從軟件角度來看，AGV/AMR的關鍵技術主要有軟件控制、導航控制、運動控制、混合調度、集群調度、安全控制、數字孿生和交管系統等，如圖3所示。

（1）軟件控制

包括AGV/AMR在內的所有物流設備均為執行部件，AGV/AMR屬于可移動的機器人，受物理空間的限制較少，后期拓展性和柔性較高，由RCS系統進行控制；輸送機、提升機、堆垛機、穿梭車、關節機器人、分揀機、立體倉庫等屬于固定式的物流設備，受到物流空間和安裝空間的限制，后期拓展性較差，由ECS系統進行控制。

①機器人控制系統RCS

RCS是AGV/AMR的調度管理系統，向上對接MES、WMS、ERP等上位系統的工作指令，向下連接所有移動機器人，配合激光導航和混合調度，實現多種車型、跨區域跨場景的調度。

依托全新的智能算法，在AGV/AMR大規模集群調度過程中，采用全局路徑動態計算、單車路徑實時規劃，AGV/AMR在路徑變更時更靈活，轉向或等待決策更智能，有效預防鎖死、交通堵塞，以及車輛不合理等待等問題，具備車輛異常處理機制、任務轉移、異常車輛規避等功能，支持車輛管理、庫位管理、訂單管理、任務管理、庫位統計、故障信息查詢。

支持地圖顯示優化，因為運行線路錯綜復雜，系統默認只顯示車輛當前鎖定的路徑，當有需要時，可以針對單臺車輛的全部路徑進行顯示或隱藏，以實現更加直觀的展示效果。

配置車輛看板，以更加直觀的方式呈現車輛狀態，包括車輛實時位置、車輛正常/異常狀態、車輛充電狀態、車輛在線/下線狀態等，RCS以更強的性能、更智能算法、更簡便易用和開放性，助力客戶降本增效，實現內部大規模定制化生產中全場景物流無人化升級。

②設備控制系統ECS

ECS類似于倉庫控制系統WCS，設備控制系統為廠內物流中所有非移動物流設備進行輸入輸出指令對接的中樞神經，控制輸送機、堆垛機、快速門等設備設施，調度非移動物流設備在輸送線上對托盤進行流向控制，執行WMS所產生的入出庫任務，與電氣PLC通過通信協議控制非移動物流設備的作業，并且監控其作業狀態，更新任務所對應的出入庫單據信息、庫存信息和接駁信息。

ECS還提供所有設備關鍵狀態的實時動畫，在終端畫面上即可實時看到各設備的位置、忙閑、作業狀態等信息，同時ECS還可以與RCS進行交互對接，完成物料載具從固定式物流設備到移動式物流機器人的接駁與轉運。

③倉庫管理系統WMS

WMS通過入庫業務、出庫業務、倉庫調撥、庫存調撥和虛倉管理等功能，綜合批次管理、物料對應、庫存盤點、質檢管理和即時庫存管理等功能綜合運用的管理系統，通過條碼、RFID、電子標簽有效控制并跟蹤物料相關業務的物流和成本管理全過程，實現完善的企業倉儲信息管理，提高倉儲物流配送效率。

WMS采用現場控制總線直接通訊的方式，使計算機只能監控而不能控制，所有的決策、作業調度和現場信息都由現場設備通過相互通訊進行協調，每個位置的編號記錄在計算機的數據庫中，管理員可以使用比較功能將電腦的記錄進行比較和修改，可以自動完成或手動完成。

WMS接收來自MES、ERP等上層管理系統的工作任務和指令，分別下發給ECS和RCS來控制調度，并實時接收來自ECS和RCS的執行狀態反饋，完成整廠物料的物流調度的閉環管理。

（2）導航控制

AGV/AMR常用的導航方式為二維碼導航、激光有反導航、激光SLAM導航和視覺SLAM導航等。

二維碼導航多用于潛伏式AGV，激光有反導航多用于叉式AGV，這兩種導航方式因為技術成熟和較高的性價比而被廣泛應用，但是作為引導類導航，AGV的行走路徑受到二維碼和反光板的限制，無法到達地圖內的任意位置和靈活的避障，二維碼和反光板的安裝和后期維護工作也會帶來一定麻煩，因此二維碼導航和激光有反導航將會被自然導航技術所取代，AGV也將進化成為AMR。

SLAM為即時定位與地圖構建，指在未知的環境中，機器.通過..所攜帶的內部傳感器（編碼器、IMU等）和外部傳感器（激光傳感器或視覺傳感器）來對..進.定位，并在定位的基礎上利.外部傳感器獲取的環境信息增量式的構建環境地圖。

