AGV（Automated Guided Vehicle）以工業(yè)移動(dòng)機器人的身份在國內應用發(fā)展超過(guò)25年了，從最初的引進(jìn)技術(shù)，到現在的自主研發(fā)、行業(yè)壯大，甚至技術(shù)超越，經(jīng)歷了“引進(jìn)、消化、吸收、再創(chuàng )新”的全過(guò)程。近幾年，隨著(zhù)國家“制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展”和“智能制造”戰略的落實(shí)，AGV從幾乎不為人知的小眾產(chǎn)品成長(cháng)為了具有一定規模的產(chǎn)業(yè)，各行業(yè)對AGV都呈現出了旺盛的需求。而更為欣喜的是，新概念、新技術(shù)、新人才、新實(shí)體不斷涌現，行業(yè)規范、行業(yè)細分也逐漸走上了正軌。近年來(lái)，行業(yè)中出現了AMR（Autonomous Mobile Robot）這一新概念，本文將從技術(shù)發(fā)展歷史及其技術(shù)特征來(lái)談?wù)凙GV與AMR。

1. 歷史沿革

AGV最早出現在上世紀50年代的美國，按照機器人的三大特征，即代替人進(jìn)行工作；具有通用性；直接對外界作用，AGV隸屬機器人。由于最早的功能就是物料搬運，所以用了Vehicle（運載工具）這一英文單詞。在2003年前的一些文獻資料中，AGV的英文名詞其實(shí)也沒(méi)有完全統一，有稱(chēng)其為Autonomous Ground Vehicle的、有稱(chēng)其為Automatic Guided Vehicle或Autonomous Guided Vehicle的，甚至也有直接稱(chēng)其為Unmanned Vehicle的。在國內的名稱(chēng)也很雜亂，曾經(jīng)出現“無(wú)人小車(chē)”、“無(wú)人搬運車(chē)”、“自動(dòng)導引運輸車(chē)”等。

2011年，在全國物流倉儲標委會(huì )成立時(shí)，要求制定相關(guān)產(chǎn)品的國家標準，在結合了多位專(zhuān)家的建議后，最終將此類(lèi)產(chǎn)品的中文名稱(chēng)定義為“自動(dòng)導引車(chē)”，英文名稱(chēng)選用了Automated Guided Vehicle，即AGV。上世紀六十年代，為了突出與玩具及人形機器人的區別，把工業(yè)應用的機器人稱(chēng)為工業(yè)機器人；二十多年前，為了突出與其他工業(yè)機器人的區別，又出現了一個(gè)比較學(xué)術(shù)的英文名詞——WMR（Wheeled Mobile Robot），即輪式移動(dòng)機器人，其典型代表就是美國2003年的“勇氣號”火星車(chē)。這樣起來(lái)看，AGV就是“工業(yè)應用的輪式移動(dòng)機器人”。最新國家標準的定義是：具備物料運輸或操作能力，以輪式移動(dòng)為特征，基于環(huán)境標記物或外部引導信號，沿預設路線(xiàn)運動(dòng)的自主移動(dòng)設備。

AMR是Autonomous Mobile Robot的英文縮寫(xiě)，即自主移動(dòng)機器人。從字面上理解，AMR的范圍應該很廣，天上飛的無(wú)人機（UAV-Unmanned Aerial Vehicle），水中游的無(wú)人潛航器（UUV-Unmanned Underwater Vehicle 以及AUV-Autonomous Underwater Vehicle），也都應該屬于此類(lèi)。但在移動(dòng)機器人領(lǐng)域，AMR同樣是“工業(yè)應用的輪式移動(dòng)機器人”。

2. AMR與AGV的區別

AMR與AGV的區別更多應該表現在“自主性（Autonomous）”上，但到目前為止，并沒(méi)有看到AMR的準確定義，看到的僅僅是一些國外市場(chǎng)研究機構關(guān)于A(yíng)MR與AGV區別的描述，那些描述都無(wú)法給AMR定性。其中典型的表述：

AMRs, unlike AGVs use on-board navigation, rather than external markers for localization, typically AMRs use SLAM based navigation, but this is not always the case，——以SLAM導航為基礎，不需借助外部標記物，但也不都是這樣；

AGVs using SLAM navigation are normally referred to as AMRs, but as there are shades of grey, it has never been properly defined when a vehicle is an AGV or an AMR，——用SLAM導航的AGV通常就被稱(chēng)為AMR，但不可能準確定義一輛車(chē)是什么時(shí)候是AGV、什么時(shí)候是AMR。

從這些表述中總結AMR的特征：第一SLAM導航；第二不需要外部標記物；第三不能完全肯定。其中都沒(méi)有提到AMR的“自主（Autonomous）”特征。什么是AMR呢？根據筆者的認知，“不需要外部標記”是必要特征，但如果SLAM僅僅用于導航定位，與別的導航算法（如NDT）作用是一樣的，因此，AMR的“自主”應該與導航算法無(wú)關(guān)，更多是關(guān)于“預設路徑”還是“非預設路徑”的問(wèn)題，否則無(wú)法區別于被稱(chēng)為“輪廓導航”、“環(huán)境導航”又或是“自然導航”的AGV，因為這些導航同樣“不需要外部標記”。再則，根據市場(chǎng)描述AMR非常重要的特征是：主動(dòng)繞行障礙物。主動(dòng)繞行的確是AMR計算的“非預設路徑”，但問(wèn)題是“能夠主動(dòng)繞行障礙物的自然導航AGV”就是AMR么？如果不是，AMR的“自主性”的范圍就值得商榷了！

