自工業4.0的推動以來，具高度自動化的智慧型整合感知與控制系統已逐漸普及，對比於以往以人力搬運與分檢為主的工廠物流方式，當今越來越多智慧型工廠引入了具有自主環境感知與路徑規劃功能的自動導引車(Automated Guided Vehicle, AGV)或是移動機器人(Autonomous Mobile Robot, AMR)，相較於傳統固定式滑軌以及磁帶之搬運車，近年引入的智慧型AGV具有系統建置環境限制低之優點，同時對於環境自主感知與物件辨識的能力有著大幅的提升，基於這類技術的整合，使得現代的AGV不僅有效節省人力、執行任務更加多樣化，也使工廠物流能夠更高效的完成任務與實現更安全的人機協同工作環境。本文首先介紹了傳統工廠物流與AGV物流之間的差異，強調了從人力或人工操控到機器自主運輸的轉變。接著，文章回顧了AGV和AMR技術的發展歷程，以及這些技術中核心技術的演進，包括多機通訊、動態避障、路徑規劃和機器人自主定位。要實現上述AGV的核心功能，機器人於室內工作場域的自主感知與環境辨識能力是必不可少，此亦為近年智慧載具必備之核心技術：同步定位與建圖(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)。據此，本文將深入淺出地探討SLAM技術的發展，闡述了SLAM技術在智慧自動化無人載具於工廠物流中的關鍵作用，以展示其在工廠物流系統中的廣泛應用。通過本文的綜述，讀者將能夠更好地了解2D SLAM AGV技術在自動化工廠物流系統中的演進和應用，為未來的研究和實際應用提供有價值的參考和洞見。以期共同將該領域的技術不斷發展，進一步提高智慧工廠物流系統的效率、自動化與智慧化水平。
傳統工廠物流與智慧工廠物流比較
在自動導引車(AGV,Automated Guided Vehicle)和自主移動機器人(AMR,Autonomous Mobile Robot)普及之前，工廠物流通常是通過一系列傳統方法來完成的。這些方法雖然在一定程度上滿足了物流需求，但在效率、精確性和資源利用方面存在一些局限。隨著AGV和AMR的出現，它們逐漸取代了許多傳統方式，為工廠物流帶來了顯著的改變和提升。以下為傳統工廠物流
方式：
1. 人工搬運：
在AGV和AMR出現之前，許多工廠依賴人工搬運來移動原材料、半成品和成品。這種方式不僅勞動密集，還容易引發人為錯誤和生產中斷。
2. 傳統叉車：
傳統叉車是工廠物流中常見的設備，用於搬運重型貨物。然而，叉車操作需要熟練的司機，且在繁忙的生產環境中可能存在擁堵和事故風險。
3. 傳送帶系統：
一些工廠採用傳送帶系統將物品從一個地點輸送到另一個地點。然而，這種系統通常難以靈活適應不同的生產需求和布局。
4. 固定自動化設備：
在一些工廠，固定自動化設備如機械手臂和裝配線被用於物料處理和加工。盡管它們可以提高生產效率，但缺乏靈活性以適應變化的需求。
5. 人工分揀和包裝：
物料的分揀、包裝和裝箱通常需要人工操作，這在效率和一致性方面存在局限。
AGV和AMR的出現：隨著AGV和AMR技術的成熟和普及，它們逐漸取代了許多傳統的工廠物流方式，帶來了以下改變：
1. 自主搬運：
AGV和AMR能夠自主規劃路徑，準確地搬運物料和貨物。它們不僅提高了物流的效率，還降低了搬運過程中的錯誤率。
2. 靈活性：
AGV和AMR可以根據需求進行靈活配置和部署，適應不同的工廠布局和生產流程。
3. 安全性：
AGV和AMR配備了多種感測器，能夠檢測周圍環境並避免障礙物，從而降低了事故的風險。
4. 生產優化：
AGV和AMR可以與其他智能設備和系統集成，實現自動化生產流程，提高生產效率和品質。
5. 人力資源節省：
AGV和AMR的普及減少了對人工搬運和操作的依賴，從而釋放了人力資源，使其可以用於更高價值的任務。
綜觀上述之差異化可以看出，AGV和AMR的出現在工廠物流中帶來了革命性的改變。它們不僅提高了物流的效率和精確性，還為工廠創造了更加靈活、智能和高效的生產環境，亦可實現人機協同之協作任務。
