自動導引車（AGV）依據不同的導航系統運行，這些導航技術不僅使 AGV 能夠準確地在環境中移動，還能提高物流和運輸的效率。以下是各種導航技術的原理與應用情況的詳細解釋：

### 1. 電磁感應導引
**原理**：電磁感應導引系統在地板上挖出溝槽並埋設電線。當高頻電流流過導線時，周圍會產生電磁場。AGV 上裝有兩個對稱的電磁感應器，根據接收的電磁信號強度差異來判斷它偏離路徑的程度，從而修正行進方向。

**應用情況**：通常用於較為封閉的工廠環境，適合於那些不需要靈活改變路徑的場景。

### 2. 磁帶導引
**原理**：這種方法使用磁帶或彩條來引導 AGV。磁帶的極性可以傳遞資訊，以便 AGV 依據磁場進行位置辨識。

**應用情況**：適合低成本解決方案的場合，例如小型工廠或倉庫，且環境變化不大。

### 3. 雷射制導
**原理**：雷射導引車（Laser Guided Vehicle, LGV）通過在牆壁或其他固定設備上安裝反光片，AGV 會發射雷射並接收反射光。它通過三角測量學比較激光的角度和距離來定位。

**應用情況**：多用於需要在不規則或動態環境中運行的情況，因為它不需要物理導向系統，能夠根據即時環境佈局自行調整路徑。

### 4. 慣性導航
**原理**：這種導航依賴於高精度的慣性傳感器，並結合嵌入地面內的應答機來修正行進中的精度漂移。它的誤差控制在 ±1 吋之內。

**應用情況**：適用於極端環境（如高溫或低溫），且不依賴於外部環境的標記，能在各種工廠設施中廣泛應用。

### 5. 自然尋的導航
**原理**：這種方法使用深度探測器和慣性導航技術，通過蒙特卡洛 / 馬爾科夫定位技術來自主定位。AGV 能夠基於周圍環境特徵動態計算最短路徑。

**應用情況**：適合於複雜的環境，並且能夠自主避開障礙物，非常靈活且準確。

### 6. 視覺導航
**原理**：視覺導航利用立體相機和 360 度成像技術，通過概率模型建立 3D 地圖，不需要改變環境即可導航。

**應用情況**：多用於大空間或動態環境中，可實現高級別的自主導航，適合具有多變且複雜布置的場景。

### 7. 地理導航
**原理**：地理導航AGV可以在不知道事先環境資訊的情況下，自行識別和檢測周圍環境中的特徵，如柱子、貨架和牆壁，從而確定自身位置和路徑。

**應用情況**：適合在開放且無特定路徑的環境中運作，例如大型物流中心和倉儲管理設施。

透過這些導航技術的運用，AGV 能夠在不同的應用行業中提高運輸效率並減少人力成本，推動了工業自動化的進程。
自動導引車（AGV）是如何根據不同的導航系統來運行的？請詳細解釋各種導航技術的原理和應用情況。
**自動導引車**（Automated Guided Vehicle，AGV）是一類輪式移動機器人，沿著地板上的導線或標記塊或磁條運動，或者通過視覺導航或雷射導航。多用於工業生產，在車間、倉庫運輸貨物。隨著工業 4.0 浪潮，得到了更大重視。

## 歷史

1954 年，美國伊利諾州諾斯布魯克的巴雷特電子公司（Barrett Electronics Corporation）發明了世界上第一種 AGV，是一架沿著地板上的線纜運行的拖車，並在美國南卡羅萊納的 Mercury Motor Freight 公司倉庫內投入運營，用於實現貨物出入庫時的自動搬運。巴雷特隨後又開發了一種沿著地板上不可見的紫外線標記塊運行的 AGV，用於在芝加哥西爾斯大廈辦公樓層遞送郵件。當時稱為無人駕駛車（driverless vehicle），至 1980 年代才有 AGV (Automatic Guided Vehicle) 這個名詞。

1983 年，巴雷特電子公司被 Savant Automation 併購。

美國累計安裝了約 3000 套 AGV 系統，包含 1 台至 100 台 AGV 不等。約 6 家製造商提供了約 80% 產量，其餘 20% 產量由約 12 家製造商提供。

## 導航

### 電磁感應導引

電磁感應導引 (wire guidance) 在地板上挖出一條溝槽，裡面埋設電線。當高頻電流流經導線時，導線周圍產生電磁場，AGV 上左右對稱安裝有兩個電磁感應器，它們所接收的電磁信號的強度差異可以反映 AGV 偏離路徑的程度。也叫做 electromagnetic path-following system。

### 磁帶導引

使用磁帶（magnetic tape）或彩條導引的低成本的 AGV，也稱作 Automated Guided Cart (AGC)。 磁條的極性轉換還可以編碼信息給 AGV 使用。

### 雷射制導

使用雷射制導的 AGV 稱作 laser guided vehicle (LGV)。在牆壁、柱子或固定設備上安裝反光片。AGV 發射並接受雷射，根據反光的視線（line of sight）角度（有時還用距離）與事先存儲的反光片地圖比較，按照三角測量學來定位。

### 慣性導航

慣性導航與嵌在地板上的應答機配合以修正慣導的精度漂移。誤差不超過 ±1 inch.

