□文/工業(yè)和信息化部計算機與微電子發(fā)展研究中心（中國軟件評測中心）

AGV的安全保障與評測

□文/工業(yè)和信息化部計算機與微電子發(fā)展研究中心（中國軟件評測中心）

近兩年，中國AGV機器人銷量在持續(xù)增長，預(yù)計2017年國產(chǎn)AGV機器人銷量較2016年同比增長超四成。目前中國AGV技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定明顯落后于行業(yè)發(fā)展，導(dǎo)致產(chǎn)品參差不齊。共同建立及完善AGV檢測認(rèn)證體系是行業(yè)目前亟待解決的問題。

AG V是（A utomated G uided Vehicle）的縮寫，意即“自動導(dǎo)引運輸車”,又名無人搬運車。因其減輕了工人的勞動強度，降低了工作危險性，提高了生產(chǎn)效率，使得AGV在各行各業(yè)得以迅速發(fā)展。世界上第一臺自主導(dǎo)引車是美國Barrett電子公司于1953年開發(fā)成功的，它是由一輛牽引式拖拉機改造而成的。在20世紀(jì)50年代末到60年代初期，已有多種類型的牽引式AGV用于工廠和倉庫。1973年，AGV首次在制造業(yè)中得以應(yīng)用。隨著電子技術(shù)和微處理器技術(shù)的快速發(fā)展，AGV的智能化技術(shù)得到了普遍發(fā)展。20世紀(jì)80年代末期，無線式導(dǎo)引技術(shù)被引入到AGV系統(tǒng)中，例如利用激光和慣性進(jìn)行導(dǎo)引，大大提高了AGV系統(tǒng)的靈活性和準(zhǔn)確性。之后計算機技術(shù)的引入使得AGV幾乎可以處理所有由人工控制的物料搬運過程。

AGV按照移載方式可以分為推挽式AGV、輥道式AGV、牽引式AGV、馱舉式AGV、叉式AGV、揀選式AGV以及復(fù)合式AGV。

推挽式AGV是通過自身的推挽機構(gòu)與地面的輥道站實現(xiàn)裝卸貨物，常用于平面托盤的物料搬運；輥道式AGV是通過自身輥道與地面站臺輥道對接之后實現(xiàn)貨物的搬運，比較適用于重載物料的搬運；牽引式AGV自身不具有承載能力，主要用于牽引運載車輛的運行，適用于用掛斗和拖車運送物料的場合。馱舉式AGV通過升降機構(gòu)馱起或下降實現(xiàn)貨物的移載，適合多種貨物形式和笨重物體兩地之間往返搬運；叉式AGV包括側(cè)叉式、正向叉式、落地叉式、三向叉式等多種車型，基本采用托盤堆放貨物進(jìn)行作業(yè)；揀選式AGV是在傳統(tǒng)的人工揀選車的基礎(chǔ)上改造成的自動導(dǎo)引揀選車。常用于底層平庫中巷道貨架的多品種小件貨物場合；復(fù)合式AGV是在AGV上裝備機械手，可根據(jù)指令自動行駛，準(zhǔn)確停位，自動完成抓舉、裝配、裝卸、堆碼、拆垛等一系列作業(yè)功能，是一個智能移動式工業(yè)機器人。常用于條件特殊、要求高或某些無人的場合，如輔料自動搭配、危險品自動抓取等。

AGV的發(fā)展及評測

AGV技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

在技術(shù)方面，AGV得到了快速的發(fā)展，尤其是在導(dǎo)航技術(shù)、系統(tǒng)調(diào)度技術(shù)、驅(qū)動技術(shù)和供電技術(shù)等方面。

1）導(dǎo)航技術(shù)：AGV實現(xiàn)自主導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù)在于應(yīng)用導(dǎo)引傳感器對目標(biāo)路徑進(jìn)行感知然后引導(dǎo)AGV進(jìn)行運動，目前主流的導(dǎo)引方式有電磁感應(yīng)導(dǎo)引、磁點導(dǎo)引、激光導(dǎo)引、光學(xué)導(dǎo)引、視覺導(dǎo)引和慣性導(dǎo)引等，這幾種導(dǎo)引方式有各自的特點，應(yīng)用于不同的場合，其精度和成本也各不相同。

2）系統(tǒng)調(diào)度技術(shù)：AGV調(diào)度控制系統(tǒng)是一個復(fù)雜的軟、硬件系統(tǒng)，目前國內(nèi)外中高端的AGV系統(tǒng)均有AGV調(diào)度控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件一般由服務(wù)器、管理監(jiān)控計算機、網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)以及相關(guān)接口等組成；軟件由相關(guān)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、管理監(jiān)控調(diào)度軟件等組成。

