重载移动机器人未来将会有更大发展潜力

《2021重载移动机器人行业发展蓝皮书》将于4月28日在海口举行的《2021智慧港口建设暨户外重载移动机器人及无人驾驶应用拓展峰会》上正式发布！ 重载型移动机器人，是一种以电池或内燃机作为动力、配备大功率电机、减速机及万向驱动轮实现灵活运行，具有车速调节、升降补偿、车辆制动、全方位转向、自由路径规划、自动引导、在线快速充电、多车编组联动等功能， 同时可被集中调度管理的智能车辆。其工作流程是由人工手动或自动将货物或工件装载在移动机器人上，自动行走到指定地点，再将货物或工件卸下来的移动运输工具，可以应用在许多固定的或不固定的运输场合。

入局企业不断增多一般移动机器人的负载都在2吨以内，2吨-10吨为偏重载型，重载型移动机器人的装载能力一般为 10 吨以上。根据用户需求，动力和执行机构形式、车辆长度、宽度、提升高度、驱动能力、续航里程等性能参数均可按需设计。 重载式AGV以大尺寸、高承载为特征，在一些重型机械厂、还有铁路交通、特种行业、港口机场、大型电压器厂、重型汽车制造厂等等这些场所都需要大型吨位的AGV来满足。近两年，随着重载AGV应用领域的扩大，进入这一领域的企业也在不断增多。

企业	相关产品情况	主要应用行业
新松机器人	新松为新加坡港打造的重载AGV额定负载高达 65 吨，定位精度 ±5cm，最大运行速度 7m/s，制动距离小于 13m。	大型罐体生产线制造、商用车总装线、乘用车冲压车间物流搬运。
机科发展股份有限公司	磁导跟激光导引为主，设计最大吨位达60T。	印钞造币、轮胎及军工领域
北京特种机械研究所	AGV以麦克纳姆轮产品为主，根据需求可定制50吨重载AGV。	航空航天、轨道车辆、电力制造、核工业
东风专用设备	潜伏式举升移载AGV载重达10吨，采用4舵轮驱动，满载最大行走速度达20m/min。	汽车行业
国自机器人	相关产品采用激光导航/磁条/二维码/纹理导航等导航方式，负载能力可达10T-30T。	工程机械、汽车、轨道交通、军工等
临工智科	2015年开始开发重载型产品，以复合导航及此导航产品为主，明星产品DL100载重达10吨以上。	车辆、机械零部件、重工业
航天思尔特	2014年推出首台重载全向AGV，承重高达10吨，采用先进的全方位驱动模式	重工业
三丰机器人	装载能力10T-200T，可按客户需求设计，引导精度：±10mm。	工程机械、汽车、高铁
CSG华晓	CSG华晓自主研发的华麟B系B2MP-10T承载能力高达15T，拥有双向行走可横移功能，可以极低速运行（0.8m/min），同时该产品具备多重安全监测和防护。	汽车、大型机械厂
上海汇聚	利用麦克纳姆轮实现零回转半径、侧移、全方位无死角任意漂移，可以设计定制10吨-50吨载重的平台。	航天航空军工、轨道交通、风电叶片转运、电力行业、精密铸造、物流仓储叉车AGV等
华晟智能	华晟智能重载AGV，采用激光与惯导组合的导航形式，在实际应用中可根据用户需求定制各种个性化方案。	工厂大型物料搬运
驰众机器人	最大载重达200吨，具备举升能力，举升行程达200mm，4个驱动单元实现全向行走，爬坡能力不低于5%，最大行走速度可达25m/min。	汽车制造、轨道交通、重型工业
恺韵来	产品以磁导航为主，重型承载式AGV产品系列已经推出负载100吨的智能搬运AGV	重型机械厂、重型汽车厂
天津朗誉	载重达200T，拥有伺服控制、无线通讯、同步液压、电量检测、车身自平衡、安全防护、智能调度、故障自诊断等“八大系统优势”。	航天、军工、风电
昆船智能装备	以我国自主研发的北斗定位系统为导航方式，可满足多种大吨位定制化需求。	飞机、机车、港口码头
振华重工	多为自用，载重20-50吨产品均可定制。此前产品均以此导航为主，后逐渐采用配备卫星导航定位、激光雷达SLAM、视觉SLAM等多传感器融合定位技术	港口码头
蓬翔汽车	能够根据客户需求提供自动辊道，装顶升机构、加装厢体、高速、高精度等多种形式的重载AGV解决方案	物流基地、机械制造、矿山运输、航空航天

表：国内主要重载AGV厂商（资料来源于新战略移动机器人研究所） 从上表中可以看出，国内目前已有一批企业相继开发了重载型移动机器人，但细看之下可以发现，从新松、机科到振华重工，重型移动机器人开发厂商以老牌的AGV企业和大型机械设备厂商为主，新兴企业相对较少。

技术难度是一方面原因，相对于一般移动机器人言，重载型产品面临更高的技术条件和配套支持，主要体现在以下几方面：

1） 承载及驱动系统设计技术为了确保移动机器人的可控性及灵活性，机器人的承载轮数量尽量减少，以方便转向及控制。而承载轮数量的减少会带来三个方面的问题，一是对轮胎承载能力、车辆承重桥系统提出了更高要求；二是使得移动机器人轮胎对路面的压强大幅提高；三是驱动及转向系统设计变得更加复杂。

