I nte rna t io na l J o urna l o f   P o wer   E lect ro nics   a nd   Driv e  S y s t em   ( I J P E DS)   Vo l.  17 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 26 ,   p p .   2 0 7 0 ~ 2 0 8 5   I SS N:  2 0 8 8 - 8 6 9 4 ,   DOI :  1 0 . 1 1 5 9 1 /ijp ed s . v 17 .i 3 . p p 2 0 7 0 - 2 0 8 5           2070       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij p e d s . ia esco r e. co m   To wa rd energy - ef ficient  A G Vs:  A  r ev iew of me cha ni ca l desig n  co ntribut io ns a nd  optimiza tion  framewo rk       Am izi  No o r 1 ,  K ha irur  Rij a l  J a ma lud in 1 ,  Wa n Z uk i A zm a n Wa n M uh a m a d 2 ,   F a izir  Ra m lie 1 ,   No lia   H a rudin 3   1 F a c u l t y   o f   A r t i f i c i a l   I n t e l l i g e n c e ,   U n i v e r si t i   Te k n o l o g i   M a l a y si a ,   K u a l a   Lu mp u r ,   M a l a y si a   2 D e p a r t me n t   o f   M a t h e m a t i c a l   S c i e n c e s,  F a c u l t y   o f   I n t e l l i g e n t   C o mp u t i n g ,   U n i v e r s i t i   M a l a y si a   P e r l i s ,  A r a u ,   M a l a y si a   3 D e p a r t me n t   o f   M e c h a n i c a l   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t i   Te n a g a   N a s i o n a l ,   K a j a n g ,   M a l a y si a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Dec   2 2 ,   2 0 2 5   R ev is ed   J u n   4 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   J u l 8 ,   2 0 2 6       En e rg y   o p ti m iza ti o n   in   a u t o m a ted   g u id e d   v e h icle s  (AG Vs )  is  c rit ica l  fo r   imp ro v i n g   e fficie n c y   a n d   su sta i n a b il it y   i n   in tralo g isti c s  sy ste m s,  p a rti c u larly   in   p a th   p lan n in g   a n d   sc h e d u li n g   a p p li c a ti o n s.  Va rio u s  o p t imiz a ti o n   a p p ro a c h e s  h a v e   b e e n   p r o p o se d   f ro m   o p e ra ti o n a l,   c o m p u tati o n a l ,   a n d   e n e r g y   su p p l y   p e rsp e c ti v e s.  Alth o u g h   e n e rg y   su p p l y   tec h n o l o g ies   o ffe r  a d v a n ta g e s  in   e n e rg y   st o ra g e   a n d   re c o v e ry ,   t h e ir  in teg ra ti o n   i n to   AG V  sy ste m s  re m a in s  li m it e d   d u e   t o   tec h n o lo g ica l  m a tu rit y   a n d   imp lem e n tatio n   c h a ll e n g e s .   Co n se q u e n tl y ,   c o n tro l - b a se d   a p p ro a c h e s,  in c l u d i n g   a rti f icia l   in telli g e n c e ,  h a v e   b e c o m e   d o m in a n t  o p ti m i z a ti o n   stra teg ies .   Wh i le  th e se   m e th o d s   imp ro v e   o p e ra ti o n a l  p e rf o rm a n c e ,   th e y   a lso   i n c re a se   c o m p u tatio n a l  e n e rg y   d e m a n d ,   h ig h li g h ti n g   t h e   n e e d   f o r  a lt e rn a ti v e   a p p r o a c h e s  to   re d u c e   b a se li n e   p o we r  c o n su m p t io n .   Th is   p a p e r   re v iew s  AG V  e n e rg y   o p ti m iza ti o n   stu d ies   wh il e   e m p h a siz in g   th e   p o te n ti a l   o f  m e c h a n ica l  d e sig n   a s  a n   a lt e rn a ti v e   o p ti m iza ti o n   sc o p e .   T h e   re v iew   re v e a ls  th a t  m o b il it y   in e fficie n c ie s  su c h   a s  slip ,   s k id ,   a n d   i n sta b il it y   a re   c o m m o n ly   m it ig a ted   th r o u g h   c o n tro l   stra teg ies   ra th e r  th a n   re so l v e d   a t  t h e ir  m e c h a n ica l  so u rc e .   