《2021過載移動機器人行業發展藍皮書》將於6月22日在深圳正式釋出！
文｜彭晴
過載型移動機器人，是一種以電池或內燃機作為動力、配備大功率電機、減速機及萬向驅動輪實現靈活執行，具有車速調節、升降補償、車輛制動、全方位轉向、自由路徑規劃、自動引導、線上快速充電、多車編組聯動等功能， 同時可被集中排程管理的智慧車輛。其工作流程是由人工手動或自動將貨物或工件裝載在移動機器人上，自動行走到指定地點，再將貨物或工件卸下來的移動運輸工具，可以應用在許多固定的或不固定的運輸場合。
入局企業不斷增多
一般移動機器人的負載都在2噸以內，2噸-10噸為偏過載型，過載型移動機器人的裝載能力一般為 10 噸以上。
根據使用者需求，動力和執行機構形式、車輛長度、寬度、提升高度、驅動能力、續航里程等效能引數均可按需設計。
過載式AGV以大尺寸、高承載為特徵，在一些重型機械廠、還有鐵路交通、特種行業、港口機場、大型電壓器廠、重型汽車製造廠等等這些場所都需要大型噸位的AGV來滿足。近兩年，隨著過載AGV應用領域的擴大，進入這一領域的企業也在不斷增多。
表：國內主要過載AGV廠商（資料來源於新戰略移動機器人研究所）
從上表中可以看出，國內目前已有一批企業相繼開發了過載型移動機器人，但細看之下可以發現，從新松、機科到振華重工，重型移動機器人開發廠商以老牌的AGV企業和大型機械裝置廠商為主，新興企業相對較少。
技術難度是一方面原因，相對於一般移動機器人言，過載型產品面臨更高的技術條件和配套支援，主要體現在以下幾方面：
1） 承載及驅動系統設計技術
為了確保移動機器人的可控性及靈活性，機器人的承載輪數量儘量減少，以方便轉向及控制。而承載輪數量的減少會帶來三個方面的問題，一是對輪胎承載能力、車輛承重橋系統提出了更高要求；二是使得移動機器人輪胎對路面的壓強大幅提高；三是驅動及轉向系統設計變得更加複雜。
2） 控制技術
在低速輕載移動機器人系統中，一般將移動機器人系統的運動學方程及動力學方程透過一定的假設進行簡化，便可實現整個系統的穩定、可靠控制 。而過載移動機器人在空載及過載兩種狀態時質量變化巨大、質心位置常會發生很大偏移，進而影響行走系統附著力的變化，這三個引數變化在實際工作中處於不可測狀態，導致轉向引數及控制引數的不確定性。因此，過載移動機器人如何保證高速執行時的軌跡跟蹤精度、操控穩定性及行駛平順性，一直是行業研究的重點。
3）安全系統設計技術
安全性研究在移動機器人領域已經成為了研發熱點，而過載移動機器人自身質量大，所承載的被搬運構件質量更大，兩者累加導致其在高速執行時的慣量極大， 發生安全事故造成的損失難以估量。因此對其安全防護系統提出了更高要求。
3）定位、導航技術
過載移動機器人一般車體較大，對自身姿態誤差敏感，運動學方程更復雜，而過載高速執行過程中必須要兼顧動力學模型的準確性，使得過載移動機器人的控制難度大幅提高。
技術之外，過載移動機器人的市場準入門檻相對也較高，重型移動機器人的主要應用領域集中在港口碼頭、鐵路交通以及一些特種行業，這些行業對於裝置的選擇非常嚴謹的，一般企業要想進入難度很大。尤其是港口碼頭領域，基本上被大型機械廠商所壟斷。
不過儘管進入門檻較高，但還是有越來越多的企業開始進入到過載移動機器人這一領域，除了意在拓寬自身產品線之外，最大的原因還在於，相較於一般產品，過載型的利潤會更高，在利潤驅使下，企業想要進入也不足為奇。
未來方向——柔性、智慧、高負載
在入局企業不斷增多的同時，過載移動機器人發展也在不斷加速。