慣性技術可用於任何環境，如極端溫度。也可用磁標記來矯正慣導漂移。

### 自然尋的導航

自然尋的導航（Natural Features or Natural Targeting Navigation）使用深度探測器，如雷射深度探測器，以及慣導設備，用蒙特卡洛 / 馬爾科夫定位技術來自主定位並動態計算到目的地的最短許可路徑。

### 視覺導航

視覺導航（Vision-Guided）不需要改變環境。使用 Evidence Grid 基於概率的體識別技術。通過立體相機，360 度成像建立 3D 地圖。

### 地理導航

地理導航（geoguided）AGV 可以在沒有任何先驗信息情況下識別環境，檢測與辨識柱子、貨架、牆面等，以判定自身位置，實時確定行進路線，拾取 (pick-up) 放下 (drop-off) 的位置。

## 轉向控制

AGV 使用多種轉向控制系統。

最常用的是差速驅動控制（Differential driving）。但不適用於牽引式 AGV，因為轉向時，被拖車節可能發生推著牽引車的 Jackknifing 現象。

其次是舵輪驅動控制（Steering driving）。適用於牽引車或者必要時人控轉向。

也可以是上述兩種方法的混合。能沿任何方向前進。 因此 AGV 按照行走方式分：單向、雙向、全向（Quad motion）等。

較新的方法是使用麥輪全向行駛。

## 路徑決策

如果是線導或磁條導航，沿著確定路線行進。如果是雷射導航，一般會預編程幾條路徑，AGV 行進到決策點選擇繼續沿哪條路徑前進。

## 交通控制

有多台 AGV 工作時，需要交通控制以免擁堵或者碰撞。本地方法使用區域控制、前向感知控制、組合控制；伺服器方法統一調度各 AGV 的路徑。

### 區域控制

在一個區域設置一個無線電發射裝置。當區域空閒時，發出「clear」信號，任何 AGV 可以進入區域。當區域被一台 AGV 占用時，發出「Stop」信號。

### 前向感知控制

前向感知控制是在 AGV 前部安裝聲學（超聲） 、光學（紅外）或物理接觸傳感器。

### 組合控制

區域控制與前向感知控制一起使用。

## 系統管理

AGV 涉及物流調度系統、AGV 地面控制系統及 AGV 車載控制系統。

地面控制系統（Host control system）主要是指固定設備（Stationary equipment）、伺服器，負責任務調度 (Order schedule)、車輛分派 (AGV dispatch)、地圖（Layout）規劃、路徑搜索（Route search）、交通管理（Traffic control）、自動充電（Auto charging）等功能；

車載控制系統（Onboard control system）負責 AGV 的導航（Navigation）計算，導引（Guidance）實現，車輛行走（Driving），裝卸操作等功能。AGV 有三種常見人機互動方式：

* 定位面板
* 彩色顯示器
* 日誌伺服器

## 車輛類型

* 牽引車（Towing Vehicle 或 tugger）是最早使用的類型。不承載或不完全承載處理對象的重量。拖帶多節拖車組成列車行進。

* * 拖拽式
  * 潛入式
* 搬運型 AGV：完全承載處理對象的重量
  * 背負式 AGV（Unit Load Vehicles）裝備了載貨甲板（deck）。在 AGV 車體上放置托盤、料架、料箱等貨物進行搬運。
* 馱舉式 AGV（Pallet Truck）: 車身低矮、承載量大。通過馱舉來移載物料 ，移載機構位於 AGV 車體上方，作業時 AGV 停在貨物正下方，通過升降機構馱起或降下實現架裝荷載 (palletized load) 的移載。
* AGV 叉車 (Forklift AGV)

## 應用

* 運送原材料
* 生產運輸
* 貨盤處理
* 成品處理
* 拖車裝載
* 捲軸處理（如紙卷、帶鋼卷等）
* 貨櫃處理

## 應用行業

* 製藥業
* 化工 / 橡膠 / 塑料
* 製造業
* 汽車
* 造紙與印刷
* 食品與飲料
* 醫院
* 倉庫
* 主題公園

## 電池充電

常用方法：

* 人工更換電池
* 自動 / 機會充電
* 自動交換電池
**汽車導航系統**又叫**車載導航系統**，是汽車內用於導航的系統或額外設備。當司機準備出發前往目的地時，汽車導航系統可以計算出路線。汽車導航系統通常使用衛星導航系統來獲取汽車所在的位置數據，然後將其映射到地圖上所在的位置。從數學上來講，汽車導航是基於圖論中的最短路問題來進行計算。汽車導航系統對於自動駕駛汽車的發展至關重要。