To   a d d re ss   th is  g a p ,   a   Tag u c h i - b a se d   m e c h a n ica l  o p t imiz a ti o n   fra m e wo rk   is  p ro p o se d   fo r   e v a lu a ti n g   m u lt i p le  m e c h a n ica l  fa c to rs  a n d   p a ra m e ter  lev e ls.  Th e   fra m e wo rk   a ims   to   re d u c e   b a se li n e   p o we r  d e m a n d   a n d   m in imiz e   re li a n c e   o n   c o m p u tati o n a ll y   i n ten si v e   c o n tr o l  stra teg ies ,   c o n tri b u ti n g   to w a rd   m o re   e n e rg y - e fficie n t  AG V sy ste m s.   K ey w o r d s :   Au to m ated   g u id ed   v eh icle   E n er g y   o p tim izatio n     Me ch an ical  d esig n   Op tim izatio n   f r am ewo r k   Po wer   s o u r ce s   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Am izi  No o r   Facu lty   o f   Ar tific ial  I n tellig en ce ,   Un iv er s iti  T ek n o lo g i M ala y s ia   Stre et   Su ltan   Yah y a  Petr a,   5 4 1 0 0   Ku ala  L u m p u r ,   Ma lay s ia   E m ail: a m izi2 @ g r ad u ate. u tm . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   Au to m ated   g u id e d   v eh icles  ( AGVs)   ar e  wid ely   d ep lo y ed   in   m o d er n   m an u f ac tu r in g   an d   lo g is tics   en v ir o n m en ts   f o r   r eliab le  an d   f lex ib le  m ater ial  h a n d lin g .   W ith   th e  in cr ea s in g   lev el  o f   i n d u s tr ial  au to m atio n ,   ef f icien t  en e r g y   u tili za tio n   h as   b ec o m e   a   cr itical  co n ce r n   d u e   to   lim ited   o n b o a r d   en er g y   ca p ac ity   an d   g r o win g   o p er atio n al  d e m an d s .   T h ese  d em an d s   ar is e  f r o m   h ig h e r   p ay lo ad   r eq u ir em en ts   [ 1 ] ,   [ 2 ] ,   en h an ce d   wir eless   co m m u n icatio n   [ 3 ] ,   [ 4 ] ,   m o r e   co m p lex   d r iv e   s y s tem s   [ 5 ] ,   [ 6 ] ,   ad v a n ce d   s en s in g   tec h n o lo g i es  [ 7 ] ,   [ 8 ] ,   an d   AI - d r iv en   d ata  p r o ce s s in g   [ 9 ] ,   [ 1 0 ] .   Alth o u g h   en er g y - r elate d   r esear ch   h as  f o cu s ed   o n   n ew  en er g y   s o u r ce s   a n d   au x iliar y   b ac k u p   s y s tem s   to   in cr ea s e  o n b o a r d   ca p ac ity ,   g r o win g   atten tio n   h as  also   b e en   d ir ec ted   to war d   m in im izin g   o p er atio n al   en er g y   co n s u m p tio n   th r o u g h   co n tr o ller - b ased   tech n o l o g ies.  T h ese  ap p r o ac h es   in teg r ate  ad v a n ce d   co n tr o ller s   with   co m p lex   al g o r ith m s   [ 1 0 ] - [ 1 3 ]   th at  co n tin u o u s ly   p r o ce s s   s ig n als  f r o m   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       To w a r d   en erg y - efficien t A GV s :   A   r ev iew   o f m ec h a n ica l d esi g n   co n tr ib u tio n s   a n d   …  ( A miz i No o r )   2071   s en s o r s   an d   elec tr ical  co m p o n en ts   to   m ain tain   en er g y - ef f i cien t  o p er atio n   with in   d ef in e d   s y s tem   co n s tr ain ts .   Ho wev er ,   in cr ea s ed   co m p u tatio n al  d em an d   ass o ciate d   with   co n tin u o u s   m o n ito r in g   an d   s ig n al  p r o ce s s in g   m ay   in tr o d u ce   a d d itio n al  e n er g y   o v er h ea d .   