目前，自然導航AGV與AMR都須在已知的環(huán)境中運行，即事先構建并獲得運行環(huán)境的全局坐標，都必須知道自己的當前位置和目標點(diǎn)的位置；當目標點(diǎn)坐標確定后，在行駛路徑上，AMR運行有兩種模式：一種是AMR按事先規劃的預設路徑（地圖）運行，當在行駛路徑遇到障礙時(shí)，能夠繞行障礙。而目前自然導航AGV遇到障礙時(shí)停止，障礙物消失后延時(shí)自動(dòng)運行或等待人工確認。另一種是AMR根據坐標信息或是尋找目標特征，動(dòng)態(tài)規劃路徑，即非預設路徑，自主決定可行使的區域。而自然導航AGV是由上位系統或單機自身對預設路徑進(jìn)行“搜索”，中獲取運行信息，并按預設路徑進(jìn)行“導引（Guided）”或路徑跟蹤，一旦運行范圍超過(guò)安全區域（Safety zoon）即為故障。

如果AMR是第一種模式，那么“能夠主動(dòng)繞行障礙物的自然導航AGV”就是AMR了，AMR與自然導航AGV也就沒(méi)有本質(zhì)的區別，是部分功能（繞障）的增強，自然導航AGV可實(shí)現。

如果是第二種模式，AMR將可能具備很大的優(yōu)越性。體現在交通管理方面，由于單機具備動(dòng)態(tài)路徑規劃能力，當多臺AMR相遇時(shí)，能夠主動(dòng)避讓?zhuān)粫?huì )出現“死鎖”現象。而對AGV系統來(lái)說(shuō)，單機必須按路徑行駛，無(wú)論是上位系統分配路徑還是單機申請路徑，都不可避免出現阻塞甚至“死鎖”現象。

這樣分析下來(lái)，AMR的主動(dòng)性應該體現在：?jiǎn)螜C能夠即時(shí)動(dòng)態(tài)規劃路徑。“非預設路徑”才是AMR唯一的標簽，也只有這個(gè)功能AGV才不具備，畢竟是經(jīng)過(guò)“導引（Guided）”的，即使出現局部“盲導（Blind）”，也須運行在預設路徑上。

3. 可能產(chǎn)生的影響

1999年，美國MHI（Material Handling Industry）曾發(fā)布了一份關(guān)于AGV的公開(kāi)技術(shù)資料，系統地描述了AGV的基礎知識，并總結了使用AGV的好處（Benefits）。雖然過(guò)去了20年，但其中關(guān)于A(yíng)GV單機運行最重要的幾個(gè)特征（安全性、可預期性、可重復性等）仍然值得重視。我們簡(jiǎn)單討論一下，在工業(yè)應用場(chǎng)合中“非預設路徑”的移動(dòng)機器人可能產(chǎn)生的影響：

安全性（Safety）——在絕大多數工業(yè)應用場(chǎng)合中，出于安全的考慮，人員路徑、物流路徑被事先指定，也就限制了移動(dòng)機器人對路徑的動(dòng)態(tài)規劃功能，只能在被允許的區域內安全運行，超出該區域將被認為不安全；

可預期性（Predictability）——對于大多數工業(yè)應用需求，更希望移動(dòng)機器人的任務(wù)可被預期，其中最重要的是任務(wù)執行時(shí)間可預期，“非預設”路徑增加了系統的復雜度，不可預測性增大；

可重復性（Repeatability）——AGV最初的基本用途就是在重復的路徑上搬運貨物?？芍貜?、可再現也是工業(yè)應用的基本要求，與可預期性類(lèi)似。“非預設”將使移動(dòng)機器人運行路徑的重復概率大大降低。

筆者認為，目前國內運行的AMR系統大多數是局部的“非預設路徑”，在已實(shí)施的系統中，單機承載和尺寸都較小，靈活性較高，能夠主動(dòng)避障繞行，體現出更先進(jìn)的一面，但在實(shí)際的應用中，必須注重周?chē)h(huán)境（包括垂直方向）識別，以確保避障繞行時(shí)的安全；AGV按“預設路徑”運行，安全性及運行秩序相對可控，但也應汲取AMR的優(yōu)點(diǎn)，使系統更加柔性化，可以想象，未來(lái)AGV系統也會(huì )出現區域性的開(kāi)放，即在特定區域內沒(méi)有預設路徑限制，單機能夠自主行駛；在任務(wù)優(yōu)化調度方面兩者使用技術(shù)是相通的；而交通管理方面，AGV系統的“潮汐”動(dòng)態(tài)路徑，“十字路”編隊通過(guò)等技術(shù)也值得AMR系統借鑒。

4. 總結

為了突出自身特點(diǎn)，區別于傳統AGV，部分新興企業(yè)更愿意稱(chēng)自己的產(chǎn)品為AMR。但行業(yè)內的傳統企業(yè)，在解釋不清AGV與AMR的區別時(shí)，只能繼續把自己的產(chǎn)品稱(chēng)為AGV，與人的名字一樣，叫了一輩子的“張三”，突然改名會(huì )讓人感覺(jué)很奇怪。

就目前情況看來(lái)，AMR與“位置估算（Dead reckoning）”導航算法的AGV沒(méi)有本質(zhì)的區別，只是部分功能的增減，應相互借鑒優(yōu)點(diǎn)，無(wú)論是AGV或是AMR只是產(chǎn)品“代號”，應當理性認識、理性宣傳。

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