SLAM技術可以很***地實現環境的地圖構建、定位以及多點導航。目前SLAM技術可以分為激光SLAM和視覺SLAM，激光SLAM采用的傳感器為激光雷達，而視覺SLAM則采用深度攝像頭。激光SLAM技術較為成熟、誤差少，且足以滿足當前環境的使用。總的來看，激光雷達用于遠距離探測，讀取環境建模、定位和障礙物檢測；視覺傳感器用于***定位、視頻監控和障礙物識別；慣性導航用于高精度組合導航、***感知車輛位置和位姿，可以基于應用場景將兩種不同的導航方式進行組合。

（3）運動控制

叉式AGV常用的驅動方式為單舵輪和雙舵輪。單舵輪多為三輪車型，由前輪控制轉向，優點是結構簡單、成本低，三輪結構的抓地性好，對地表面要求一般，適用于廣泛的環境和場合；缺點是靈活性較差，轉向存在較大的轉彎半徑，能實現的動作相對簡單。

雙舵輪是萬向型驅動方式，優點是可以實現360°回轉功能和萬向橫移，也可以實現萬向橫移，靈活性高且具有***的運行精度，缺點是成本較高，需要兩個舵輪驅動，對電機和控制精度要求較高，對地面平整度要求嚴格高。

潛伏式AGV/AMR常用的驅動方式為差速輪，差速輪型AGV的結構是車體左右兩側安裝差速輪作為驅動輪，其他為隨動輪，與雙舵輪型不同的是，差速輪不配置轉向電機，也就是說驅動輪本身并不能旋轉，而是完全靠內外驅動輪之間的速度差來實現轉向。這種驅動方式的優點是靈活性高，同樣可實現360°回轉，但由于差速輪本身不具備轉向性，所以這種驅動類型的AGV無法做到萬向橫移。此外，差速輪對電機和控制精度要求不高，因而成本相對低廉，而缺點是差速輪對地面平整度要求苛刻，負重較輕，一般負載在1t以下，無法適應精度要求過高的場合。麥克納姆輪可以實現360°回轉功能和萬向橫移，更適合在復雜地形上的運動，但是因為價格昂貴和易損壞，未得到廣泛應用。

（4）安全控制

AGV/AMR調度系統具備預檢測和預規劃功能，可提前監測道路的占用和障礙物，根據任務提前規劃通道；同時結合弧度算法，設置多種取卸貨策略，從而在調度層面實現任務實施過程的安全保障。

車載系統具備貨物超重監測、傾斜監測、車體姿態監測、速度自適應檢測功能，通過自適用算法可實時避免因貨物超重、貨物傾斜、車體姿態不當、速度過快等造成的安全隱患。并且，車載系統具備上百種錯誤自診斷及監測功能，從而避免因錯誤導致的安全問題。

在硬件配置上，AGV/AMR配置的安全激光采用了獨立安全控制回路，確保車體故障時依然具備安全保障功能，同時標配全面安全感知系統，具備360°的安全保障功能。AGV/AMR設三級安全區域：減速、緩停、急停，滿足安全等級3級或以上。AGV/AMR控制策略必須確保行駛安全，遇人員車輛阻擋、突然闖入等發生時，需迅速響應。安全避障傳感器需根據車體運行路線及運輸工件容器特點，在前后左右合適的方向與位置進行設置。AGV/AMR車體四周需有包圍安全防撞裝置，比如氣動防撞或機械防撞等安全觸邊。

七重安全措施確保了AGV/AMR的安全等級要高于人工駕駛類搬運車輛，同時也降低了AGV/AMR的作業效率，可以通過24小時連續作業和增加車輛數量的方式來彌補。

（5）交管系統

AGV/AMR交通管理系統通過使用先進的車輛智能調度控制算法，結合工廠具體的應用場景開發而成，可實現工廠級和車間級的AGV/AMR系統車輛管理、交通管理、調度管理、運行管理、叫料管理、通信管理、自動充電功能、統計管理等。交管系統可以與MES系統、WMS系統、生產線系統等實現對接，打造柔性、現代的智能物流系統。