T o   o v e r co m e   th e  af o r em en ti o n ed   lim itatio n s ,   t h is   s tu d y   co n d u cts  a  s y s tem atic  liter at u r e  r e v iew  r ef er r in g   to   s o u r ce s   s u ch   as   Go o g le  Sch o lar   an d   m ajo r   d ata b ases   in clu d in g   I E E E ,   Sco p u s ,   an d   Scien ce Dir ec t ,   with   a  p r im ar y   f o c u s   o n   p u b licatio n s   f r o m   2 0 1 8   o n war d s .   T h e  m ain   o b jectiv e  is   to   ex p lo r e  alter n ativ e   ap p r o ac h es  th at  r ed u ce   co m p u tatio n al  d ep e n d en c y   wh ile  p r o m o tin g   th e   in teg r atio n   o f   m ec h an ical  d esig n   co n s id er atio n s   in to   e n er g y   o p tim izatio n .   I n   a d d itio n ,   co m p ar ativ ely   less   atten tio n   h a s   b ee n   g iv en   to   th e   p er f o r m an ce   o f   m ec h a n ical  e lem en ts ,   in clu d in g   d r iv etr ain   co n f ig u r atio n ,   wh ee l  c h ar ac te r is tics ,   an d   ch ass is   s tr u ctu r e,   d esp ite  th eir   d i r e ct  in f lu en ce   o n   tr ac tio n   b e h av io r ,   m o tio n   s tab ilit y ,   an d   o v er all  en er g y   co n s u m p tio n .  I n   m o s t  s tu d ies,  th ese  m ec h an ical  elem e n t s   ar e  tr ea ted   as  f ix ed   p ar a m eter s ,   with   lim ited   co n s id er atio n   g iv en   to   h o w  in t er ac tio n s   am o n g   m ec h a n ical  d esig n   p ar am eter s   af f ec t sy s te m   en er g y   ef f icien c y   Hen ce ,   th is   r ev iew   is   s tr u ctu r ed   i n to   th r ee   m ai n   p a r ts .   First,  it  ex am in es  ex is tin g   o p tim izatio n   s tr ateg ies  f r o m   co n tr o l - b ased   an d   co m p u tatio n al  ap p r o ac h e s   to   id en tify   u n d er ly in g   m ec h an ical  im p licatio n s   with in   th ese  m eth o d s ,   as  d is cu s s ed   in   s ec tio n s   2   an d   3 .   Se co n d ,   it  s y n th esizes  k ey   f ac t o r s   af f ec tin g   AGV  en er g y   co n s u m p tio n ,   p ar ticu la r ly   p h y s ical  p ar am eter s   r elate d   to   m o b ilit y   in e f f icien cies  an d   th eir   p o ten tial  f o r   d esig n   im p r o v em e n t.  T h ese  f in d in g s   c o n tr ib u te  to   th e  s t u d y   b y   s h o win g   th at  m ec h a n ical  elem en ts   ca n   ad d r ess   co n ce r n s   co m m o n l y   h an d led   th r o u g h   co n tr o l - b ased   ap p r o ac h es,  as  r ev iewe d   in   s ec tio n s   4   an d   5 .   Sectio n   6   p r o v id es  a  s tr u ctu r e d   f r am ewo r k   to   o p tim ize  m ec h an ical  d esig n   f a cto r s   ac r o s s   m u ltip le  p ar am eter   lev els,  r ep r esen tin g   a  m ajo r   c o n tr ib u tio n   o f   th is   s tu d y   to wa r d   en er g y - ef f icien t  AGV  d esig n   an d   m ec h an ical   o p tim izatio n .   Fin ally ,   s ec tio n   7   co n clu d es  th e  o v er all  f in d in g s   r eg ar d in g   th e  c o n tr ib u t io n   o f   m ec h an ical   d esig n   to   AGV  en er g y   o p tim izatio n .       2.   