第二章：AGV硬件架构——车体结构、驱动轮系、传感器与车载控制器

大家好，我是你们的老朋友。今天咱们来聊聊AGV的硬件架构。说实话，很多刚入行的朋友总觉得AGV就是个“会跑的平板车”，其实不然。我做了这么多年AGV调度，见过太多因为硬件选型不当导致项目翻车的案例。嗯，这一章咱们就把AGV的“骨骼”、“肌肉”和“神经”拆开来看。

2.1 车体结构：AGV的“骨架”

车体结构，说白了就是AGV的底盘和外壳。我个人的习惯是，先看负载，再看应用场景。

• 底盘材质：常见的有碳钢、铝合金、不锈钢。碳钢便宜但重，适合重载；铝合金轻便，适合高速；不锈钢嘛，食品医药行业用得最多。
• 结构形式：有箱式、框架式、举升式。箱式适合载货，框架式适合定制，举升式嘛，就是能自己把货顶起来。
• 防护等级：室内用IP54就够了，室外或者粉尘环境，我建议至少IP65。有一次我在一个陶瓷厂做项目，AGV跑了三天就卡死了——粉尘进了轴承。从那以后，防护等级我再也不敢马虎。

2.2 驱动轮系：AGV的“腿脚”

驱动轮系决定了AGV怎么走、走多快、稳不稳。常见的驱动方式有这几种：

驱动类型	特点	适用场景
差速驱动	两个驱动轮，靠转速差转弯	轻型、室内、窄通道
舵轮驱动	一个驱动轮+转向电机	重载、长直道、精度要求高
麦克纳姆轮	全向移动，可横移	空间狭小、需要侧移的场景
双舵轮	前后各一个舵轮	重载、长距离、高精度

你想想看，差速驱动虽然便宜，但转弯时轮胎磨损特别快。我做过一个项目，客户非要省钱用差速驱动，结果三个月换了八条轮胎。后来换成舵轮驱动，问题就解决了。

2.3 传感器：AGV的“眼睛”和“耳朵”

传感器这块，我重点讲三个：激光雷达、IMU、编码器。这三样东西，缺一个AGV就“瞎”了。

2.3.1 激光雷达

激光雷达是AGV定位和避障的核心。现在主流的是单线激光雷达，比如Sick、Hokuyo、国产的思岚。我个人建议，室内用2D激光雷达就够了，室外或者大场景可以考虑3D。

• 扫描范围：270°或360°。270°够用，360°更安全。
• 测距精度：±2cm以内算合格，±1cm算优秀。
• 抗干扰能力：强光、粉尘环境下，激光雷达容易“瞎”。我遇到过在玻璃幕墙旁边，雷达直接反射到外面去了，定位全乱套。

2.3.2 IMU（惯性测量单元）

IMU说白了就是加速度计+陀螺仪。它不依赖外部信号，但会漂移。为什么？因为积分误差会累积。你想想看，每次测量都有微小误差，时间一长，位置就不知道偏到哪去了。

我的做法是：IMU只用来做短时辅助，比如过隧道、进电梯时。平时定位还是靠激光雷达和编码器融合。

2.3.3 编码器

编码器装在电机轴上，用来测轮子转了多少圈。常见的有增量式和绝对式。增量式便宜，但断电后位置丢失；绝对式贵，但掉电不丢位置。

我建议：如果AGV需要长时间运行，或者有掉电恢复需求，一定要用绝对式编码器。有一次客户说AGV重启后位置全乱了，我过去一看，用的全是增量式编码器。嗯，那场面，你懂的。

2.4 车载控制器：AGV的“大脑”

车载控制器，就是AGV上负责算力和控制的那个板子。常见的有PLC、工控机、嵌入式板卡（比如树莓派、Jetson Nano、STM32）。

• PLC：稳定、抗干扰强，但算力弱，适合简单逻辑。
• 工控机：算力强，能跑复杂算法，但功耗大、成本高。
• 嵌入式板卡：性价比高，适合量产。我最近的项目都在用Jetson Orin，跑路径规划算法很流畅。

我个人习惯是：如果AGV只做简单搬运，PLC就够了。如果要跑SLAM、动态避障、多车协同，那必须上工控机或者嵌入式板卡。

2.5 实战：一个典型的AGV硬件架构示例

下面是我之前做的一个AGV项目的硬件清单，供大家参考：

硬件清单：
- 车体：铝合金框架，负载500kg
- 驱动：双舵轮，轮径200mm
- 激光雷达：Sick LMS111，270°，±1.5cm精度
- IMU：BMI088，六轴
- 编码器：绝对式，17位
- 控制器：NVIDIA Jetson Orin NX
- 电池：48V 20Ah 磷酸铁锂
- 通信：WiFi 6 + 5G（备用）

这个配置，跑室内仓储场景，定位精度能做到±2cm，速度1.5m/s。嗯，实际跑起来效果还不错。

2.6 本章小结

这一章咱们把AGV的硬件架构拆了个遍。车体结构是骨架，驱动轮系是腿脚，传感器是眼睛耳朵，控制器是大脑。四者缺一不可。

下一章，我会带大家深入AGV的“神经系统”——通信与数据交互。到时候咱们聊聊WiFi、5G、UWB这些通信方式在AGV调度中的实战应用。记得来听。