由於汽車穿越都市峽谷或隧道時可能會無法接收 GPS 信號或受多重路徑傳輸 GPS 信號的困擾，因此系統可以使用連接到傳動系統的傳感器、陀螺儀和加速規產生的數據進行無死角計算，以提高系統可靠性。

## 參考 ## 導航

### 電磁感應導引

電磁感應導引 (wire guidance) 在地板上挖出一條溝槽，裡面埋設電線。當高頻電流流經導線時，導線周圍產生電磁場，AGV 上左右對稱安裝有兩個電磁感應器，它們所接收的電磁信號的強度差異可以反映 AGV 偏離路徑的程度。也叫做 electromagnetic path-following system。

### 磁帶導引

使用磁帶（magnetic tape）或彩條導引的低成本的 AGV，也稱作 Automated Guided Cart (AGC)。 磁條的極性轉換還可以編碼信息給 AGV 使用。

### 雷射制導

使用雷射制導的 AGV 稱作 laser guided vehicle (LGV)。在牆壁、柱子或固定設備上安裝反光片。AGV 發射並接受雷射，根據反光的視線（line of sight）角度（有時還用距離）與事先存儲的反光片地圖比較，按照三角測量學來定位。

### 慣性導航

慣性導航與嵌在地板上的應答機配合以修正慣導的精度漂移。誤差不超過 ±1 inch.

慣性技術可用於任何環境，如極端溫度。也可用磁標記來矯正慣導漂移。

### 自然尋的導航

自然尋的導航（Natural Features or Natural Targeting Navigation）使用深度探測器，如雷射深度探測器，以及慣導設備，用蒙特卡洛 / 馬爾科夫定位技術來自主定位並動態計算到目的地的最短許可路徑。

### 視覺導航

視覺導航（Vision-Guided）不需要改變環境。使用 Evidence Grid 基於概率的體識別技術。通過立體相機，360 度成像建立 3D 地圖。 **AGV**（**法語：Automotrice à grande vitesse**，意即「高速動力分散列車」）是一款由阿爾斯通獨立研發的法國高速鐵路車輛，原計劃代替 TGV 作為法國高速鐵路的下一代車型。採動力分散驅動是 AGV 與動力集中式的 TGV 最大的不同處，此設計上的優勢讓 AGV 得以在相同的路線上達到較 TGV 更高的營運車速，其目標為世界最快高速鐵路，運營車速為 360km/h，即每秒前進 100 米。

阿爾斯通為 AGV 提供 7 節到 14 節的不同編組。列車由 3 節小單元組成，每個單元都具有位於車底的 1 組變壓器和 2 組牽引電氣組件；兩個上述單元加上 1 節拖車構成整列 7 節編組。7 節編組有 2 個 3 節單元，1 節拖車居中分隔，提供約 245 個座位；11 節編組則有以 2 節拖車分隔的 3 個 3 節單元，座位數約為 446 個。最高營業速度為 360 km/h。

據阿爾斯通稱，AGV 的優點在於：與相同長度單層 TGV 列車相比提供更多座位；關節式轉向架的採用，令列車轉向架數目降低，從而降低維護費用；高功重比與高效永磁同步電動機的使用，以及其他設計改進，令列車擁有更高的能源效率，更低的噪音水平，和車廂兩端貫通部位的更多空間。 **自動導引車**（Automated Guided Vehicle，AGV）是一類輪式移動機器人，沿著地板上的導線或標記塊或磁條運動，或者通過視覺導航或雷射導航。多用於工業生產，在車間、倉庫運輸貨物。隨著工業 4.0 浪潮，得到了更大重視。

## 歷史

1954 年，美國伊利諾州諾斯布魯克的巴雷特電子公司（Barrett Electronics Corporation）發明了世界上第一種 AGV，是一架沿著地板上的線纜運行的拖車，並在美國南卡羅萊納的 Mercury Motor Freight 公司倉庫內投入運營，用於實現貨物出入庫時的自動搬運。巴雷特隨後又開發了一種沿著地板上不可見的紫外線標記塊運行的 AGV，用於在芝加哥西爾斯大廈辦公樓層遞送郵件。當時稱為無人駕駛車（driverless vehicle），至 1980 年代才有 AGV (Automatic Guided Vehicle) 這個名詞。

1983 年，巴雷特電子公司被 Savant Automation 併購。

美國累計安裝了約 3000 套 AGV 系統，包含 1 台至 100 台 AGV 不等。約 6 家製造商提供了約 80% 產量，其餘 20% 產量由約 12 家製造商提供。