无人叉车是AGV的分支
AGV:AGV全称Automated Guided Vehicle,中文名为自动导引车,是一种以电池为动力,装备有电磁、视觉和激光等自动导航模块, 能够沿规划路线自主行驶,具有安全保护以及各种移载功能的运输车,是工业机器人的一种。AGV能够根据后台机器人控制系统的指令进 行自主行驶,到达指定地点,完成搬运、分拣、装配等作业任务。 AGV分类:按照结构分类,AGV主要分为潜伏式、叉式AGV(即无人叉车)、料箱式、复合式等四大类。其中,潜伏式和叉式AGV的应 用最为广泛,复合型AGV应用潜力较大。 AGV vs AMR:AMR全称Autonomous Mobile Robot,中文名为自主移动机器人。AGV与AMR之间并没有严格的定义区别,事实上, AMR隶属于广义AGV,相对为普通AGV,AMR更强调机器人的自主性和灵活性。简单来说,AMR是AGV的智能升级版。
AGV起源于美国,发展看中国
AGV起源于美国:全球第一台AGV诞生于美国Basrrett电子公司,开发于1953年,它是由一辆牵引式拖拉机改造而成的,在一间杂货仓 库中沿着布置在空中的导线运输货物。 AGV推广在欧洲:虽然AGV首先出现在美国,但在欧洲得到迅速发展和推广应用。根据移动机器人产业联盟,1960年欧洲就安装了各种 形式、不同水平的AGV系统220套,使用AGV1300多台。到70年代末,欧洲约装备了520个AGV系统,共有4800台小车,1985年发展 到10000台左右。其应用领域分布为:汽车工业(57%),柔性制造系统FMS(8%)和柔性装配系统FAS(44%)。 AGV发展看中国:1976年,北京起重机械研究所研制出我国第一台AGV,随后又开发研制了几套较简单的AGV应用系统。AGV在中国真 正的落地应用是在1991年,新松为金杯公司打造的AGV产品在这一年正式投入运营。21世纪开始,AGV在中国各行业平稳发展,2015 年之后,中国AGV销量与应用开始走在世界前列。
核心技术——定位导航
AGV的导航方式复杂多样,二维码和SLAM导航应用范围最广。最初的AGV使用有轨导航技术,随后发展出地面预埋磁条、预埋磁钉等传 统无轨导航方式,再到如今形成以二维码和SLAM为主流的导航方式。AMR的自主移动目前主要是依靠SLAM技术来实现,基于多传感器 融合的混合SLAM技术是未来的发展趋势。
二维码导航:通过在区域中铺设二维码,利用AGV车载摄像头扫描解析地面二维码获取实时坐标,亚马逊的KIVA机器人就是通过这种导航 方式实现自主移动的,这种导航的形式相对灵活,铺设和改变路径也比较方便(相比磁导航)。但二维码导航只能沿固定路线运行,离散的 铺设方式导致二维码导航无法持续获得高精度的定位结果,且由于二维码自身特性的关系,需要定期进行维护。
SLAM导航:SLAM(即时定位与地图构建),即机器人在完全未知的环境中创建地图,同时利用地图进行自主定位和导航的技术。按照使 用的传感器类型的差异,又分为激光SLAM和视觉SLAM,其中激光SLAM基于激光反射测距进行即时定位与地图构建,根据实际使用有反 射板和无反射板两种;视觉SLAM则是使用相机作为传感器,在一定的图像帧率下捕捉周围环境信息,获得一系列连续变化的图像,通过测 算相机运动来获得当前时刻相机的位姿,并构建环境地图。当前激光SLAM技术比较成熟,视觉SLAM成熟度有待提升。
核心技术——感知
感知能力是AGV智能化的重要体现。包括环境感知和局部高精度感知两类。 环境感知技术即AGV对自身所处环境的描述和理解能力:AGV能够基于自身配备的多种2D/3D传感器,实现对其运行环境周围的全方位 感知。AI技术的发展使得AGV对周围环境的理解由单一的障碍物拓展到语义信息,从“看见”进化为“理解”,并能够基于语义等属性进 行AI在线规划以及行为决策,全面提升AGV对场景的理解、认知和执行能力。局部高精度感知主要应用于局部有高精度对接需求的场景:当AGV运行到机台等局部区域时,由于业务层面的对接需求,通常要求AGV 在局部区域具备高精度感知能力。AGV根据车身配备的多种传感器,基于AI感知技术计算目标的特征信息,计算AGV自身与目标物体之 间的相对偏差,并进行AI实时在线规划控制自身不断接近目标,从而实现目标的精确引导对接。