系統(tǒng)調(diào)度技術(shù)是AGV系統(tǒng)重要核心技術(shù)之一。系統(tǒng)軟件的成熟度程度低下以及國外軟件技術(shù)不開放共同制約了國內(nèi)AGV的發(fā)展與推廣。近年來，調(diào)度控制系統(tǒng)的研發(fā)工作得到了重視，國內(nèi)AGV生產(chǎn)廠家紛紛建立自己的AGV調(diào)度軟件系統(tǒng)研發(fā)平臺，研制出自己的AGV系統(tǒng)調(diào)度軟件產(chǎn)品。

3）驅(qū)動技術(shù)：目前AGV常用的驅(qū)動方式有以下三種：驅(qū)動兼轉(zhuǎn)向模式、差速驅(qū)動模式和全方位驅(qū)動模式。從利用指數(shù)來看，差速驅(qū)動和全方位驅(qū)動受市場歡迎度較高，由于驅(qū)動兼轉(zhuǎn)向驅(qū)動方式的AGV運動性能稍差，轉(zhuǎn)彎半徑較大，但導(dǎo)引及運動的可靠性高,因此在市場仍然有一定的占有率。差速驅(qū)動雖然靈活性較好，但驅(qū)動輪要求比較高。全方位驅(qū)動一般需要配置多個麥克納姆輪，AGV的航向不變，能夠變化回轉(zhuǎn)軸線，實現(xiàn)更加復(fù)雜的平面運動。

4）供電技術(shù)：AGV的供電技術(shù)除了傳統(tǒng)的供電電池外，以“物理線性放電”、充電效率高、使用壽命長為特點的超級電容在AGV上的應(yīng)用開始發(fā)力。另外，無線供電技術(shù)得到發(fā)展，在國內(nèi)雖然仍然處在實驗室和使用階段，但是，在國外已經(jīng)得到應(yīng)用且以德國企業(yè)為主。

制造業(yè)仍是主流市場

市場主要活躍的AGV機器人企業(yè)有60家左右，由于國外AGV企業(yè)開拓中國市場的進(jìn)度較晚，國內(nèi)AGV企業(yè)已經(jīng)搶占國內(nèi)市場先機，并且具備高性價比優(yōu)勢和為客戶提供個性化服務(wù)的能力，國內(nèi)企業(yè)占有市場份額達(dá)到90%。在行業(yè)應(yīng)用方面，目前國內(nèi)外AGV市場主要集中在高端市場，例如煙草、汽車制造、汽車零部件、制藥和報紙印刷行業(yè)等。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2015年國產(chǎn)AGV機器人增長4280臺，較2014年同比增長34%，其中AGV產(chǎn)品銷售占比51%，AGC（Automated Guided Cart）占比45%。2015年AGV市場新增需求主要來自汽車、3C、電商、煙草行業(yè)，其中汽車制造業(yè)仍然是最為主要的市場。其次，在電商領(lǐng)域的應(yīng)用也有不錯的表現(xiàn)，2016年一些電商建設(shè)物流基地，對AGV需求較為旺盛。未來三年，流通物流領(lǐng)域和3C電子制造領(lǐng)域?qū)GV需求將有突破性的進(jìn)展，增長速度將超過45%，行業(yè)將進(jìn)入快速的發(fā)展時期。

圖1 ：倉儲機器人測評規(guī)范評審會現(xiàn)場

同時，我們也不能忽略AGV產(chǎn)品自身、企業(yè)以及市場推廣等方面存在的問題。由于國家和地方政策支持和大量熱錢涌入等因素，國內(nèi)部分企業(yè)帶著“搭便車”的心態(tài)進(jìn)入AGV產(chǎn)業(yè)，在AGV產(chǎn)品及應(yīng)用技術(shù)上并沒有太多核心技術(shù)積累和創(chuàng)新，仍停留在上世紀(jì)日本淘汰的技術(shù)體系，產(chǎn)品核心競爭力低下。國內(nèi)企業(yè)的一哄而上造就產(chǎn)品的同質(zhì)化與價格戰(zhàn)。

在應(yīng)用推廣方面，目前的AGV產(chǎn)品還是以傳統(tǒng)物流行業(yè)為主，雖然AGV應(yīng)用層面很廣，很多涉及搬運的行業(yè)如汽車制造、機械加工、電子等行業(yè)都可以適用AGV產(chǎn)品，但卻存在著推廣難題。例如對于一家規(guī)模一般的家電廠商來說，將數(shù)十萬元投入到AGV搬運產(chǎn)品上還比較奢侈。AGV產(chǎn)品的單品附加值處在較低水平。

AGV評測需求日益凸顯

我國AGV產(chǎn)業(yè)正處于蓬勃發(fā)展階段，顯示了非常巨大的潛力，在日益激烈的競爭環(huán)境下，目前AGV檢測方面呈現(xiàn)以下三個主要問題：

