Analyse des Anwendungsprinzips, der Vorteile und der Entwicklungstendenz von fahrerlosen Transportfahrzeugen (FTF) in automatisierten stereoskopischen Lagern

1. Anwendungsprinzip: Flexible mobile intelligente Handhabungseinheit

AGV (Automated Guided Vehicle) ermöglicht den automatisierten Warentransport in automatisierten stereoskopischen Lagern durch „Navigationspositionierung – Pfadplanung – Aufgabenausführung“. Seine Kernprinzipien sind wie folgt:

1. Navigationssystem: Die Wegverfolgung wird durch verschiedene Technologien erreicht:

◦ QR-Code-Navigation: Durch Platzieren von QR-Codes auf dem Boden erkennt und lokalisiert das AGV diese über Kameras.

◦ Lasernavigation: Verwendung eines Laserradars zum Scannen von Reflektoren in der Umgebung, Erstellen von Karten und Lokalisieren;

◦ Visuelle Navigation: Kombination von Kameras mit KI-Algorithmen zur Identifizierung von Bodenzeichen oder natürlichen Umgebungsmerkmalen;

◦ Trägheitsnavigation: Aufzeichnung von Bewegungsbahnen durch Gyroskope und Encoder, geeignet für Szenarien über kurze Distanzen.

2. Steuerungssystem: Empfangen von WMS-Anweisungen (Warehouse Management System), Interaktion mit dem Dispatching-System über drahtlose Kommunikation (z. B. 5G, WLAN), dynamische Anpassung der Fahrstrecke und Vermeidung von Hindernissen.

3. Aktuator: Transportieren von Waren durch Ziehen, Tragen, Gabeln usw. Einige AGVs sind mit Roboterarmen ausgestattet, die das Auffüllen von Regalen oder Kommissionieren direkt durchführen können.

2. Kernvorteile: flexible, intelligente und flexible Speicher-„Nervenenden“

1. Hohe Flexibilität zur Anpassung an komplexe Szenarien

◦ Es ist keine feste Spur erforderlich, und der Weg kann entsprechend der Lageraufteilung angepasst werden. Es eignet sich besonders für stereoskopische Lager mit mehreren Spuren und mehreren Ein- und Ausgängen und reduziert die Umbaukosten im Vergleich zu herkömmlichen Förderstrecken um 30 %.

◦ Unterstützt „Plug and Play“, und neue AGVs können schnell an das System angeschlossen werden, um sich an Schwankungen des Geschäftsvolumens anzupassen (z. B. vorübergehende Hinzufügung von Geräten während E-Commerce-Aktionen).

2. Unbemannte und effiziente Zusammenarbeit

◦ 24-Stunden-Dauerbetrieb, kein manuelles Fahren erforderlich, reduzierte Arbeitskosten; mehrere AGVs können über Cluster-Planungsalgorithmen (z. B. Ameisenkolonie-Algorithmen) zusammenarbeiten, um Staus zu vermeiden und die Gesamteffizienz zu verbessern. Beispielsweise arbeiten Hunderte von AGVs im intelligenten Lager von Cainiao synchron, und die Sortiereffizienz ist zehnmal so hoch wie bei manueller Arbeit.

3. Optimierung der Raumnutzung und Sicherheit

◦ Die Fahrzeugkarosserie weist eine kompakte Größe auf (Breite 0,8–1,5 Meter), sodass sie flexibel in engen Fahrspuren pendeln und die Kanalbelegung reduzieren kann. Ausgestattet mit Laserradar, Ultraschallsensoren usw. kann sie Hindernisse in Echtzeit erkennen und dringend bremsen, und die Kollisionsunfallrate liegt nahe Null.

4. Datenbasierte, intelligente Entscheidungsfindung

◦ Optimieren Sie Planungsstrategien durch die Erfassung von Betriebsdaten (wie Energieverbrauch und Wegzeit); Echtzeit-Verbindung mit Staplern, Förderbändern und anderen Geräten, wie etwa AGV, die automatisch an Staplern andocken, um das Andocken der Fracht abzuschließen, wodurch die in den Zwischenverbindungen verbrachte Zeit reduziert wird.

III. Entwicklungstrend: Intelligente, leichte und ökologische technologische Durchbrüche

1. Upgrade der Navigations- und Positionierungstechnologie

◦ Fusionsnavigation: Durch die Kombination von Laser-, Sicht- und Trägheitsnavigation wird die Positionierungsgenauigkeit in komplexen Umgebungen auf ±10 mm verbessert, wodurch eine Anpassung an die dynamischen Änderungen unbemannter Lager (wie z. B. vorübergehendes Stapeln von Waren) möglich ist.

