AGV 堆高機如何執行路徑規劃？

在現代物流和工業自動化領域，自動導引車 (AGV) 已經成為一項核心技術。這些自主導引車在簡化物料處理流程、提高效率和減少人為錯誤方面發揮了重要作用。它們能夠在沒有人為干預的情況下完成物料搬運任務，其背後的關鍵技術之一就是路徑規劃。那麼，AGV 叉車是如何實現路徑規劃的呢？

什麼是 AGV 路徑規劃？

簡單來說，路徑規劃是指在包含障礙物（貨架、工作站、其他 AGV）的工作環境中，找出 AGV 從起點（A 點）到終點（B 點）的最佳或無碰撞路徑。有效的路徑規劃可確保 AGV 能夠與周遭環境和諧運作，達到產量最大化及停機時間最短化。

其重要性不言而喻：

• 提高效率：最佳路徑意味著更短的作業時間和更高的吞吐量。
• 確保安全：避免 AGV 之間、AGV 與人或設備之間發生碰撞，確保人、機器和貨物的安全。
• 降低成本：減少不必要的里程、節約能源、延長設備壽命。
• 系統協調：允許多台 AGV 作為一個整體共同工作，以確保整個系統的順暢運作。

AGV 路徑規劃的主要方法

路徑規劃不是一步到位的過程；它通常是一個多層次的動態決策過程。

1.固定軌道路徑規劃

磁條、QR 碼或電磁軌道用於導航。

優點： 穩定可靠，適用於有固定佈局的工廠和倉庫。

缺點：缺乏彈性；改變路徑時，軌道必須重新鋪設。

2.基於地圖的導航路徑規劃

在 LiDAR 和視覺 SLAM 等技術的協助下，AGV 可以建構環境地圖並即時定位。

優點：彈性高、可適應動態環境，並能無軌航行。

缺點：對運算能力和感應器精確度要求高，成本相對較高。

3.全局路徑規劃

這是在任務開始前進行的頂層設計。系統根據已知的靜態全局地圖（包括所有固定障礙區域）為 AGV 計算理論最佳路徑。在整個工廠或倉庫地圖上，AGV 系統會預先計算從起點到終點的全局最佳路徑。

常見演算法：A-Star 演算法、Dijkstra 演算法、快速擴展隨機樹演算法 (RRT)

功能：最佳路徑規劃，適用於大規模任務分配。

4.本地路徑規劃

運轉過程中會進行即時調整，以避免突然出現的障礙或動態干擾。

在實際操作中，難免會遇到全局地圖中沒有的動態障礙物，例如突然出現的工人、臨時放置的托盤或其他移動的 AGV。在這種情況下，就需要進行局部規劃。

常見方法：人工電位場法、動態視窗法。  

特點：提高安全性和適應性，但路徑可能不是全局最佳。

AGV 路徑規劃的實施步驟

完整的路徑規劃流程通常會結合全局規劃與局部規劃，具體步驟如下：

1.需求分析：WMS/MES 問題任務，確定起點、終點、負載能力等。

2.環境建模：使用 SLAM 技術建構工作環境的二維或三維地圖，並在地圖上標示障礙區、可駕駛區、充電站和工作台等關鍵點。

3.全局路徑計算：排程系統使用演算法計算出 AGV 在地圖上的理論最佳路徑。

4.交通管理：系統會檢查路徑是否與其他 AGV 的計劃路徑衝突。如有必要，系統會進行協調（例如，讓 AGV 在節點上稍作等待）或重新規劃路徑。

5.路徑分配：將規劃好的路徑分派給 AGV。

6.本地即時障礙物避開：AGV 在感應器持續掃描環境的同時，沿著路徑前進。偵測到障礙物後，會立即執行障礙物迴避或重新規劃路線。

7.任務執行與回饋：AGV 到達目標點，完成任務，並將其狀態回饋給系統。

哪些因素會影響路徑規劃？

• 環境複雜性：倉庫貨架、通道寬度和堆高機取貨點位置都會影響路線。
• 任務排程：當多個 AGV 同時運作時，必須避免擁塞。
• 安全：在人類與機器共同工作的領域中，必須將安全放在最優先的位置，以確保在人機共存的環境中安全運作。
• 效率最佳化：將空運率和能源消耗降至最低，以提高整體物流效率。

應用案例

AGV 路徑規劃技術應用廣泛。例如，AiTEN Robotics 的無人叉車利用雷射 SLAM 導航和 AI 智慧演算法，在汽車零件、食品加工等情境中實現彈性運輸。系統不僅能自動選擇最佳路線，還能在多車運行時進行智慧避障和路徑優化，大幅提升倉儲和生產效率。

在製造工廠中，AGV 通常用來在不同的工作站之間運送原料、在製品和製成品。透過採用先進的路徑規劃演算法，AGV 可以在複雜的工廠佈局中導航、避開障礙物和其他 AGV，並迅速且有效率地運送材料和產品。

在物流和倉儲產業中，AGV 在庫存管理、訂單履行和運輸方面扮演著重要的角色。AGV 可以編程在倉庫內導航、拾取和運輸貨盤，甚至裝卸貨物。透過最佳化路徑規劃，AGV 可在倉庫內有效率地移動，減少不必要的行程，並提高訂單處理速度。

總結

AGV 的路徑規劃是物流自動化的核心元件，範圍從固定軌跡到智慧導航，從全局規劃到即時避障。不同的技術選擇決定了系統的適用場景和效率水平。隨著人工智能和傳感器技術的不斷發展，AGV路徑規劃將日益智能化，為工廠和倉庫的自動化升級提供了堅實的基礎。

選擇合適的路徑規劃解決方案，需要綜合考慮業務方案的靈活性要求、環境複雜性和投資預算。了解基本原理將有助於企業更好地設計和實施 AGV 系統，真正發揮智慧物流的潛力。

關於 AiTEN Robotics

作為一家專注於智慧物流解決方案的公司，AiTEN Robotics始終以 「智慧工廠 」為核心，將技術創新與產業需求深度融合。目前已為全球 200 多家製造業客戶提供全方位服務：利用全系列的物料搬運機器人產品組合，覆蓋多樣化的物料搬運情境，開發出業界等級的智慧排程系統，實現多設備之間的高效協同。通過橫跨售前規劃、部署實施到運營優化的全生命周期服務體系，賦能企業實現物流智慧化轉型，持續推動製造業的數位升級和優質發展。

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