1）國內(nèi)AGV行業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)薄弱，產(chǎn)品及檢測技術(shù)水平滯后。

雖然國內(nèi)AGV市場應(yīng)用逐步擴(kuò)大，但AGV產(chǎn)品及應(yīng)用技術(shù)并沒有太多核心技術(shù)的積累，創(chuàng)新能力不足。而且，像電機、傳感器等核心零部件多數(shù)采用國外進(jìn)口產(chǎn)品，核心關(guān)鍵技術(shù)受制于人，也制約了國內(nèi)AGV行業(yè)的發(fā)展。

表1 ：《倉儲機器人測評規(guī)范》測評指標(biāo)

2）系統(tǒng)趨于復(fù)雜，質(zhì)量和安全問題凸顯。

AGV是一種有機融合軟件工程、自動控制、機械、電子、傳感、通信等多種信息技術(shù)的綜合性設(shè)備，而且未來AGV產(chǎn)品更趨于集成化。目前，AGV產(chǎn)品已開始逐步與分揀、搬運、碼垛等自動化設(shè)備配合使用，系統(tǒng)更趨于復(fù)雜，加之系統(tǒng)中越來越多采用開放性協(xié)議和通用產(chǎn)品，質(zhì)量問題和安全問題日益凸顯，增加把控難度。

3）AGV行業(yè)所亟須的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、檢測標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證體系發(fā)展緩慢。

通過調(diào)研，了解到現(xiàn)行的AGV國家標(biāo)準(zhǔn)只有三項，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一項?？傮w來說，AGV行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)體系并不健全，產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較少，尤其是AGV產(chǎn)品的檢測標(biāo)準(zhǔn)還處于缺失的狀態(tài)，需要AGV行業(yè)相關(guān)的機構(gòu)和企業(yè)一起去研究和開拓。

目前在我國，機器人檢測認(rèn)證已經(jīng)引起了政府等相關(guān)機構(gòu)的重視。機器人的檢測認(rèn)證在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的作用日益凸顯，已成為提升產(chǎn)品質(zhì)量、規(guī)范行業(yè)發(fā)展、推動技術(shù)創(chuàng)新、服務(wù)社會治理、促進(jìn)國際貿(mào)易的重要手段。AGV作為機器人領(lǐng)域的代表性產(chǎn)品，提出并發(fā)展AGV行業(yè)的檢測標(biāo)準(zhǔn)也將是解救AGV市場不良現(xiàn)狀的一劑良藥。共同建立健全完善的AGV的檢測認(rèn)證體系是行業(yè)目前亟待解決的問題。

圖2 ：測評現(xiàn)場

AGV檢測標(biāo)準(zhǔn)制定

工業(yè)和信息化部計算機與微電子發(fā)展研究中心（中國軟件評測中心）（以下簡稱“中國評測”）與《機器人產(chǎn)業(yè)》雜志社共同主辦了“賽迪杯”智能機器人友誼賽系列活動。本次友誼賽系列活動的測評對象為“貨到人”倉儲機器人（馱舉式AGV類產(chǎn)品），是國內(nèi)首次在實際應(yīng)用環(huán)境下進(jìn)行倉儲機器人測評活動。

“貨到人”倉儲機器人因其體型小，運行速度快，載重量一般在50kg-1000kg左右，正逐步應(yīng)用于中大型倉儲和電商。為有效規(guī)范倉儲機器人的質(zhì)量活動，中國評測針對“貨到人”倉儲機器人調(diào)研編制了國內(nèi)首個《倉儲機器人測評規(guī)范》，以彌補行業(yè)內(nèi)所缺乏的倉儲機器人標(biāo)準(zhǔn)和測評方法。隨著倉儲機器人應(yīng)用領(lǐng)域的逐漸擴(kuò)大，測評規(guī)范的制定將有利于產(chǎn)品研發(fā)推廣與市場應(yīng)用逐漸步上正軌。

《倉儲機器人測評規(guī)范》詳細(xì)參考了《GB/T 20721-2006 自動導(dǎo)引車通用技術(shù)條件》、《GB/T 30030-2013 自動導(dǎo)引車(AGV)術(shù)語》、《GB/T 30029-2013 自動導(dǎo)引車(AGV)設(shè)計通則》等標(biāo)準(zhǔn)，主要規(guī)定了倉儲機器人的外觀與結(jié)構(gòu)、功能參數(shù)、性能參數(shù)以及測試方法等內(nèi)容。

從整機性能角度考慮，依據(jù)《倉儲機器人測評規(guī)范》制定的檢測指標(biāo)和檢測方法，通過開展第三方客觀、規(guī)范化的評測活動，可以綜合了解產(chǎn)品的功能/性能水平，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品存在的不足，促進(jìn)企業(yè)自身研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)技術(shù)的提高，提高產(chǎn)品安全穩(wěn)定性，更好地讓倉儲機器人產(chǎn)品服務(wù)于市場。

