隨著中國制造2025計劃的推進，工廠自動化程度進一步提高，智能制造逐漸實現(xiàn)。由此帶來了對智慧倉儲的需求。無人化是智慧工廠發(fā)展的趨勢所在，用機器人替代人力進行倉儲管理會進一步提高制造的效率。于是，AGV小車機器人應運而生并受到廣泛關注。本文將從以下幾個方面簡單介紹AGV小車的組成并重點講解其實現(xiàn)通訊的基本技術。

一. AGV介紹

1. AGV硬件組成：AGV的硬件組成主要包括以下幾部分。

(1) 動力系統(tǒng)：車載電源、驅動裝置（伺服電機、驅動器、車輪、制動裝置、控制卡）

(2) 傳感系統(tǒng)（包含安全系統(tǒng)、定位導航系統(tǒng)）：各種傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置（采集卡）

(3) 通信系統(tǒng)：工業(yè)無線客戶端（無線網(wǎng)卡）

(4) 控制系統(tǒng)：轉向裝置、車載計算機

(5) 車體支架：AGV的車體主要包括了機械結構，并預留部分空間用于電氣控制

(6) 其他裝置：另外還包含人機界面、操作面板、控制面板等輔助裝置

2. AGV導航方式

(1) 磁感應導航：通過在行進路線上埋線等方式形成磁場，AGV上的電磁傳感器再根據(jù)電磁 感應原理，檢測接收到的電磁信號強度差異，從而控制車體行進路線。特點是經(jīng)濟實惠，安裝便利，但是靈活性較差。

(2) 慣性導航：通過在AGV上安裝慣性陀螺儀，在行駛地面上安裝定位塊，AGV可通過對陀螺儀偏差信號的計算及地面定位信號的采集來確定自身的位置和方向，以實現(xiàn)導引。特點是定位準確性較高，靈活性強，但陀螺儀受到地面條件和振動影響較大，維護成本較高。

(3) 激光導航：通過車體上的激光雷達感知周圍環(huán)境信息并建立模型，估計自身位置。特點是定位精度高，但價格較高、控制復雜且易受到干擾。

(4) 視覺導航：利用攝像機獲取的圖像信息解析得到自己的位置信息，具體應用有標簽定位法和視覺SLAM。特點是信息量大，成本低和柔性高，但是對環(huán)境適應性較差。

3. AGV定位技術

(1) WIFI技術：目前較為常用，但由于收發(fā)器功率較小，覆蓋范圍有限，且易受到其他信號干擾，從而影響其精度，只適用小范圍內的室內定位。

(2) 超聲波技術：具有定位精度較高，結構相對簡單的優(yōu)點，但容易受非視距傳播和多徑效應影響，而且需要對底層硬件設施投入更高的成本。

(3) RFID（視頻識別）技術：通過雙向通信的非接觸式射頻方式交換數(shù)據(jù)，從而達到定位和識別的目的。RFID電子標簽具有可以重復使用、體積小、壽命長、容量大等特點。

4. 路徑規(guī)劃技術

(1) 人工智能規(guī)劃

(2) 傳統(tǒng)路徑規(guī)劃

二. 無線網(wǎng)絡通信

由于控制室需要了解、分析和控制各AGV小車的位置和運行狀態(tài)等信息，所以AGV小車需要與控制室進行通信。因為傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡需要規(guī)劃和布線，且網(wǎng)絡中各節(jié)點不可移動，其在某些場合的應用會受到布線的限制，例如AGV移動機器人場景。由此，無線局域網(wǎng)（WLAN）應運而生，很好的解決了有線布網(wǎng)所帶來的諸多弊端。它是計算機網(wǎng)絡與無線通信技術相結合的產(chǎn)物，為通信的移動化、個性化和多媒體應用提供了可能。其中，3G、WLAN、藍牙、Wi MAX、ZigBee等都是目前應用較為廣泛的無線通信技術。下面以WLAN為例進行簡單介紹，這也是工業(yè)自動化領域應用較多的無線通信技術。

1. WLAN組網(wǎng)部件及原理介紹

在介紹WLAN組網(wǎng)部件之前，我們先理解一下無線通信所實現(xiàn)的功能。打個比方，我們的終極目的是為了將自己的終端接入互聯(lián)網(wǎng)，而我們都知道骨干網(wǎng)絡一般都是通過有線的方式對各個網(wǎng)絡中心節(jié)點進行串聯(lián)來實現(xiàn)的，其中中心節(jié)點再細分會得到各級網(wǎng)絡。所以，無線通信過程實際上就是通過無線的方式讓終端先接入一個有線網(wǎng)絡的節(jié)點，經(jīng)過這個節(jié)點再把相關的數(shù)據(jù)和信息傳遞到互聯(lián)網(wǎng)中。

