叉车在企业的物流系统中扮演着非常重要的角色，是物料搬运设备中的主力军，也是机械化装卸、堆垛和运输的高效率设备。目前，传统叉车市场销量每年数十万台，根据相关数据统计，仅2018年1~10月传统叉车累计销售超50万台。

随着人工智能的飞速发展，AGV叉车以其高效率、低成本在搬运过程中完成客户人性化和多样化需求，已成为未来叉车智能化发展的主方向。然而，目前智能叉车AGV尚处于起步阶段，未来应用和替代的市场空间巨大。根据新战略机器人产业研究所统计，中国市场激光AGV叉车出货量达到1500台，销售规模超过9亿人民币，已连续两年出现45%以上的增长。

深圳怡丰机器人2019年度推出标准定制款“貔貅”叉车机器人，采用激光导航，单舵轮驱动，额定载重1.5T，举升高度1.5m，可叉川字形托盘，最大直线速度1.5m/s，可满足大部分生产需求。

图1 怡丰机器人标准定制款“貔貅”叉车   

优化定位：激光导航与自然导航双重选择 

怡丰机器人的激光导航AGV叉车均采用激光导航技术，分为激光导航和自然导航两种。

激光导航需要布置反光板，激光定位扫描器的原理是利用激光的不发散性和准直性，发射的激光束遇到高反光性反射板后原路返回，实现光源无丢失接收，从而达到精确定位，一般来说它被安装在AGV的顶部，具有抗干扰能力，（怡丰机器人的激光导航通过算法优化，可将激光定位扫描器安放到AGV的低位或者其他部位并保证了其抗干扰能力）。

从反光板相对AGV叉车的位置通过循环三边定位算法计算确定当前AGV叉车的位置坐标和行驶方向，实现定位；

激光导航定位算法采用循环三边定位算法，三边定位的基本原理为：平面上有三个不共线的反光板 A，B，C，和一个未知终端 D（AGV叉车位置），并已测出三个反光板到终端D的距离分别为Ra，Rb，Rc，则以三个反光板坐标为圆心，三反光板到未知终端距离为半径可以画出三个相交的圆，如下图2所示，未知节点坐标即为三圆相交点。

由最小二乘法得

图2 三角定位原理图

自然导航则是通过周边墙面柱子等固定设施通过SLAM算法来计算AGV叉车位姿，实现定位，该方式定位精度高，对现场布置简单，是复杂环境下理想的导航方式。

自然导航定位采用SLAM技术，SLAM（simultaneous localization and mapping）即同步定位与建图，在初始时刻，激光雷达创建的地图中并没有任何的特征。当AGV叉车观测到某特征m时，可以根据AGV叉车的位姿，以及特征在AGV叉车坐标系下的位姿，计算出特征在世界坐标系下的位姿，此时将特征加入到地图中（更新地图）；当AGV叉车位姿改变，再次观测到特征m，可以根据特征在世界坐标系下的位姿和特征在AGV叉车坐标系下的位姿，解算出当前AGV叉车的位姿。当AGV叉车连续运动时，它将观测到更多的特征，根据同样的方法。AGV叉车会把它们加入到地图中，并且根据观测到的信息更新AGV叉车的位姿以及它们的世界坐标。简单的说，SLAM利用观测到的特征计算它们的世界坐标以实现地图创建，同时更新AGV叉车的位姿以实现AGV叉车的定位。 如下图3为自然导航AGV所建地图。

图3  SLAM建图

激光导航的优势

激光导航相较于其他导航方式（如二维码导航、磁条导航等），无需在地面铺设定位设施，后期场地维护方便、费用低。AGV定位精度高（±5mm)，行驶路径可灵活多变，能够适合多种复杂的现场环境，应用范围广，可以实现机台到机台、机台到地面、地面到地面、以及叠放托盘等多种模式，解决不同高度、不同区域多站点间的物料输送。利用计算机技术，无线网络，结合物料管理系统，仓库管理系统，车辆调度管理系统等，实现工厂、仓库管理运行的自动化。大大提高仓库或者行业操作的效率，可以替代传统叉车的所有功能，运行灵活，自动化程度高。

