重載型移動(dòng)機器人，是一種以電池或內燃機作為動(dòng)力、配備大功率電機、減速機及萬(wàn)向驅動(dòng)輪實(shí)現靈活運行，具有車(chē)速調節、升降補償、車(chē)輛制動(dòng)、全方位轉向、自由路徑規劃、自動(dòng)引導、在線(xiàn)快速充電、多車(chē)編組聯(lián)動(dòng)等功能， 同時(shí)可被集中調度管理的智能車(chē)輛。其工作流程是由人工手動(dòng)或自動(dòng)將貨物或工件裝載在移動(dòng)機器人上，自動(dòng)行走到指定地點(diǎn)，再將貨物或工件卸下來(lái)的移動(dòng)運輸工具，可以應用在許多固定的或不固定的運輸場(chǎng)合。

一般移動(dòng)機器人的負載都在2噸以?xún)龋?噸-10噸為偏重載型，重載型移動(dòng)機器人的裝載能力一般為 10 噸以上。根據用戶(hù)需求，動(dòng)力和執行機構形式、車(chē)輛長(cháng)度、寬度、提升高度、驅動(dòng)能力、續航里程等性能參數均可按需設計。

重載式AGV以大尺寸、高承載為特征，在一些重型機械廠(chǎng)、還有鐵路交通、特種行業(yè)、港口機場(chǎng)、大型電壓器廠(chǎng)、重型汽車(chē)制造廠(chǎng)等等這些場(chǎng)所都需要大型噸位的AGV來(lái)滿(mǎn)足。近兩年，隨著(zhù)重載AGV應用領(lǐng)域的擴大，進(jìn)入這一領(lǐng)域的企業(yè)也在不斷增多。

表：國內主要重載AGV廠(chǎng)商（資料來(lái)源于新戰略移動(dòng)機器人研究所）

從上表中可以看出，國內目前已有一批企業(yè)相繼開(kāi)發(fā)了重載型移動(dòng)機器人，但細看之下可以發(fā)現，從新松、機科到振華重工，重型移動(dòng)機器人開(kāi)發(fā)廠(chǎng)商以老牌的AGV企業(yè)和大型機械設備廠(chǎng)商為主，新興企業(yè)相對較少。

技術(shù)難度是一方面原因，相對于一般移動(dòng)機器人言，重載型產(chǎn)品面臨更高的技術(shù)條件和配套支持，主要體現在以下幾方面：

1） 承載及驅動(dòng)系統設計技術(shù)

為了確保移動(dòng)機器人的可控性及靈活性，機器人的承載輪數量盡量減少，以方便轉向及控制。而承載輪數量的減少會(huì )帶來(lái)三個(gè)方面的問(wèn)題，一是對輪胎承載能力、車(chē)輛承重橋系統提出了更高要求；二是使得移動(dòng)機器人輪胎對路面的壓強大幅提高；三是驅動(dòng)及轉向系統設計變得更加復雜。

2） 控制技術(shù)

在低速輕載移動(dòng)機器人系統中，一般將移動(dòng)機器人系統的運動(dòng)學(xué)方程及動(dòng)力學(xué)方程通過(guò)一定的假設進(jìn)行簡(jiǎn)化，便可實(shí)現整個(gè)系統的穩定、可靠控制 。而重載移動(dòng)機器人在空載及重載兩種狀態(tài)時(shí)質(zhì)量變化巨大、質(zhì)心位置常會(huì )發(fā)生很大偏移，進(jìn)而影響行走系統附著(zhù)力的變化，這三個(gè)參數變化在實(shí)際工作中處于不可測狀態(tài)，導致轉向參數及控制參數的不確定性。因此，重載移動(dòng)機器人如何保證高速運行時(shí)的軌跡跟蹤精度、操控穩定性及行駛平順性，一直是行業(yè)研究的重點(diǎn)。

3）安全系統設計技術(shù)

安全性研究在移動(dòng)機器人領(lǐng)域已經(jīng)成為了研發(fā)熱點(diǎn)，而重載移動(dòng)機器人自身質(zhì)量大，所承載的被搬運構件質(zhì)量更大，兩者累加導致其在高速運行時(shí)的慣量極大， 發(fā)生安全事故造成的損失難以估量。因此對其安全防護系統提出了更高要求。

3）定位、導航技術(shù)

重載移動(dòng)機器人一般車(chē)體較大，對自身姿態(tài)誤差敏感，運動(dòng)學(xué)方程更復雜，而重載高速運行過(guò)程中必須要兼顧動(dòng)力學(xué)模型的準確性，使得重載移動(dòng)機器人的控制難度大幅提高。

技術(shù)之外，重載移動(dòng)機器人的市場(chǎng)準入門(mén)檻相對也較高，重型移動(dòng)機器人的主要應用領(lǐng)域集中在港口碼頭、鐵路交通以及一些特種行業(yè)，這些行業(yè)對于設備的選擇非常嚴謹的，一般企業(yè)要想進(jìn)入難度很大。尤其是港口碼頭領(lǐng)域，基本上被大型機械廠(chǎng)商所壟斷。

不過(guò)盡管進(jìn)入門(mén)檻較高，但還是有越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始進(jìn)入到重載移動(dòng)機器人這一領(lǐng)域，除了意在拓寬自身產(chǎn)品線(xiàn)之外，最大的原因還在于，相較于一般產(chǎn)品，重載型的利潤會(huì )更高，在利潤驅使下，企業(yè)想要進(jìn)入也不足為奇。

