王振国：全自动化码头智能导引车系统关键技术及场景应用

全自动化码头是航海领域的新课题。目前，全国仅有六座全自动化码头，智能导引车系统是传统码头自动化升级的战略选择。在2023世界机器人大会机器人产业链协同创新论坛上，上海振华重工(集团)股份有限公司设计研究总院智慧研究院副院长王振国指出，智能导引车系统是全自动化码头的重要组成部分，倡议各合作伙伴走好重工领域国产化之路，共同支撑中国制造业产业链健康发展。

▲上海振华重工（集团）股份有限公司设计研究总院智慧研究院副院长 王振国

上海振华重工（集团）股份有限公司（以下简称“振华重工”）成立于1992年，在集装箱起重机械领域发挥重要引领作用，其生产的岸边起重机装备覆盖国内主要集装箱港口，进入国外著名港口，占据全球市场份额70%左右。‍

近年来，除港口起重机外，振华重工还进入海洋工程等新兴领域，在更广泛的应用场景中研发自主解决方案，全自动化智能导引车就是其一。振华重工以全自动化码头智能导引车系统为切入点，破解码头物流智能化升级难题，为传统码头向自动化码头转型贡献智慧方案，也为半自动化码头向全自动化升级指明可行之路。

全自动化码头智能导引车系统

岸桥 上，岸边起重机将集装箱从船上卸到岸边，水平运输设备再将集装箱运送至场桥。在水平运输的过程中，传统码头主要依靠人员驾驶集装箱卡车运输，容易出现调度问题而造成堵塞，拉低装卸效率。实践表明，引入智能导引车的码头，运转效率水平远高于传统码头，智能导引车是解决水平运输智能化的利器。

全自动化码头智能导引车系统是用于集装箱水平运输的自动化码头信息系统，与岸桥管理系统和堆场管理系统共同组成自动化码头生产管理系统。智能导引车一般由电力驱动，车高由1.5米至2.5米不等，额定载荷65吨，自重20～24吨。最新研制的8轮-4轴IGV（Intelligent Guided Vehicle，智慧型导引运输车）实现了轻量化设计，自重20吨。与传统AGV相比，IGV柔性化程度更高，无需借助固定标记物行驶，并且路径灵活多变，可将集装箱运输至每一个堆场箱区内，打破了主流自动化集装箱码头堆场垂直布置的单一性，既能适应“江海联运”模式，又能适应“海陆运输”模式。

AGV车队管理系统（AGV-MS）控制整个车队的协调调度，通过5G组网和网络切片技术，实现与每台智能导引车之间的高质量通信。车队管理系统的主要功能包括路径规划、交通控制，可灵活调度IGV，确保IGV不发生相撞。国内几乎所有的自动化码头都采用了智能导引车队管理系统，为集装箱装卸、堆存、转运、进出闸口等多种作业场景调度最优资源、规划最优路径，从决策端到执行端保障全自动化码头的安全性和高效性。

大多数自动化码头采用磁钉导航的导航方式，通过在码头地面布设磁钉，在自动导引车上配置天线，感应磁钉循迹进行导航，对场地有较高的要求。传统集装箱码头如果选择磁钉导航，就需要把地面全部重新翻铺，工程量巨大，建设成本和维护成本高。多传感器融合定位技术，能有效降低导引车对硬件设施的要求，取代现有自动化码头磁钉导航方式，降低工程建设费用。除此之外，在高空、长距离的条件下实现集装箱叠放准确，一直是港口作业领域的痛点。其中一个难点在于钢丝绳连接的起重机难以应用精准的定位技术，需要靠惯性技术实现集装箱的装卸，以及装卸过程中与导引车的交互。“无人驾驶+多传感器融合定位”技术，能使智能导引车的停车精度小于5cm，便于起重机将集装箱准确无误地放置在运输车上。

智能电池管理系统可实现智能导引车在作业区域内的无限续航。充电装置以约400kW的功率定点快充、自动插拔，车辆充电半个小时后可以满负荷作业4小时。智能电池管理系统与上位机系统AGV-MS（码头车辆管理系统）、RCMS（远程设备管理系统）、TOS（码头运营管理系统）之间进行信息交互，从而将充电作业有机融合到港口的信息化自动系统中。除了单机充电，还可以搭建换电站，将AGV车载乏电电池与架载满电电池进行更换，以满足车辆续航功能。然而，换电站本身成本投入较大，国内目前换电站的应用越来越少。

在重工领域，尤其要注意重大安全风险防控。智能导引车的运用，使码头少人化，作业人员可在远控室工作，极大地保护了人身安全。智能导引车设立了三层安全保护模式。第一层是自动化控制保护，在软件中设计锁闭的概念；第二层是依靠激光和视觉做防撞保护，单机本身也设计了机械保护；第三层是车队层安全保护，即导引车在和起重机交互时的安全保护。

2022年7月28日，广州港南沙港区四期全自动化码头正式投入运行，这是全球首个江海铁多式联运全自动化码头，也是粤港澳大湾区首个全新建造的自动化码头。广州港南沙四期工程采用“北斗导航无人驾驶智能导引车+堆场箱区水平布置+单小车自动化岸桥+低速自动化轨道吊+港内外交互区+港区全自动化”的自动化码头“广州方案”。南沙四期码头融合自主开发的智能车辆管理系统、国产定位系统、国产车桥悬挂系统、国产电池系统、国产自动充电装置等若干新技术，首次使用堆场和岸线平行的设计，是我国首例由国内科技力量联手打造的全自动化集装箱码头，具备新技术大规模复制应用的经济性、实操性，对传统集装箱码头自动化升级改造以及新一代自动化码头建设都具有重要借鉴意义。

产业链合作的支撑者、引领者、组织者

振华重工是产业链的支撑者。据估计，全球码头智能导引车的总量不足800台，振华重工在码头智能导引车行业深耕十年，为国内外码头共17个项目提供技术支撑，达成530台的销售额，智能导引车售价也从100万美元降到350～400万元。为促进产业链持续健康发展，各方需加大投入力度，促进产业基础能力持续提升，通力打造港口前沿技术和产业群。

振华重工是产业发展方向的引领者，坚持问题导向，构建自主技术、原创技术研发应用推广的良好产业生态。振华重工追求在海陆、智慧港航等领域持续创新突破，致力于把智能导引车的市场做得更好、更强。

振华重工是协同合作的组织者，整合调动产业链全链条资源要素，专注“强链”与“补链”，带动产业链上中下游协同合作发展。在智能导引车不断更新换代的过程中，国产化率已逐步达到80%。重工领域元器件进口成分高，尤其是电机系统，距离实现国产化还有很长的路要走。要保证产业链安全性，就必须提升港口装卸设备的国产化程度，围绕芯片控制器、驱动桥等关键进口零部件开展“卡脖子”技术攻关，实现极端条件下中等程度自主可控。

我国制造业转型升级，要以机器人产业的良性发展为支撑。探索机器人产业高质量发展，巩固产业链完善稳定，需要产业链各方协同创新、共同努力。

本文根据上海振华重工(集团)股份有限公司设计研究总院智慧研究院副院长王振国，在2023世界机器人大会产业链协同创新论坛上的演讲整理而成，经编辑。

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