從行業(yè)應(yīng)用角度考慮，由于以電子商務(wù)、物理倉儲為代表的行業(yè)正在突飛猛進(jìn)的發(fā)展，所涉及的應(yīng)用場景也不近相同，例如規(guī)模大小不一致、貨物的多樣性、揀貨的復(fù)雜度等等。通過實際應(yīng)用環(huán)境的測評活動也有助于考察倉儲機器人產(chǎn)品的適用性，從而幫助企業(yè)提高產(chǎn)品的多領(lǐng)域應(yīng)用能力。

未來機器人檢測/認(rèn)證能力建設(shè)

中國評測在嵌入式軟件、工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)等領(lǐng)域具備堅實的檢測檢驗?zāi)芰εc豐富的資源條件，并已獲批建設(shè)“國家機器人檢測與評定中心機器人檢驗檢測公共服務(wù)平臺”項目，是我國首批國家授牌的第三方機器人檢驗檢測服務(wù)機構(gòu)。同時，中國評測是中國國家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員會批準(zhǔn)的“國家機器人質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心（北京）”、“機器人檢測認(rèn)證聯(lián)盟”核心單位、“機械設(shè)備及零部件認(rèn)證機構(gòu)”，是中國機械工業(yè)聯(lián)合會批準(zhǔn)的“機械工業(yè)機器人試驗驗證技術(shù)重點實驗室”。

目前，中國評測正積極開展機器人檢測能力建設(shè)，對外提供工業(yè)機器人、服務(wù)機器人、特種機器人等產(chǎn)品的檢測、認(rèn)證服務(wù)，可為我國自主知識產(chǎn)權(quán)機器人產(chǎn)品提供質(zhì)量保障，促進(jìn)我國機器人產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

近期，工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展改革委、國家認(rèn)監(jiān)委發(fā)工信廳聯(lián)裝〔2016〕169號文，明確要從建立認(rèn)證采信制度等10個方面引導(dǎo)我國機器人產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)健康發(fā)展。文件指出以機器人檢測認(rèn)證聯(lián)盟等為支撐，開展機器人檢測認(rèn)證，積極推動認(rèn)證結(jié)果在財政專項、金融信貸、稅收減免、重大工程等政策中的采信使用，提高政策扶持精準(zhǔn)度和產(chǎn)品市場公信力，也將依照有關(guān)規(guī)定通過“信用中國”網(wǎng)站向全社會公開。2016年第65號文《工業(yè)機器人行業(yè)規(guī)范條件》提出了更具體的質(zhì)量要求，包括工業(yè)機器人本體生產(chǎn)企業(yè)和應(yīng)用集成企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)使用的機器人本體、關(guān)鍵零部件產(chǎn)品須獲得“國家機器人CR認(rèn)證標(biāo)志”，機器人應(yīng)用集成系統(tǒng)須經(jīng)國家認(rèn)可的第三方檢測認(rèn)證機構(gòu)的安全評估合格等內(nèi)容。

機器人認(rèn)證推進(jìn)國家采信和國際互認(rèn)，認(rèn)證的目的包括但不限于：

·認(rèn)證采信有效提高政策扶持精準(zhǔn)度和產(chǎn)品市場公信力；

·獲取國家及地方對機器人產(chǎn)業(yè)的資金補貼和政策支持；

·為機器人領(lǐng)域的企業(yè)融資和技術(shù)并購提供價值評估；

·國際互認(rèn)的專業(yè)檢測報告向用戶證明機器人產(chǎn)品質(zhì)量；

圖3 ：機器人CR認(rèn)證標(biāo)志

表2 ：機器人測評服務(wù)

·對接國際標(biāo)準(zhǔn)為機器人關(guān)鍵技術(shù)成熟度提供技術(shù)鑒定；

·促進(jìn)中國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，增強企業(yè)的核心競爭力。

機器人檢測、認(rèn)證和標(biāo)準(zhǔn)制定是當(dāng)前的重要工作，認(rèn)證是建立在檢測之上的生產(chǎn)制造全流程的質(zhì)量把控，從檢測到認(rèn)證是質(zhì)量提升的必經(jīng)之路，實施機器人檢測和認(rèn)證有利于實現(xiàn)以自主知識產(chǎn)權(quán)機器人為代表的“中國制造2025”戰(zhàn)略目標(biāo)。憑借在基礎(chǔ)軟件、工控系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、嵌入式軟件、機器人等領(lǐng)域豐富的技術(shù)能力和經(jīng)驗，中國評測和賽迪認(rèn)證可為我國自主知識產(chǎn)權(quán)機器人產(chǎn)品提供質(zhì)量保障，促進(jìn)我國機器人產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

圖4 ：認(rèn)證范圍

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