◦ Navigation ohne Logo: Durch die SLAM-Technologie (Simultaneous Localization and Mapping) ist es nicht erforderlich, QR-Codes oder reflektierende Platten anzubringen, was die Bereitstellungskosten senkt und sich für die Umgestaltung alter Lagerhallen eignet.

2. Hohe Geschwindigkeit und leichtes Design

◦ Die Fahrgeschwindigkeit wird von den üblichen 1–2 m/s auf 3–5 m/s erhöht. Durch die leichte Karosserie (aus Kohlefaser) erhöht sich das Ladeleistungsverhältnis (Last/Gewicht) um 50 %, was für den Transport leichter und kleiner Gegenstände wie elektronischer Komponenten und Medikamente geeignet ist.

3. Innovation des Energie- und Lademodus

◦ Einsatz von Festkörperbatterien: Die Batterielebensdauer wird auf 8–10 Stunden verlängert und die Ladeeffizienz um das Dreifache erhöht. Einige AGVs unterstützen das automatische Andocken von Ladestapeln, um „Laden und Losfahren“ zu ermöglichen.

◦ Kabellose Ladetechnologie: Laden durch elektromagnetische Induktion an festen Haltestellen zur Reduzierung mechanischer Kontaktverluste, geeignet für saubere Szenen wie Lebensmittel und Medikamente.

4. Tiefe Integration von KI und Edge Computing

◦ Autonome Entscheidungsfähigkeit: Ausgestattet mit Edge-Computing-Chips und lokaler Verarbeitung von Sensordaten (z. B. Identifizierung beschädigter Waren), verkürzt sich die Reaktionsgeschwindigkeit von Sekunden auf Millisekunden;

◦ Vorausschauende Wartung: Sagen Sie Ausfälle von Motoren, Batterien und anderen Komponenten durch Vibrationssensoren und Temperatursensoren voraus, planen Sie Wartungsarbeiten im Voraus und reduzieren Sie Ausfallzeiten um 40 %.

5. Zusammenarbeit mehrerer Geräte und ökologische Vernetzung

◦ Markenübergreifende Kompatibilität: Durch standardisierte Schnittstellen (wie das von der AGV Alliance entwickelte VDA 5050-Protokoll) wird ein nahtloses Andocken zwischen AGVs verschiedener Hersteller und stereoskopischen Lagersystemen erreicht;

◦ Cloud-Edge-Zusammenarbeit: Die Cloud-Plattform überwacht den Betriebsstatus von Hunderten von AGVs in Echtzeit und passt die Aufgabenzuweisung dynamisch an, beispielsweise durch die automatische Entsendung ungenutzter Geräte zur Unterstützung stark frequentierter Bereiche während des Double Eleven-Zeitraums.

IV. Erweiterung typischer Anwendungsszenarien

• Lagerhaltung im E-Commerce: Beispielsweise werden Amazon Kiva-Roboter (AGVs) mit stereoskopischen Lagern kombiniert, um eine Kommissionierung „von der Ware zum Menschen“ zu erreichen, und die Kommissioniereffizienz wird um 50 % gesteigert;

• Automobilherstellung: AGVs verteilen schwere Teile wie Motoren und Reifen automatisch im Fahrgestellmontageprozess mit einer Positionierungsgenauigkeit von ±5 mm, was den hochpräzisen Docking-Anforderungen der Produktionslinie entspricht;

• Medizinische Kühlkette: Explosionsgeschützte AGVs transportieren Impfstoffe in einer Umgebung von -25 °C und docken über ein Temperaturkontrollsystem an stereoskopische Lagerhäuser an. Die Temperatur- und Feuchtigkeitsdaten während des gesamten Prozesses sind nachvollziehbar.

AGV entwickelt sich vom einzelnen Handhabungsgerät zum „intelligenten Logistikknoten“. Seine technologischen Durchbrüche verbessern nicht nur die flexiblen Betriebsmöglichkeiten automatisierter Lager, sondern fördern auch die Transformation von Lagermodellen von „festen Fließbändern“ zu „dynamischen, flexiblen Netzwerken“ und werden so zum zentralen Bindeglied zwischen intelligenter Fertigung und smarter Logistik.

Zita Jian

25. Juni 2025