由此可知，無線通信所要解決的問題就是如何讓終端通過無線的方式接入有線網(wǎng)絡的節(jié)點。為了解決這樣一個問題，實現(xiàn)終端設備接入無線網(wǎng)絡，我們需要一個“無線信號的發(fā)送設備”和一個“無線信號的接收設備”。其中，“無線信號的發(fā)送設備”采用網(wǎng)線直接連到有線網(wǎng)絡之中，并通過內部模塊將有線信號轉化為無線信號。而“無線信號的接收設備”具有搜索無線信號的功能，該設備通過相應協(xié)議可以與“無線信號的發(fā)送設備”進行通信。終端于是通過無線信號的接收設備，將數(shù)據(jù)傳到無線信號的發(fā)送設備，再由此進入有線網(wǎng)絡。根據(jù)無線通信的協(xié)議，可以把無線通信方式分為3G、WLAN、藍牙、Wi MAX、ZigBee等。其中WLAN就是我們常說的“WIFI”。

(1) 無線信號接收設備一般內置于需要連接無線局域網(wǎng)的終端之中，也可以采用外接的方式將無線信號接收設備與終端接口進行連接。常用的無線信號接收設備主要是無線網(wǎng)卡，但是根據(jù)具體的應用環(huán)境，如AGV小車，其通訊模塊也可以表現(xiàn)為工業(yè)無線客戶端，本質上其實就是無線信號的接收設備。其中MOXA和TPLINK的工業(yè)無線客戶端在AGV小車組網(wǎng)中有較多應用。

(2) 無線信號發(fā)送設備一般與有線網(wǎng)絡相連，通過內部模塊將有線信號格式轉換為無線信號格式。常見的無線信號發(fā)送設備主要有無線路由器、無線AP等。另外，在工業(yè)級場景中，工業(yè)級無線AP也有較多應用。工業(yè)級無線AP與普通AP的差別主要在于工業(yè)級無線AP更加適用于環(huán)境較為惡劣的工業(yè)場景。MOXA和TPLINK也都有相應的工業(yè)級無線AP產(chǎn)品。

2. WLAN的拓撲結構

WLAN的硬件組成包括無線網(wǎng)卡和無線AP。無線網(wǎng)卡把設備與無線網(wǎng)絡連接起來，無線AP則負責將多個無線的接入?yún)R聚到有線網(wǎng)絡上。WLAN的拓撲結構主要有以下兩種。

(1) IBSS網(wǎng)絡：所有的終端相互之間可以實現(xiàn)點對點對等通信。

(2) BSS網(wǎng)絡：在BSS網(wǎng)絡中要求有一個無線接入點充當中心站，所有站點對網(wǎng)絡的訪問均由它控制。

三. AGV小車無線組網(wǎng)解決方案實例

在了解AGV小車WLAN無線通訊原理之后，我們用一個具體的解決方案實例，來加深大家對于原理的認識和理解。

圖1 AGV小車無線組網(wǎng)解決方案

圖1所示即為常用智能倉儲應用場景的AGV小車無線組網(wǎng)解決方案，工業(yè)無線客戶端（TL-CPE300D工業(yè)級）內置于AGV小車之中，工業(yè)無線AP（TL-AP300DG工業(yè)級）采用壁掛或者導軌的方式布置在倉庫或者貨架合適的位置并通過工業(yè)POE交換機（TL-SG2210P工業(yè)級）和工業(yè)環(huán)網(wǎng)交換機（TL-SG2210R工業(yè)級或TL-SG5412工業(yè)級）接入控制與調度中心。

圖2所示為AGV小車無線組網(wǎng)拓撲示意圖，拓撲結構為BSS網(wǎng)絡。工業(yè)環(huán)網(wǎng)交換機構建核心網(wǎng)絡，工業(yè)級POE交換機用于接入工業(yè)級無線AP，并為其供電。工業(yè)級無線AP是有限網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡之間的橋梁，工業(yè)無線客戶端則通過工業(yè)無線AP連接到網(wǎng)絡之中。