AG V  SYS T E M   ARCH I T E C T UR E   AND  E NE RG Y  I NT E RAC T I O N    T h e  AGV  s y s tem   ar ch itectu r e   is   d esig n ed   to   in te g r ate  d if f e r en t  s u b s y s tem s ,   in clu d in g   m ec h an ical,   elec tr o n ic,   an d   elec tr ical  co m p o n en ts .   Un d er s tan d in g   th eir   in ter ac tio n s   p r o v id es  th e   f o u n d atio n   f o r   an aly zi n g   en er g y   f lo w,   c o m p u tatio n al  m o d ellin g ,   an d   o p tim izatio n   ap p r o ac h es  aim ed   at   im p r o v i n g   o v er all  s y s tem   ef f icien cy .     2 . 1 .     AG V  s ub s y s t em   a nd   inte g ra t ed  s y s t em   A  ty p ical  AGV  co n s is ts   o f   in ter d ep en d en t  s u b s y s tem s   co n n ec ted   t h r o u g h   elec tr ical  p o wer   f lo w,   s ig n al  co m m u n icatio n ,   an d   m ec h an ical  tr a n s m is s io n   m ec h an is m s ,   as  illu s tr ated   in   Fig u r e  1 .   I n   Fig u r e   1 ,   p o wer   d is tr ib u tio n ,   r e p r esen te d   b y   th e  r ed   d o tted   lin es,  is   s u p p lied   f r o m   a  DC   en er g y   s o u r ce ,   ty p ically   a  2 4 - 4 8   V  b atter y ,   an d   d is tr ib u te d   to   elec tr ical  an d   elec tr o n ic  co m p o n e n ts   th r o u g h   p o wer   co n v er ter s .   Mo to r   co n tr o ller s   r eg u late  p o wer   d e liv er y   u s in g   p u ls e - wid th   m o d u latio n   ( PW M) ,   en ab lin g   ef f icien t  m o tio n   a n d   to r q u e  g e n er atio n .   T h e  g en e r ated   m o to r   to r q u e  is   tr an s m itted   th r o u g h   th e  d r iv et r ain ,   d r iv in g   th e  wh ee ls   to   p r o d u ce   v eh icle  m o tio n .   An o t h er   cr u cial  f lo w  in   th e  AGV  ar ch itectu r e  is   th e  co m m u n ic atio n   an d   f ee d b ac k   s y s tem .   T h e  b lu e  d o tted   lin es  r ep r esen t  s ig n al  in ter ac tio n s   with in   a  clo s ed - lo o p   co n tr o l  s y s tem ,   wh er e  f ee d b ac k   s ig n als  ar e  tr an s m it ted   th r o u g h   s en s o r s   an d   c o m m u n icatio n   d ev ices,  in clu d in g   en co d er s ,   cu r r en t  s en s o r s ,   d is tan ce   s en s o r s ,   o b s tacle   d etec to r s ,   I MU s ,   an d   th e  co m m u n icatio n   n etwo r k .   T h e  m o tio n s   an d   co n tr o l  f ee d b ac k   ar e   r eg u lated   th r o u g h   a  c o n tr o ller   p r o ce s s ed   u s in g   c o n tr o l   alg o r ith m s   lik e  p r o p o r tio n al - in teg r al - d er iv ati v e  ( PID )   an d   f ield - o r ien ted   co n t r o l  ( FOC )   [ 1 4 ] .   All  s u b s y s tem s   ar e   e m b ed d e d   with in   th e  ch ass is ,   a s   in d icate d   b y   th e  g r ee n   d o tted   lin es,  an d   in ter a ct  with   th e  p ay lo ad   an d   s u r r o u n d in g   co n d itio n s ,   wh ile  ca s ter   wh ee ls   p r o v id e  s tab ilit y   an d   m an eu v er a b ilit y .   T h is   m u lti - d o m ain   i n ter ac tio n   h ig h lig h ts   th e   tig h tly   co u p led   n atu r e  o f   AG V  o p er atio n ,   w h er e   o v er all   ef f icien cy   d ep en d s   o n   co o r d in a ted   b eh a v io r   ac r o s s   elec tr ical,   co n tr o l,  a n d   m ec h a n ical  s u b s y s tem s   r ath er   th an   is o lated   o p tim izatio n .     2 . 2 .     