激光导航AGV叉车的优势

除此以外，相对比传统叉车，还具有以下功能：

（1）绿色环保

AGV叉车采用电池提供能源，减少了废气的排放，降低了噪声，更加绿色环保。

（2）安全规范

AGV叉车具具有较完善的安全防护能力，有智能化的交通管理，安全与避碰，多级警示，紧急制动，故障报告等。用于工厂仓库码垛时，使仓储更加规范有序，充分提高空间利用率及运输效率；用于配送物料时，可以减少车间过道作业人员，实现更安全绿色的工厂生产。另外，其运载能力强可以直接叉取物料托盘进行运输，转弯时自动减速且有自动识别障碍物并及时停止等功能，行走安全可靠，在工业生产中能代替人做某些单调、频繁、劳动强度大且重复长时间作业或是危险、恶劣环境下的作业，节省了人力资源，也更多保障了人身安全。

（3）高效便捷

AGV叉车可自动化充电，当AGV小车的电量过低或者比较空闲时会向系统发出请求指令，请求充电，在系统允许后自动到充电的地方排队充电。这样就不用担心因为没电而作业中断，只要提前设置好了充电值。其工作任务也由系统统一调度控制，只需要输入相关的指令就能很好的完成任务，避免各种错误的发生，可以保证24小时不间断工作。还能够灵活地与各类生产线，装配线，输送线，站台，货架，作业点等有机结合。实现最大限度地缩短物流周转周期，降低物料的周转消耗，实现来料与加工，物流与生产，成品与销售的柔性衔接，最大限度地提高生产系统的工作效率。

（4）经济实惠

人工成本逐年提高，而机器人的采购成本呈逐年下降趋势。怡丰为实现降本增效，推出2019年度标准定制款“貔貅”，也借此来与传统叉车做经济性对比，按照普通叉车每台叉车配备一名司机，不计算每年工资涨幅及其他意外的情况下，做了如下表1的计算。

表1：普通叉车和AGV叉车费用细则（单位：万元）

简单计算后可得分别使用1台、3台、4台、10台叉车时的普通叉车和AGV叉车费用比较折线图如下图5，由图可知，当使用一台叉车时，在第四年，AGV叉车的累计费用已低于普通叉车，使用三台叉车时，到第三年累计费用已十分接近，第四年AGV叉车的累计费用已远低于普通叉车，使用四台及以上时，到第三年AGV叉车的累计费用便已低于普通叉车，越往后可见费用差距越大，AGV叉车的优势越明显。因此出于长远考虑，AGV叉车更经济，更有优势。

图4  AGV叉车经济性评估

通过上述分析对比，AGV叉车的优势显而易见，运用范围也越来越广，不仅在自动化工厂和柔性制造系统（FMS）中作为最重要的一员，还广泛地在机械加工、汽车制造、电子产品装配、造纸、食品加工等行业领域中展现出越来越重要的地位。

为更适应在不同行业的使用，怡丰机器人的激光导航AGV叉车除了“貔貅”叉车外，还有多种系列，分别应用于各种行业，现已有多个叉车项目落地。另外，也可进行个性化定制，在举升高度上现有项目最高可达5.99m，额定载重最大2.0T，举升方式多种多样，主要有堆高式、前移式、平衡重式、托盘式，如下图5所示，能适应更多应用场景，即使是在-26摄氏度左右的室内也可正常工作，不受影响。除购置叉车进行改装，怡丰还与叉车厂家合作，可按需定制产品，缩短了定制周期，降低了成本，还可定制整个物流方案，适应各种场景，应用范围更广泛，给客户提供更全面、更个性化服务。

图5怡丰机器人AGV叉车系列产品