此前的過載移動機器人多以磁導航為主，在大型機械裝置生產等室內場景的應用中，過載移動機器人透過在地面鋪設磁條，測量路徑上的磁場訊號來獲取車輛自身相對於目標跟蹤路徑之間的位置偏差，從而實現車輛的控制及導航。在港口碼頭等室外應用場景，大部分透過鋪設磁釘來實現過載機器人的定位導航，不過受港口環境高度動態變化影響， 港口過載移動機器人要和大型機械進行互動並融入碼頭的生產業務流程，單靠一種感測器無法實現精準定位，因此，一般會採用混合導航的方式來彌補單一導航技術的不足，磁釘加慣導相結合的導航方式應用的最為普遍。
磁導航的優勢是價效比高且安裝方便，且不會受到光照、天氣或其他障礙物的影響；不過磁導航的劣勢也很明顯，柔性化程度過低，需要對地面進行改造，路線也較為固定，不易變更。
而近幾年，伴隨著技術的不斷髮展，過載型移動機器人的導航方式也日益豐富，鐳射、視覺、衛星定位等更多的導航解決方案開始逐漸應用。
國自機器人基於其在鐳射導航產品的豐富積累，推出了基於鐳射導航的過載移動機器人產品。2019年，在粵港澳大灣區首個全自動化碼頭廣州港南沙四期工程中，振華重工為其打造了新一代過載移動機器人採用衛星導航定位、鐳射雷達SLAM、視覺SLAM等多感測器融合定位技術，更加靈活智慧。當前，越來越多的過載移動機器人廠家都在探索各導航方式的融合應用。
表：過載移動機器人各類導航方式
導航技術之外，在負載方面，過載移動機器人也在不斷突破。
2018年，馳眾經過7年研發攻關，推出了一款“200噸過載AGV”；2020年8月，國內首臺、達國際先進水平的240T過載AGV在朗譽科技研製成功。
總體而言，從技術發展角度看，未來過載移動機器人將朝著更加靈活智慧的方向發展，同時將不斷挑戰更大的單車載荷能力
，甚至將發展出 500 噸級的型號，並將對多車編組執行方式進行深入探索，以滿足對特殊外形尺寸、特大載荷等應用的需求。同時，對每一個市場細分領域的需求將做深、做足，發展出滿足特定需求的細分型號。
在技術不斷髮展的基礎上，未來，對於核心器件的研發和量產，提高自主研發技術的佔比，也將是未來國內過載移動機器人企業的發展必由之路，包括：大功率電機、減速機、運動控制器等核心器件的設計和製造，將是打破進口壟斷，降低採購成本，從而提高國產產品競爭力的有效手段。
事實上，過載移動機器人不斷創新的背後，也得益於應用市場的不斷擴大。港口、機場、飛機制造、鐵路機車檢修及製造、造紙印刷等這些重型作業，原來主要由重卡、集裝箱、龍門吊和大量人力來完成， 現如今也嘗試了技術創新，透過引入過載移動機器人替代了原始、粗放的作業模式。機器換人不僅解決了許多流程中的高危隱患，也在人力成本和資訊化成本上大幅節約，整體邁入自動化、資訊化、智慧化的運營模式，而不斷擴大的市場需求也在推動過載移動機器人技術的不斷迭代更新，只要市場的需求量足夠大，企業的研發投入也會不斷加大，技術的發展速度也會越來越快。過載移動機器人，未來將會有更大發展潛力和應用推廣的領域。
為了深度解析過載移動機器人技術發展及市場應用現狀，由中國移動機器人產業聯盟主編，新松機器人、機科發展、北京特種機械研究所、東風專用裝置、CSG華曉、航天思爾特、國自機器人、匯聚自動化、天津朗譽、馳眾機器人、無錫愷韻來、三豐機器人、華晟智慧、臨工智科等企業聯合參編的
《2021過載移動機器人行業發展藍皮書》
將於
6月22日
在深圳舉行的
《2021功能型低速無人車產業技術發展峰會》
上正式釋出，敬請關注！