未來(lái)方向——柔性、智能、高負載

在入局企業(yè)不斷增多的同時(shí)，重載移動(dòng)機器人發(fā)展也在不斷加速。

此前的重載移動(dòng)機器人多以磁導航為主，在大型機械設備生產(chǎn)等室內場(chǎng)景的應用中，重載移動(dòng)機器人通過(guò)在地面鋪設磁條，測量路徑上的磁場(chǎng)信號來(lái)獲取車(chē)輛自身相對于目標跟蹤路徑之間的位置偏差，從而實(shí)現車(chē)輛的控制及導航。在港口碼頭等室外應用場(chǎng)景，大部分通過(guò)鋪設磁釘來(lái)實(shí)現重載機器人的定位導航，不過(guò)受港口環(huán)境高度動(dòng)態(tài)變化影響， 港口重載移動(dòng)機器人要和大型機械進(jìn)行互動(dòng)并融入碼頭的生產(chǎn)業(yè)務(wù)流程，單靠一種傳感器無(wú)法實(shí)現精準定位，因此，一般會(huì )采用混合導航的方式來(lái)彌補單一導航技術(shù)的不足，磁釘加慣導相結合的導航方式應用的最為普遍。

磁導航的優(yōu)勢是性?xún)r(jià)比高且安裝方便，且不會(huì )受到光照、天氣或其他障礙物的影響；不過(guò)磁導航的劣勢也很明顯，柔性化程度過(guò)低，需要對地面進(jìn)行改造，路線(xiàn)也較為固定，不易變更。

而近幾年，伴隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展，重載型移動(dòng)機器人的導航方式也日益豐富，激光、視覺(jué)、衛星定位等更多的導航解決方案開(kāi)始逐漸應用。國自機器人基于其在激光導航產(chǎn)品的豐富積累，推出了基于激光導航的重載移動(dòng)機器人產(chǎn)品。2019年，在粵港澳大灣區首個(gè)全自動(dòng)化碼頭廣州港南沙四期工程中，振華重工為其打造了新一代重載移動(dòng)機器人采用衛星導航定位、激光雷達SLAM、視覺(jué)SLAM等多傳感器融合定位技術(shù)，更加靈活智能。當前，越來(lái)越多的重載移動(dòng)機器人廠(chǎng)家都在探索各導航方式的融合應用。

表：重載移動(dòng)機器人各類(lèi)導航方式

導航技術(shù)之外，在負載方面，重載移動(dòng)機器人也在不斷突破。2018年，馳眾經(jīng)過(guò)7年研發(fā)攻關(guān)，推出了一款“200噸重載AGV”；2020年8月，國內首臺、達國際先進(jìn)水平的240T重載AGV在朗譽(yù)科技研制成功。

總體而言，從技術(shù)發(fā)展角度看，未來(lái)重載移動(dòng)機器人將朝著(zhù)更加靈活智能的方向發(fā)展，同時(shí)將不斷挑戰更大的單車(chē)載荷能力，甚至將發(fā)展出 500 噸級的型號，并將對多車(chē)編組運行方式進(jìn)行深入探索，以滿(mǎn)足對特殊外形尺寸、特大載荷等應用的需求。同時(shí)，對每一個(gè)市場(chǎng)細分領(lǐng)域的需求將做深、做足，發(fā)展出滿(mǎn)足特定需求的細分型號。

在技術(shù)不斷發(fā)展的基礎上，未來(lái)，對于核心器件的研發(fā)和量產(chǎn)，提高自主研發(fā)技術(shù)的占比，也將是未來(lái)國內重載移動(dòng)機器人企業(yè)的發(fā)展必由之路，包括：大功率電機、減速機、運動(dòng)控制器等核心器件的設計和制造，將是打破進(jìn)口壟斷，降低采購成本，從而提高國產(chǎn)產(chǎn)品競爭力的有效手段。

事實(shí)上，重載移動(dòng)機器人不斷創(chuàng )新的背后，也得益于應用市場(chǎng)的不斷擴大。港口、機場(chǎng)、飛機制造、鐵路機車(chē)檢修及制造、造紙印刷等這些重型作業(yè)，原來(lái)主要由重卡、集裝箱、龍門(mén)吊和大量人力來(lái)完成， 現如今也嘗試了技術(shù)創(chuàng )新，通過(guò)引入重載移動(dòng)機器人替代了原始、粗放的作業(yè)模式。機器換人不僅解決了許多流程中的高危隱患，也在人力成本和信息化成本上大幅節約，整體邁入自動(dòng)化、信息化、智能化的運營(yíng)模式，而不斷擴大的市場(chǎng)需求也在推動(dòng)重載移動(dòng)機器人技術(shù)的不斷迭代更新，只要市場(chǎng)的需求量足夠大，企業(yè)的研發(fā)投入也會(huì )不斷加大，技術(shù)的發(fā)展速度也會(huì )越來(lái)越快。重載移動(dòng)機器人，未來(lái)將會(huì )有更大發(fā)展潛力和應用推廣的領(lǐng)域。

為了深度解析重載移動(dòng)機器人技術(shù)發(fā)展及市場(chǎng)應用現狀，由中國移動(dòng)機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主編，新松機器人、機科發(fā)展、北京特種機械研究所、東風(fēng)專(zhuān)用設備、CSG華曉、航天思爾特、國自機器人、匯聚自動(dòng)化、天津朗譽(yù)、馳眾機器人、無(wú)錫愷韻來(lái)、三豐機器人、華晟智能、臨工智科等企業(yè)聯(lián)合參編的《2021重載移動(dòng)機器人行業(yè)發(fā)展藍皮書(shū)》將于4月28日在?？谂e行的《2021智慧港口建設暨戶(hù)外重載移動(dòng)機器人及無(wú)人駕駛應用拓展峰會(huì )》上正式發(fā)布，敬請關(guān)注！