E nerg y   m o dellin g   a nd   ca lcula t io n    C o n tin u o u s   o p e r atio n   lead s   to   p o wer   c o n s u m p tio n   an d   g r ad u al  b atter y   e n er g y   d e p letio n .   I n   an aly zin g   AGV  e n er g y   co n s u m p tio n ,   s tu d ies  co m m o n ly   c o n s id er   elec tr ical  asp ec ts ,   m ec h an ical  asp ec ts ,   o r   a  co m b in atio n   o f   b o th .   Fro m   th e  elec tr ical  p e r s p ec tiv e,   t o tal  en er g y   c o n s u m p tio n   is   m ea s u r ed   at  t h e  p o we r   s o u r ce   u s in g   b atter y   v o ltag e  an d   c u r r en t.   Mo to r   cu r r en t,   i n   p ar ticu la r ,   r ef lects  tr ac tio n   an d   m o b ilit y - r elate d   lo ad   d em a n d s   [ 1 5 ] .   T h e  elec tr ical  en er g y   c o n s u m p tio n   ca n   b e  ex p r ess ed   as ( 1 ) .       =   ∫       ( 1 )     W h er e  E lectrica l   is   th e  to tal  en e r g y   s u p p lied   to   t h e  s y s tem ,   V battery   r ep r esen ts   th e  b atter y   v o ltag e,   I motor   d en o tes  th e  cu r r e n t  d r awn   b y   th e   m o to r ,   an d   dt   is   th e  r u n n in g   ti m e  d u r atio n .   T h is   m ea s u r em en t  m eth o d   en a b les  ac cu r ate  esti m atio n   o f   to tal  elec tr ical  en er g y   co n s u m p tio n   with o u t  r eq u ir i n g   d etailed   en er g y   d ata  f r o m   in d iv id u al  c o m p o n en ts .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  17 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 26 :   2070 - 2 0 8 5   2072   Fro m   th e  m ec h an ical  p er s p ec t iv e,   en er g y   r e p r esen ts   th e  u s e f u l  wo r k   r eq u i r ed   to   o v er c o m e  r esis tiv e   f o r ce s   d u r i n g   m o tio n .   B ased   o n   New to n ’ s   s ec o n d   law,   t h e  to tal  tr ac tio n   f o r ce   ca n   b e   ex p r e s s ed   as [ 1 6 ] .      =      +      +      +      ( 2 )     W h e r e:   F tot al :   to tal   tr ac t io n   f o r ce   ( N ) ,   m a :   i n e r ti al   f o r c e   t o   m o v e   th e   r o b o t   f o r   m   is   m ass   ( k g )   a n d   a   is   ac c ele r a ti o n   ( m /s 2 ) ,   F rol lin g :   r o ll in g   f o r c e  =   C r m g   f o r   C r  is   th e   r o ll in g   r esis t a n ce   co e f f i ci en t   a n d   g   is   g r a v it ati o n al   f o r ce   ( m /s 2 ) ,   F g rad ie nt :   g r a d ie n t   f o r ce   =   m g s i n ( ) ,   f o r     is   t h e   i n cl in e   s l o p e ,   F dr ag :   d r a g   f o r c e   =  1 2 2 ,    is   ai r   d e n s it y   ( k m / m 2 ) ,   C d  d r ag   c o ef f icie n t ,   A  is   t h e  f r o n t al   s u r f ac e  ar ea   ( m 2 ) ,   a n d   v   is   r o b o t s p ee d   ( m /s ) .   T h e  m ec h an ical  e n er g y   r eq u ir ed   f o r   m o tio n   is   th en   g iv e n   b y   ( 3 ) ,     ℎ   =   ∫  .    ( 3 )     wh er e  d s   is   th e  d if f er en tial d is p lace m en t.  T h is   f o r m u latio n   r ep r esen ts   th e  wo r k   r eq u ir ed   to   o v er co m e  r esis tiv e  f o r ce s   d u r in g   AGV  o p e r atio n .   Un lik e  th e   elec tr ical  m o d el,   th is   m ec h an ical  m o d el  e n ab le s   th e  esti m atio n   o f   en er g y   co n tr i b u tio n s   f r o m   d if f er en t  ef f ec ts   with in   th e  s y s tem .   