2） 控制技术在低速轻载移动机器人系统中，一般将移动机器人系统的运动学方程及动力学方程通过一定的假设进行简化，便可实现整个系统的稳定、可靠控制 。而重载移动机器人在空载及重载两种状态时质量变化巨大、质心位置常会发生很大偏移，进而影响行走系统附着力的变化，这三个参数变化在实际工作中处于不可测状态，导致转向参数及控制参数的不确定性。因此，重载移动机器人如何保证高速运行时的轨迹跟踪精度、操控稳定性及行驶平顺性，一直是行业研究的重点。3）安全系统设计技术安全性研究在移动机器人领域已经成为了研发热点，而重载移动机器人自身质量大，所承载的被搬运构件质量更大，两者累加导致其在高速运行时的惯量极大， 发生安全事故造成的损失难以估量。因此对其安全防护系统提出了更高要求。

3）定位、导航技术重载移动机器人一般车体较大，对自身姿态误差敏感，运动学方程更复杂，而重载高速运行过程中必须要兼顾动力学模型的准确性，使得重载移动机器人的控制难度大幅提高。 技术之外，重载移动机器人的市场准入门槛相对也较高，重型移动机器人的主要应用领域集中在港口码头、铁路交通以及一些特种行业，这些行业对于设备的选择非常严谨的，一般企业要想进入难度很大。尤其是港口码头领域，基本上被大型机械厂商所垄断。 不过尽管进入门槛较高，但还是有越来越多的企业开始进入到重载移动机器人这一领域，除了意在拓宽自身产品线之外，最大的原因还在于，相较于一般产品，重载型的利润会更高，在利润驱使下，企业想要进入也不足为奇。

未来方向——柔性、智能、高负载在入局企业不断增多的同时，重载移动机器人发展也在不断加速。 此前的重载移动机器人多以磁导航为主，在大型机械设备生产等室内场景的应用中，重载移动机器人通过在地面铺设磁条，测量路径上的磁场信号来获取车辆自身相对于目标跟踪路径之间的位置偏差，从而实现车辆的控制及导航。在港口码头等室外应用场景，大部分通过铺设磁钉来实现重载机器人的定位导航，不过受港口环境高度动态变化影响， 港口重载移动机器人要和大型机械进行互动并融入码头的生产业务流程，单靠一种传感器无法实现精准定位，因此，一般会采用混合导航的方式来弥补单一导航技术的不足，磁钉加惯导相结合的导航方式应用的最为普遍。

磁导航的优势是性价比高且安装方便，且不会受到光照、天气或其他障碍物的影响；不过磁导航的劣势也很明显，柔性化程度过低，需要对地面进行改造，路线也较为固定，不易变更。而近几年，伴随着技术的不断发展，重载型移动机器人的导航方式也日益丰富，激光、视觉、卫星定位等更多的导航解决方案开始逐渐应用。国自机器人基于其在激光导航产品的丰富积累，推出了基于激光导航的重载移动机器人产品。2019年，在粤港澳大湾区首个全自动化码头广州港南沙四期工程中，振华重工为其打造了新一代重载移动机器人采用卫星导航定位、激光雷达SLAM、视觉SLAM等多传感器融合定位技术，更加灵活智能。当前，越来越多的重载移动机器人厂家都在探索各导航方式的融合应用。

导航方式	优点	缺点
固定路径导航	磁导航	定位精确，不受光照、天气等影响。	需要对地面进行改造，灵活性不高。
自主导航	激光导航	能灵活规划路径、定位准确。	容易受降雨等天气等影响，成本过高。
视觉导航	路径规划灵活，成本低，可提取语义信息。	算法技术开发难度高，受光照、污损影响大。
卫星定位系统	GNSS	可提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位。	GNSS定位依赖于空间卫星，首次定位反应较慢。
RTK技术	定位精度可精确到1-2厘米。	依赖于卫星定位系统作为接收配置来实现定位。
辅助导航	惯导	不依赖于外部信息，数据更新率高、连续性好、噪点低、短期精度和稳定性高。	定位误差会随时间而增大，数据的长期精度较低，而且无法获取时间信息。
超声波等	高分辨率，抗干扰强，可直接测量距离和速度信息适用于避障。	难以实现真正的全天候探测，器件昂贵。

表：重载移动机器人各类导航方式

导航技术之外，在负载方面，重载移动机器人也在不断突破。2018年，驰众经过7年研发攻关，推出了一款“200吨重载AGV”；2020年8月，国内首台、达国际先进水平的240T重载AGV在朗誉科技研制成功。

总体而言，从技术发展角度看，未来重载移动机器人将朝着更加灵活智能的方向发展，同时将不断挑战更大的单车载荷能力，甚至将发展出 500 吨级的型号，并将对多车编组运行方式进行深入探索，以满足对特殊外形尺寸、特大载荷等应用的需求。同时，对每一个市场细分领域的需求将做深、做足，发展出满足特定需求的细分型号。 在技术不断发展的基础上，未来，对于核心器件的研发和量产，提高自主研发技术的占比，也将是未来国内重载移动机器人企业的发展必由之路，包括：大功率电机、减速机、运动控制器等核心器件的设计和制造，将是打破进口垄断，降低采购成本，从而提高国产产品竞争力的有效手段。

事实上，重载移动机器人不断创新的背后，也得益于应用市场的不断扩大。港口、机场、飞机制造、铁路机车检修及制造、造纸印刷等这些重型作业，原来主要由重卡、集装箱、龙门吊和大量人力来完成， 现如今也尝试了技术创新，通过引入重载移动机器人替代了原始、粗放的作业模式。机器换人不仅解决了许多流程中的高危隐患，也在人力成本和信息化成本上大幅节约，整体迈入自动化、信息化、智能化的运营模式，而不断扩大的市场需求也在推动重载移动机器人技术的不断迭代更新，只要市场的需求量足够大，企业的研发投入也会不断加大，技术的发展速度也会越来越快。重载移动机器人，未来将会有更大发展潜力和应用推广的领域。

原文标题：10吨级重载移动机器人市场全解析

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责任编辑：haq