B 02 / 基础知识 · 第 2 篇 / 共 6 篇

通用 AGV/AMR 的结构与核心技术

九大核心模块——把 AGV/AMR 想象成一个人

硬件模块组成

理解每个模块的作用，是维修时快速定位故障部位的基础

1车体结构（骨架）Chassis / Body

2 项

作用

AGV/AMR 的"骨架"，承载所有其他部件，决定了负载能力和基本外形。

组成

金属（钢材/铝合金）焊接或组装结构，需有足够强度和刚性。设计时需考虑重心分布和整体稳定性。

2驱动单元（腿脚）Drive Unit

4 项

驱动轮 / 舵轮

常见方案：差速驱动（2个独立驱动轮）、单/双舵轮驱动、麦克纳姆轮（全向移动）等。不同方案决定了车辆的运动特性和转向方式。

电机

常用伺服电机、步进电机或直流无刷电机，提供行走动力。

减速器

匹配电机输出扭矩与转速，使电机能在合理的工作区间运行。

编码器（重要！）

安装在电机或车轮上，测量速度和行驶距离，为导航定位提供里程计反馈。编码器故障会直接导致定位失准。

3导航定位模块（眼睛+小脑）Navigation & Positioning

2 组

AGV 常用导航方式

磁导航传感器：读取地面磁条/磁钉。
二维码阅读器：读取地面二维码，定位与路径指引。
激光扫描仪 + 反光板（LGV）：通过三角定位法确定位姿，精度高但需预设反光板。

AMR 常用导航方式（SLAM 为核心）

LIDAR + SLAM：无需反光板，感知自然环境特征进行定位。
视觉传感器（VSLAM）：2D/3D 相机，视觉定位或辅助 SLAM。
IMU（惯性测量单元）：测量加速度和角速度，LIDAR 信号不佳时辅助定位。
多传感器融合：综合 LIDAR、IMU、编码器、视觉，提高定位鲁棒性。

4感知与避障模块Perception & Obstacle Avoidance

4 项

安全激光雷达（Safety LIDAR）⭐ 核心安全传感器

通常是 2D 安全激光，可设置减速区和停止区。窗口污损是导致误停和安全区失效的主要原因，必须定期清洁。

3D 相机 / 深度相机

感知三维空间障碍物，尤其对悬空障碍物、低矮障碍物有较好检测能力。

超声波传感器

辅助探测近距离障碍物，成本较低，作为安全系统的补充。

安全触边 / 碰撞传感器

物理接触式，作为最后一道防线。触边受损或卡滞会导致安全功能失效，是严重安全隐患。

5控制系统（大脑）Control System

3 项

主控制器（IPC/嵌入式/PLC）

通常为工业 PC 或嵌入式计算机，运行 Linux 系统和 ROS（机器人操作系统）。执行导航算法、路径规划和运动控制。

运动控制器

专门负责电机驱动控制，接收主控指令，实现精确的速度和位置控制。

I/O 模块

连接各类传感器和执行器，是控制系统与外部硬件交互的接口。

6能源系统（心脏）Power System

3 项

电池

主流采用锂电池（磷酸铁锂）：能量密度高、寿命长。铅酸电池成本低但笨重、寿命短，已逐渐被替代。

BMS（电池管理系统）

监控电池电压、电流、温度，负责充放电管理、均衡和保护。BMS 是电池安全的守护者，其报警信息是诊断电池问题的第一手资料。

充电接口 / 装置

三种方式：手动插拔充电、自动接触式充电（充电桩/充电排）、无线充电。自动充电需要定期检查充电触点的清洁和磨损情况。

7执行机构（双手）Actuator / Payload Interface

按机型而定

各机型对应执行机构

潜伏式：顶升机构（丝杠/液压）。
叉取式：货叉、门架、升降油缸/电机。
辊筒/皮带式：辊筒、皮带及驱动电机。
牵引式：牵引销、挂钩。
复合机器人：机器人手臂及控制器。

提示

执行机构通常配备传感器检测货物状态（有无货物、是否到位），这些传感器的状态也是日常检查的重点。

8人机交互模块（HMI）Human-Machine Interface

4 项

状态指示灯

显示运行、故障、充电等状态。颜色含义（红/黄/绿/蓝）是快速判断设备状态的第一步，见 B06 声光报警篇。

声音报警器 / 蜂鸣器

用于提示和警告，与指示灯配合传递设备状态信息。

显示屏 / 触摸屏

显示详细信息，支持参数设置和故障诊断，通常在维护或调试时使用。

操作按钮

包含急停按钮（最重要！）、启动/复位按钮。急停按钮是人工安全的最后防线。

9通信模块Communication Module

2 项

主要通信方式：Wi-Fi

与 FMS（车队管理系统）、WMS（仓库管理系统）、MES（制造执行系统）进行无线通信。支持 802.11 a/b/g/n/ac 等协议。稳定的 Wi-Fi 覆盖是 AGV/AMR 可靠运行的基础保障。

其他通信方式

蓝牙用于近距离配置调试；部分场景开始探索 5G 技术，提供更低延时和更高可靠性。

六大核心关键技术

支撑硬件协同工作的软件与算法基础

理解这些技术有助于在故障诊断时判断问题出在哪个"技术层面"

导航定位技术

AGV：磁导、二维码、LGV（激光三角）。AMR：LIDAR SLAM、VSLAM、多传感器融合（卡尔曼滤波）。

路径规划技术

全局规划：A*、D*、RRT 算法，规划起止最优路径。局部避障：DWA、TEB 算法，实时绕过动态障碍。

运动控制技术

PID 控制是底层基础，精确控制电机速度与位置。轨迹跟踪需考虑车辆运动学和动力学模型。

感知与环境理解

障碍物检测与识别（位置、大小、速度）；传感器融合提高感知准确性；3D 环境重建（高级应用）。

多机协作与调度（FMS）

任务分配、交通管理/路径协调（防死锁）、实时状态监控。FMS 是整个车队的"调度中心"。

安全技术

符合 ISO 3691-4 标准；安全区域划分（减速区/停止区）；紧急停车机制；功能安全（SIL 等级）设计。

师傅说

你能把AGV/AMR想象成一个人——骨架、腿脚、眼睛、大脑、心脏、双手、嘴巴和耳朵都是有的。哪个部位出问题了，对应哪个模块去排查，这才叫"有章法"！盲目乱找才是最浪费时间的。