T h e  r elatio n s h ip   b etwe en   elec tr ical  in p u t  an d   u s ef u l m ec h an ical  o u tp u t c a n   b e  ex p r ess ed   th r o u g h   s y s tem   e f f icien cy ,       =   ℎ    ( 4 )     wh er e    r ep r esen ts   th e  o v er a ll  en er g y   c o n v er s io n   ef f icien cy .   A  lo wer   ef f icien c y   in d ic ates  g r ea ter   en er g y   lo s s es o cc u r r in g   d u r in g   e n er g y   co n v er s io n ,   tr a n s m is s io n ,   an d   d r iv etr ai n   o p e r atio n .   T h ese  en er g y   r elatio n s h ip s   e n ab le  th e   q u an tific atio n   o f   t o tal  en er g y   f lo w  f r o m   in p u t   to   o u tp u t,  p r o v id i n g   a  b asis   f o r   u n d e r s tan d in g   s y s tem   p er f o r m an ce   a n d   id en tify in g   p o ten tial  ar ea s   f o r   im p r o v em en t   th r o u g h   th e  a p p r o ac h es d is cu s s ed   in   th e  f o llo win g   s ec tio n s .           Fig u r e  1 .   AGV  s y s tem   ar ch ite ctu r e  an d   s u b s y s tem   in teg r atio n       3.   RE VI E W  O F   CURR E N T   E NE RG Y  O P T I M I Z A T I O N  ST RA T E G Y   B u ild in g   u p o n   th e   en er g y   r elatio n s h ip s ,   n u m er o u s   o p tim iz atio n   s tr ateg ies  h av e   b ee n   p r o p o s ed   t o   im p r o v e   AGV  en er g y   e f f icien cy   an d   o v er all  s y s tem   p e r f o r m an ce .   I n   th is   s tu d y ,   t h e  ex is tin g   ap p r o ac h es   ar e   ca teg o r ized   in t o   th r ee   m ain   g r o u p s ,   n am ely   o p tim izatio n   th r o u g h   c o n tr o l - b ased   o p er a tio n al  ap p r o ac h es,   wh ich   f o cu s   o n   o p er atio n al  s t r ateg ies  an d   co n t r o l  m eth o d s ;   o p tim izatio n   th r o u g h   c o m p u tatio n al  ap p r o ac h es,   wh ich   in v o lv e   in tellig en t  alg o r ith m s   an d   co m p u tatio n al  tec h n iq u es ;   an d   o p tim izatio n   th r o u g h   en e r g y   s y s tem   ap p r o ac h es,  f o cu s in g   o n   e n er g y   s u p p ly ,   s to r ag e,   a n d   r ec o v er y   s y s tem s .   T h ese  ca teg o r i es  p r o v id e  a  cl o s er   o v er v iew  o f   cu r r en t d ir ec tio n s   in   AGV  en er g y   o p tim izatio n .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       To w a r d   en erg y - efficien t A GV s :   A   r ev iew   o f m ec h a n ica l d esi g n   co n tr ib u tio n s   a n d   …  ( A miz i No o r )   2073   3 . 1 .     O pti m iza t io n t hro ug h c o ntr o l - ba s ed  o pera t io na l a p pro a ches   Du r in g   o p er atio n ,   AGV  m o ti o n   is   co n tin u o u s ly   af f ec ted   b y   v ar io u s   o p er atio n al  f ac to r s   th at  m ay   ca u s e  d ev iatio n s   f r o m   th e   p l an n ed   tr ajec to r y ,   r esu ltin g   in   o p e r atio n al  i n ef f icien cies  an d   in cr ea s ed   en e r g y   co n s u m p tio n .   T h ese  d is tu r b a n ce s   in f lu en ce   th e  to tal  tr ac tio n   f o r ce   d escr ib e d   in   ( 2 ) ,   l ea d in g   to   in cr ea s ed   en er g y   d e m an d s   d u r i n g   m o ti o n .   