AGV與AMR技術發展回顧
在過去幾十年，研究人員致力於優化物流和工業流程，開始將自動化應用於多個行業的物料處理活動。自1953年以來，第一個已知的自動引導車(AGV)由美國伊利諾伊州北布魯克的Barret Electronics公司引入，隨後幾年，AGV被廣泛用於工業環境中簡化倉內物流和物料處理流程，採用了軌道引導磁性系統、光學感測器和彩色條紋等技術。
隨著近年來科技的不斷進步，對於AGV和AMR的控制與管理方法發生了革命性的變化。在研究文獻[1]中，該作者綜整了AGV和AMR的研究流程圖和發展時間線，清楚地展示了這兩者技術整合的歷程和示例，圖1-圖4分別呈現了AGV和AMR的發展歷史，概括了從概念誕生開始到過去幾十年的關鍵發展。
AGV的歷史可以追溯到幾十年前，它是一種自動駕駛車輛，最早的應用領域是工業制造。隨著時間的推移，AGV技術得到了不斷的改進和演化。最初的AGV需要通過固定的導引線路或地面標誌進行引導，致使應用彈性降低，以及應用場域具有較高的侷限性；而現代的AGV則利用了無線傳輸技術、各式各樣的感測器和先進的室內導航技術加以融合，實現了更高程度的控制自主性和應用場域靈活性，使得AGV在智慧化工廠和智能物流領域得到廣泛應用，為自動化生產和物料搬運提供了關鍵技術的支持。
AMR則是一類更為智能和靈活的自主移動系統。與AGV不同的是，AMR通常不依賴於固定的導引線路或地標，它們使用慣性感測器、攝像頭、光達和先進的導航算法等來感知和理解環境，以做出決策並執行任務。早期的AMR示例在1987年就已經有了，雖然它們不如現代的AMR那樣完全自主，但為AMR技術的發展奠定了基礎。這些早期的AMR通常需要通過電纜與工廠基礎設施相連，而現代的AMR則更加獨立和靈活，隨著深度學習近年來的快速發展，許多AMR也開始搭載視覺感測器，增添了目標檢測的功能。
在工業4.0和智能制造環境中，工廠設備的未來研究著重於使它們更加敏捷、快速響應和適應動態環境。因此，AMR通常具有更高程度的自主性和適應性，可以更好地適應現代化工廠任務高度變化上的需求。近年來，AMR和AGV等相關自主移動機器人領域的高速發展與大量落地實用，也得益於相關全世界研究者的開源研究成果以及機器人操作系統(Robot Operation System, ROS)的搭建，使得技術廣泛流通。隨著自主移動機器人的進步，為自動化領域帶來了更多的可能性，並將繼續推動工業和物流行業朝著更智能、更高效的方向發展。
傳統AGV導航方式是一種基於預定路徑或標記的引導技術，旨在實現自動化車輛在工業環境中的精確導航。在這種方式中，AGV通常根據地面上的特定標記或設施來定位和導航，以完成預定的任務。這些標記可以是磁性膠帶、感應線、磁性點或雷射引導設備等。通過依賴於這些導航手段，傳統AGV能夠遵循精確的路徑，執行所需的操作，實現高效的物流和生產流程。這種導航方式的優勢在於其相對簡單的實施和高度可控性，但同時也受到應用環境的限制，系統建置時間成本也相對高。以下將介紹各個傳統AGV導航方式運作原理及過去的相關研究。
a. 磁性膠帶
磁性膠帶技術用於引導AGV沿著預定軌跡移動，其原理是AGV搭載了磁性感測器，通過地面上的磁性膠帶軌道進行引導[2]，如圖5所示。這種方法的優勢在於它簡單易用，可以在物流需求中提高效率和安全性。在[3]的研究中展示了基於磁性導航的AGV運動控制系統，[4]中則開發了一種具備獨立引導和集成網路的AGV系統，通過射頻識別標籤或磁性標記，實現了AGV的定向控制和操作選擇。另外，也有學者提出的磁性跟蹤方法通過二維感測器陣列追蹤超強磁性釘，並通過計算優化算法計算位置和方向[5]。以及在六輪雙驅動機械結構的AGV實驗平台中使用磁性膠帶進行引導，同時設計了多AGV調度系統，其中使用A*算法實現無碰撞和高效路徑[6]。其他研究還探索了將磁性導引技術應用於材料搬運、重型AGV跟蹤系統、叉式AGV機器人導航等領域。
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