无通讯作业模式在AGV系统中的运用

广告 | 点击查看

摘要：本文针对AGV系统在特定场景下通讯成本高的问题，提出无通讯作业模式。本文详细阐述该模式的概念、技术方案，并通过泸州某项目的实际应用案例，展示其在降低通讯成本方面的显著成效，验证了该模式的可行性与实用性。

关键词：无通讯作业；AGV系统；通讯成本；任务流程；路径规划

作者：钱鸿顺 陈鹏 陈昊 李志娟 寇绍波

云南昆船智能装备有限公司

一

引言

AGV系统，即AGVS（Automated Guided Vehicle System），由自动导引车、上位控制系统、导航系统、通信系统和充（供）电系统等构成[1]。其通信系统通常由分散布置于运行区域的无线基站、AGV小车上的无线接收器、交换机及上位电脑等设备构成。在实际应用场景中，现场设备、墙体、快速门等因素会严重干扰网络信号，致使网络覆盖效果大打折扣。为确保AGV在全区域都能与上位系统稳定通讯，往往需要密集布置无线基站，大幅增加了通讯成本。值得注意的是，在部分AGV运行区域，并非全程都需要与上位系统保持通讯。基于此现状，本文创新性地提出无通讯作业模式，旨在通过技术革新，有效降低AGV系统的通讯成本。

二

无通讯作业模式解析

1.概念

本文所提出的无通讯作业，是指作业设备在进入特定作业区域之前接收作业指令，随后自动进入无通讯作业区域独立完成任务，任务结束后再退出该区域的技术功能。在AGV系统中，主路径区域正常配置通讯设备，针对符合条件的区域，通过精心设计任务流程与科学规划路径，实现无通讯作业，进而减少无线基站、交换机及网线的使用数量，达到降低通讯成本的目的。

2.技术方案

AGV与上位系统进行通讯，主要是为了接收操作码、目标点等关键信息，同时向上汇报作业完成情况、车辆状态及实时位置，以此实现移动、装卸货及交通管理等功能。无通讯作业模式的核心在于，在AGV进入无通讯区域前的前站台，提前将所需的交互信息（如目标站台和操作码）下发给AGV。AGV进入该区域后，暂停与上位系统的信号交互，直至作业完成离开该区域返回前站台，才再次向上上报车辆状态和位置。该模式的技术方案主要包括任务流程设计与路径规划两个部分。

（1）任务流程设计

定义作业站台：在装卸货站台转换表中设置不同的“操作码”值，其中特定“操作码”值对应无通讯作业站台，以此明确无通讯作业的区域范围。

主流程编写：在主流程中编写程序，根据站台的“操作码”值，判断装卸货需要调用的子流程。当判断装卸货站台“操作码”为无通讯作业设定值时，系统调用子流程中关于无通讯作业的程序，控制AGV在没有通讯的情况下进入作业站台进行装卸货作业。这种流程设计使AGV在无通讯区域内能够按照预设步骤自主完成作业。

子流程编写：子流程中增加AGV在无通讯状态下进入作业站台装卸货等特殊流程。当主流程中调用了这些子流程时，运用指令控制AGV移动到站台进行作业，指令执行完成后不立即查询车辆状态，而是直接结束子流程，待进入正常装卸货子流程后再统一查询车辆状态。这样的设计减少了通讯交互次数，提高了作业效率。

（2）路径规划

AGV路径（地图）是根据AGV实际运行环境设计、规划的行驶路径，是AGV最大的信息来源，为AGV的行驶提供了几乎所有的静态数据。这些数据大多数是AGV控制的目标值，即理想值。通常会被存储在AGV的车载控制器中，导航的实时数据与地图数据的偏差值，就是控制AGV自动行驶的依据。路径（地图）的基本要素包括：“点（Point）”和“段（Segment）”，其中“点”提供了AGV的理想位置和航向；“段”是指两点之间的行驶线路，规定了AGV行驶的轨迹、速度、距离等[1]。无通讯作业模式的路径规划总结为图1。

图1 无通讯作业路径规划

站台和点、段规划：在无通讯区域的站台与前站台之间，仅规划一个进入站台的后退段和一个退出站台的前进段。其中，进入站台的后退段勾选“柔性段”（Flexible），设置如图2所示。通过与单机程序配合，实现后退过程中载货开关触发后AGV立即停止并执行装货动作，从而确保AGV在无通讯状态下也能顺利完成装货任务。在运用无通讯作业模式的项目中规划的站台和点段如图3所示。