C o n s eq u en tly ,   c o n tr o ller s   ar e  em p lo y ed   to   im p r o v e  t r ajec to r y   tr ac k in g ,   o b s tacle   av o id an ce ,   a n d   m o tio n   s tab ilit y   d u r in g   m o tio n   p lan n in g   a n d   ex ec u tio n   wh il e  also   s u p p o r tin g     en er g y - co n s cio u s   o p er atio n   t h r o u g h   ef f icien t p ath   p lan n in g ,   s p ee d   r eg u latio n ,   ac ce ler atio n   co n tr o l,   an d   p o wer   m an ag em en t  [ 1 2 ] ,   [ 1 7 ] .   L o ad   co n d itio n s   an d   p ath   g eo m etr y   ar e  two   m ajo r   f ac to r s   in f lu en cin g   AGV  o p er atio n al  p e r f o r m a n ce   an d   en e r g y   co n s u m p tio n .   As  p ay lo ad   i n cr ea s es,  h ig h e r   d r iv in g   to r q u e  is   r e q u ir ed ,   r esu ltin g   in   g r ea ter   en e r g y   co n s u m p tio n ,   as  s h o wn   b y   [ 1 8 ] .   E x ce s s iv e  lo ad in g   m ay   also   in cr ea s e  en er g y   l o s s es  d u e  to   wh ee l  d ef o r m atio n   [ 1 9 ]   an d   in cr ea s e  to r s io n al  f o r ce   d u r in g   co r n e r in g   [ 2 0 ] .   I n clin ed   s u r f ac es  in cr ea s e  p o wer   d em an d   d u e  t o   g r av itatio n al  ef f ec ts   [ 2 1 ] - [ 2 3 ] ,   an d   cu r v ed   p ath s   r eq u ir e  ad d itio n al  s teer in g   ef f o r t [ 2 4 ] ,   [ 2 5 ] .   Var io u s   co n tr o l - b ased   s tr ateg ies  h av e  b ee n   d ev elo p e d   to   i m p r o v e   AGV  m o tio n   ef f icien cy   u n d er   lo ad   an d   p ath   v ar iatio n s .   On e  im p o r tan t  ap p r o ac h   in v o lv e s   s p ee d   p r o f ilin g   a n d   m o tio n   m an ag em en t.   Fo r   ex am p le,   [ 2 6 ]   p r o p o s ed   a  s p e ed   co n tr o l  s tr ateg y   b ased   o n   s teer in g   an g le,   wh er e  s m aller   w h ee l  tu r n in g   an g les   allo w  h ig h er   tr av ellin g   s p ee d s ,   th er eb y   r ed u cin g   tr av el  tim e  an d   o v e r all  en er g y   c o n s u m p tio n .   Oth e r   s tu d ies   in tr o d u ce   c o n tr o l  f o r   m ai n tain in g   m o tio n   s tab ilit y   [ 2 7 ] - [ 2 9 ]   b y   u s in g   ad a p tiv e  s p ee d   c o n tr o l  s tr ateg ies  to   m in im ize  u n n ec ess ar y   en e r g y   d is s ip atio n   d u r in g   o p e r atio n .   Sp ee d   p r o f ilin g   also   i n co r p o r ates  ac ce ler atio n   m an ag em en t   s tr ateg ies  to   r ed u ce   ab r u p t   m o tio n   ch a n g es  a n d   im p r o v e  o v er all  e n er g y   ef f icien cy   [ 2 4 ] .   T h ese   s p ee d   an d   ac ce ler atio n   co n tr o l  p r o f iles   h elp   p r ev e n t  s u d d en   p o wer   s u r g es  wh ile  p r o m o tin g   s m o o th er   an d   m o r e  co o r d in ate d   o p e r atio n .   I n   b r o ad er   o p er atio n al  ap p li ca tio n s ,   s im ilar   co n tr o l  s tr at eg ies  ar e  im p lem en ted   in   g l o b al  p ath   p lan n in g ,   wh er e  AGVs  ad ju s t  s p ee d   p r o f iles   ac co r d in g   to   v ar y in g   p ath   co n d itio n s   d u r i n g   co n tin u o u s   task   ex ec u tio n s .   T o   ad d r ess   th e  co m p lex ity   o f   d ec is io n - m a k in g ,   in tellig en t  p ath - p lan n in g   alg o r ith m s   ar e   d ev elo p e d   with   p r io r ity   o n   e n er g y   s av in g   b y   id en tify i n g   r o u tes  with   m in im al  g eo m etr ic  d is tu r b an ce s   an d   o b s tacle   in ter f er en ce .   