核心技术——控制
AGV车载控制器是AGV控制系统的核心。控制器负责完成人机交互、路径规划、任务执行、定位与导航控制、电源管理、自主避障、安 全信息提示,以及与AGV管理监控计算机进行通讯,反馈AGV的当前状态,并接受AGV管理监控系统的调度和工作指令等任务。AGV车 载控制器的性能和可靠性直接影响AGV产品的性能和可靠性。
AGV使用专用控制器。早期传统的AGV采用的车载控制器以PLC、工控机、单片机为主,后期随着技术的发展,对于控制器的算力要求 不断提高,逐渐衍生出专用的移动机器人控制器。与通用的工业运动控制器或PLC相比,专用控制器集成了成熟的导航和运动控制算法 (例如激光定位算法、麦克纳姆轮控制算法),工作效率、稳定性和防护等级更高。
市场规模:全球近400亿元,国内超200亿元
全球市场规模:根据移动机器人产业联盟数据,2022年全球AGV市场规模约47.5亿美元,同比+36%。2020-2022年3年CAGR=36%。 中国市场规模:根据移动机器人产业联盟数据,2024年中国AGV市场规模为221亿元,同比+14%。2020-2022年3年CAGR=44%, 2022-2024年3年CAGR=21%。
中国市场销量:根据移动机器人产业联盟数据,2024年中国AGV销量为13.9万台,同比+11%。2022-2024年3年CAGR=25%。 AGV下游市场分布:根据高工机器人产业研究所,2022年中国AGV下游市场以制造业、电商物流为主,其中前五大行业为电商物流、汽 车、3C及半导体、锂电、光伏,占比分别为19%、16%、13%、13%、10%,CR5=70%。
降本增效,临近技术奇点
长期需求:无论是制造业升级必需的自动化工厂建设,还是人工成本不断提升催生的机器代人需求,都表明了AGV长期蓬勃发展的趋势, 决定其应用速度的是成本与效率这两个核心变量的博弈。 降低成本:根据移动机器人产业联盟数据,叉式AGV的成本构成为:定位及导航装置(激光雷达为主)占比25%、车体占比20%、车载 控制系统占比16%、电源装置占比14%、驱动装置占比13%、通信装置6%、其他占比6%。AGV产业的降本路径有两条:①规模节约效 应;②零部件国产化,其中激光雷达和控制器还有较大的国产替代空间,2023年导航激光雷达进口比例高达66%。 技术奇点: AGV及无人叉车的技术水平已相对成熟,AI大模型的快速发展有望大幅提升AGV的感知能力,使其对周围环境的理解由单一 的障碍物拓展到语义信息,从“看见”进化为“理解”,真正实现自主规划、自主移动、自主作业,助力AGV从室内走向室外,届时 AGV将迎来爆发式增长。根据移动机器人产业联盟数据,2023年应用于室外的AMR占比仅1.5%。
叉车企业在叉式AGV具备相对优势
叉车企业在叉式AGV具备相对优势。叉车企业在无人叉车领域的布局时间普遍在10年以上,叠加本身对叉车产品的丰富认知与深厚积累, 传统叉车企业在无人叉车领域的相对优势较强。 无人叉车渗透率持续提升。根据移动机器人产业联盟数据,2024年中国无人叉车销量2.8万台,同比+44%,2022-2024年3年 CAGR=52%。2024年中国无人叉车渗透率2.2%,同比+0.5pp。随着无人叉车突破技术奇点,逐步从室内走向室外,无人叉车的渗透率 将加速提升,为叉车企业带来更大的市场空间。



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