowcanIgetthere?”等三大问题。AGV管理控制系统是一个复杂的软、硬件系统;其中,硬件由传感器PLC或工控机、电池、执行器、服务器、管理监控计算机、无线通信系统以及相关接口组成,软件由相关的数据库管理系统、管理监控调度软件组成。

  AGV管理控制系统分为地面控制系统车载控制系统导航/引导系统三部分。AGV运行过程中,地面控制系统,即AGV系统的固定设备,主要负责任务分配、车辆调度、路径管理、交通管理、自动充电等功能;车载控制系统在收到上面系统的指令后,负责AGV的导航计算、导引实现、车辆行走、装卸操作等功能;导航/导引系统则为AGV单机提供系统绝对或者相对位置及航向。AGV管理控制系统的成熟度直接决定着AGV的性能和使用体验,AGV管理控制系统发展的不成熟直接制约了AGV的发展和推广。

  相比之下,国内管控系统与国外的技术差距明显。目前管控系统几乎被科尔摩根NDC8垄断,价格十分高昂(100万元会员费+20多万/每套)。

  管控系统的高价阻碍了下游产业的发展。为了减少NDC8的垄断,降低管控系统成本,国内也涌现出了一些创业企业,并获得了资本市场的大力支持。例如,仙知机器人于2018年6月获科沃斯投资,华平投资、祥峰投资等于2018年11月投资GEEK+1.5亿美元等。

  希望未来,国内管控系统技术能够有所突破,跑出几家龙头企业,促成产业链下游的爆发式成长。

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