交管系統的主要功能包括：根據現場信號，對AGV/AMR進行任務調度，調度最近的空閑AGV/AMR執行任務；在管轄范圍內使用AGV/AMR能夠實時控制和管理，使AGV/AMR能夠按照規定的路徑達到目標，并能相互避讓，同時保持較高的運行效率；查詢車輛位置、車輛運行狀態、路線占用、車輛報警等相關信息，查詢流程數據采集系統信號，檢查無線網絡的通信狀態；在線顯示所有活動AGV/AMR坐標點顯示系統中的所有內容和狀態信息，如故障、任務、電源等；實現數據統計、報表打印、信息存儲等功能，可連接車間MES系統，通過API數據表自動接收任務。

（6）混合調度

每個移動機器人廠家都有自己的接口規范，針對不同廠家AGV/AMR分別開發的工作量非常大，而建立合作共贏的移動機器人生態圈，需要一種統一的接口規范。

VDA5050是德國汽車工業協會（VDA）與德國機械設備制造業聯合會（VDMA）中材料處理和內部物流協會合作的結果，用于AGV/AMR通信的標準化接口，VDA5050的目標是讓每個合規的AGV/AMR通過一個調度軟件協同工作。

VDA5050接口滿足以下需求：可控制1000輛以上車輛；實現具有不同自主程度的車輛的集成；支持決策，例如關于路線選擇或交叉路口的行為。VDA5050以MQTT為標準協議，使用JSON數據結構，明確界定了操作員、調度系統和AGV/AMR各自的作用和功能。

木牛流馬移動機器人智能交通管理軟件，同步歐洲德國VDA5050標準，可實現不同品牌，不同車型，不同導航方式的移動機器人在同一個工作環境下實現協同作業，一套地圖，統一管理，節省客戶時間、空間管理成本。

（7）集群調度

大規模集群調度系統通過人工智能算法，針對多點取料和多點送料過程進行智能調度與優化，多任務排程，保證最優效率，通過后臺集中調控，能夠實現多機器人的任務指派、調度協調與交通管制。

通過后臺集中調控，調度系統能夠實現單一場景下更高的機器人密度、更復雜的路徑調度，同時指揮上百臺機器人同時協作，實現最優的任務分配、科學的路徑規劃和完善的交通動態管理。

大規模集群調度系統可以做到落地場景上百臺的規模，受工業場景限制，實驗場地模擬中，模擬演練可以做到上千臺的調度。這就需要機器人能夠不斷學習、不斷修正自身策略，人工智能算法將在其中扮演重要角色，讓整個系統不斷優化，群體智能化程度越來越高。

調度系統架構將從單體式向分布式轉變，分布式調度系統以去中心化的方式實現多個服務器資源的統一管理，原來由一臺服務器完成的工作可交由多臺服務器共同完成；利用互聯網、人工智能、大數據等新一代信息技術為移動機器人提供更加智能化的調度支持；各個行業的客戶需求和應用場景存在較大的差異性，這就要求調度系統能夠根據多樣化的需求自由擴展和自由定制；未來調度系統必將加速與5G、云計算、人工智能、大數據等技術的融合。

（8）數字孿生

數字孿生是以數字化的方式建立物理實體的虛擬模型，實現物理世界數字化，借助歷史數據、實時數據和算法模型，實現對物理實體的分析預測和改善優化，具有實時性和閉環性。在此系統中，各種網絡管理和應用可利用數字孿生技術構建的虛擬孿生體，基于數據和模型對物理實體進行高效的分析、診斷、仿真和控制。

數據是構建數字孿生可視化的基石，通過構建統一的數據共享倉庫作為數字孿生網絡的單一事實源，高效存儲物理網絡的配置、拓撲、狀態、日志、用戶業務等歷史和實時數據，為數字孿生提供數據支撐。

數字孿生中的模型既包含了對應已知物理對象的機理模型，也包含了大量的數據驅動模型，其中動態是模型的關鍵，動態意味著這些模型需要具備自我學習、自主調整的能力。在數字虛體空間中創建的虛擬事物，與物理實體空間中的現實事物形成了在形、態、質地、行為和發展規律上都極為相似的虛實***映射關系，讓物理孿生體與數字孿生體具有了多元化映射關系，具備了不同的保真度特征。

交互是達成虛實同步的關鍵,數字孿生通過標準化的接口連接網絡服務應用和物理實體系統，完成對于物理網絡的實時信息采集和控制，并提供及時診斷和分析。木牛流馬與青島中德智能技術研究院聯合研發的數字孿生系統，可以實現移動機器人設備進場之前進行虛擬調試，模擬運行，提前發現實施過程中的問題，預先解決，并縮短現場調試周期、實現快捷交付。