图2 柔性段设置

图3 站台和点段规划

通讯点规划：取消无通讯区域内点的“通讯点”属性勾选，同时合理选择AGV进入和离开无通讯作业路径的关键点位，避免因交通信息传输导致主路径阻塞。在项目实施过程中选择通讯点的案例如图4所示。

图4 路径:通讯点

站台属性设置：详细配置无通讯作业区域内站台的进入段、退出段及操作码，为AGV在该区域的作业提供准确的路径和操作指引。

交通管理：利用“簇”的概念进行交通管理，即将段和点归为一组，将其视为一个整体来处理交通阻塞问题。通过合理规划“簇”，限制每个无通讯区域仅允许一台AGV进入，确保AGV完成装卸货后能够顺利移出，避免区域内及对主通道造成交通拥堵。如图5所示，每个房间以及房间外的部分路径规划了“簇”，当AGV1在“簇”2中作业时，如果AGV2也要到“簇”2中作业，此时交通管理会控制AGV2在“簇”2包含的区域外等待，直至AGV1移出此区域时AGV2才能进入作业；如果此时AGV2到“簇”1或“簇”3中作业则不会受到交通管制。

图5“簇”的规划

“簇”分为占用型、位置型和确认点型三种类型，各类型具有不同的车辆判断标准。

对于占用型簇，当“簇”包含的任何一个段或点被分配给某台AGV时，“簇”即被此台AGV占用，无论这台AGV是否已经移动到“簇”中，其他AGV都不能再进入此“簇”所包含的区域。如图5所示，当AGV1和AGV2都要进入“簇”3中作业，此时系统将“簇”3中的点或段分配给AGV2，AGV1将受到交通管制，在“簇”外等待。

对于位置型簇，只有AGV移动到“簇”中，占用其中的段（移动）或点（停止）时，此“簇”才被占用。如图5所示，当AGV1和AGV2都要进入“簇”3中作业，先进入的AGV占用此“簇”。

对于确认点型簇，只有分配给AGV的最后一个段的终点在此“簇”中时，此“簇”才被占用。如图5所示，AGV2要到“簇”3中作业，需要途经“簇”2包含的区域，系统给AGV 2分配的最后一个段的终点不在“簇”2中，此时AGV2可以继续移动，不受交通管制。

三

无通讯作业模式在泸州某项目中的应用

1.场景介绍

泸州某项目采用某国产AP（无线基站），AP布置在通道上，现场网络布置图如6所示。AGV在通道运行时通讯正常，但当AGV进入房间后，由于建筑墙体和门对信号的屏蔽和衰减作用，会出现断网现象。该项目现场共有552个房间，现场路径规划图如图7所示。若按照路径区域通讯全覆盖的设计要求，每两个房间需布置一个AP（位于两房间中间，两根馈线分别接入两个房间），经计算至少需增加220个AP，这将导致通讯成本大幅增加，严重影响项目的经济性。

图6 泸州某项目网络布置图

图7 泸州某项目路径规划图

2.技术运用与结果

在该项目中应用无通讯作业技术后，抽取5个工作日记录无通讯作业任务执行情况，如图8所示。统计数据显示，5个工作日每天任务正常完成率分别约为97.87%、98.03%、97.51%、97.28%、97.87%，平均任务正常完成率达97.71%。这表明无通讯作业模式在实际应用中具有较高的可靠性，能够满足项目的作业需求。

图8 无通讯作业任务执行统

该技术的成功应用，直接节约AP数量220个。按每个AP平均市场价3000 元计算，节省器件成本约66万元；同时，减少了220个AP电缆桥架布线施工及网线、电源材料等费用约20万元，显著降低了项目的通讯成本。

四

无通讯作业模式在其他项目中的应用案例

除泸州项目外，无通讯作业模式还在重庆某项目、宿迁某项目、淮安某项目中得到成功运用和实践。

在重庆某项目中，由于现场AGV在地面和地下两个区域运行，在地下运行的AGV需要进入钢平台下方装卸货，现场金属设备较多对无线信号产生强烈干扰。采用无通讯作业模式后，现场只使用一个无线AP，任务正常完成率达到 98.5%，有效解决了通讯难题，降低了成本，项目路径规划图如图9所示。

图9 重庆某项目路径规划

在宿迁某项目中，AGV运行区域面积大且一个系统中包含4栋楼，每栋楼又有多个楼层及房间，此项目共计房间288间。若采用传统通讯模式，网络建设成本极高。应用无通讯作业模式后，每两个房间可节约1个AP，AP数量由235个减至91个，节约通讯成本约200余万元，充分验证了该模式的可靠性和实用性。整个项目的路径规划图呈现至图10。由于项目包含多栋楼以及多个楼层，无法在一张图标注AP位置，本文只将2。

图10 宿迁某项目路径规划

图11 宿迁某项目2

在淮安某项目中，AGV运行区域包含7栋楼，每栋楼分为5层，楼与楼之间通过连廊连接，共计1556个房间。此项目系统包含78台AGV，目前正在安装调试中，其中1~7号楼的一层已完成调试，路径规划图呈现至图12。一层采用传统无线通讯需要布置约270个AP，应用无通讯作业模式后，AP数量减至49个，现场网络配置如图13所示。此项目全部完成安装调试，预计可节约通讯成本约253万元同时缩短项目安装调试周期约90天。该模式将在复杂系统中得到进一步验证。

图12 淮安某项目一层路径规划

图13 淮安某项目一层网络布置图

五

无通讯作业模式的技术优势与潜在风险分析

1.技术优势

在工业自动化领域，AGV系统的革新性突破正重塑着智能物流的发展格局，无通讯作业模式在成本、稳定性和效率等方面具有明显优势，更适合在复杂环境下的 AGV 系统应用，为企业智能化升级提供全新解决方案。

成本效益显著：通过减少无线基站、交换机及网线等设备的使用数量，大幅降低了AGV系统的通讯硬件成本。同时，减少了相关设备的安装、维护工作量，进一步降低了运营成本。

环境适应性强：有效解决了因现场复杂环境导致的网络覆盖难题，即使在信号干扰严重的区域，AGV也能正常作业，提高了系统的稳定性和可靠性。

作业效率提升：无通讯作业模式减少了AGV与上位系统之间的通讯交互次数，避免了因通讯延迟或中断导致的作业等待时间，提高了AGV的作业效率。

为更直观地体现无通讯作业模式的优势，将其与传统通讯模式从多个维度进行对比分析呈现为表1。

表1 与传统通讯模式对比分析

2.潜在风险及应对措施

在项目实施过程中，无通讯作业模式在实际运用中也暴露出任务执行异常、路径规划偏差等潜在风险，经系统性分析采取了针对性措施，规避了相应风险。

任务执行异常风险：在无通讯状态下，若AGV遇到突发故障或异常情况，无法及时向上位系统汇报，可能导致任务执行失败。我们通过在AGV单机程序中增加故障自检和应急处理机制，当检测到异常时，AGV自动采取安全停机、报警等措施，并在返回通讯区域后及时上报故障信息的方法规避此类风险。

路径规划偏差风险：若路径规划不合理，可能导致AGV在无通讯区域内出现碰撞、迷路等问题。我们在项目实施前，利用仿真软件对无通讯区域的路径进行模拟测试，优化路径规划方案有效地避免了路径规划偏差的风险。

六

结语

基于现场应用环境与成本管控需求，通过科学合理的任务流程设计、路径规划及交通管理，成功实现了AGV系统的无通讯作业模式，并在多个实际项目中得到有效应用和验证。该模式在保证 AGV正常执行任务的前提下，大幅降低了通讯成本，具有显著的技术优势和经济效益。随着 AGV技术的不断发展和新应用场景的持续涌现，无通讯作业模式有望得到更广泛的应用与发展，为AGV系统的优化和推广提供新的思路与方向。未来，可进一步探索该模式与人工智能、物联网等技术的融合，提升AGV系统的智能化水平和自主决策能力，以适应更加复杂多变的应用场景。

参考文献:

[1] 杨文华.《AGV探索与实践-我与AGV》.云南科技出版社.2023.09.

———— 物流技术与应用融媒 ————

编辑、排版：王茜

本文内容源自

欢迎文末分享、点赞、在看！转载请联系后台。

广告宣传