Su ch   p a th s   en ab le  s m o o th er   m o tio n ,   r ed u ce d   o b s tacle - av o id an ce   m an eu v er s ,   an d   m o r e   s tab le  h ig h - s p ee d   tr av el,   th er eb y   lo wer in g   o v er all  e n er g y   co n s u m p tio n   [ 3 0 ] - [ 3 2 ] .   I n   m u lti - AGV  s y s tem s ,   th ese  s tr ateg ies  ar e  f u r t h er   in t eg r ated   with   s ch e d u lin g   an d   c o o r d in atio n   m ec h an is m s   to   r e d u ce   o v er all  en e r g y   co n s u m p tio n   w h ile  im p r o v in g   s y s tem   ef f icien cy   an d   o p er ati o n al  p er f o r m an ce   [ 2 2 ] ,   [ 3 3 ] - [ 3 5 ] .   T o   s u m m ar ize,   o p er atio n al  en e r g y   o p tim izatio n   m ain ly   f o c u s es  o n   m in im izin g   f ac to r s   th at  in cr ea s e  en er g y   co n s u m p tio n ,   s u ch   as  u n f av o r ab le  p at h   co n d itio n s   an d   lo ad   v ar iatio n s ,   wh ile  m ain tain in g   s tab le  h ig h - s p ee d   o p er atio n   t o   r ed u ce   tr a v ellin g   tim e  in   ac c o r d an ce   with   ( 1 ) ,   as d ep icted   in   Fig u r e  2 .   Fig u r e  2   s u g g ests   th e  q u alitativ e  r elatio n s h ip   b etwe en   e n er g y   co n s u m p tio n ,   o p er atio n al  n o is e   f ac to r s ,   an d   AGV  s p ee d .   I n cr ea s ed   d is tu r b an ce s   s u ch   as  lo ad   an d   p ath   co n d itio n s   ten d   t o   in cr ea s e  en er g y   co n s u m p tio n ,   wh ile  ef f icien t  s p ee d   r e g u latio n   ca n   h elp   im p r o v e  o p er atio n al   ef f icien cy .   T h er ef o r e,   co n tr o ller s   ar e  d esig n ed   to   in tellig en tly   b alan ce   th ese  f ac to r s   d u r i n g   AGV  o p er atio n .   T h is   d is cu s s io n   h ig h lig h ts   h o w   m ec h an ical  f ac to r s   s u c h   as  s lip p in g ,   s k id d i n g ,   a n d   s t ab ilit y   af f ec t  tr ajec to r y   d ev iatio n   an d   e n er g y   co n s u m p tio n ,   wh ile   co n tr o ller s   in ter v en e   to   m ain tain   s tab le  an d   en e r g y - ef f icien t   o p e r atio n .   T h e  h ig h ly   s u cc ess f u l  an d   clo s e  in ter ac tio n   b etwe en   co n tr o ller s   an d   m ec h an ical  d is tu r b an ce s   h as  led   to   a  s ig n if ican t   in cr ea s e  in   s tu d ies o n   co n tr o l - b ased   ap p r o ac h es.           Fig u r e  2 .   I ll u s tr atio n   o f   t h e  r el atio n s h ip   b etwe en   AGV  en er g y   co n s u m p tio n ,   n o is e  f ac to r s ,   an d   s p ee d       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  17 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 26 :   2070 - 2 0 8 5   2074   3 . 2 .     O pti m iza t io n t hro ug h c o m pu t a t io na l  a pp ro a ches   As  d escr ib ed   b y   [ 3 6 ] ,   th e  lev els  o f   co n tr o l  co m p lex ity   ca n   g en er ally   b e  ca teg o r ize d   in to   class ica l,  m etah eu r is tic,   an d   ar tific ial  i n tellig en ce - b ased   m eth o d s .   C las s ical  alg o r ith m s ,   s u ch   a s   A*   an d   Dijk s tr a,   p r o v id e  r eliab le  s o lu tio n s   with   r elativ ely   lo w  co m p u tatio n al  co m p lex ity   but   e x h ib it  lim ited   ad ap tab ilit y   in   d y n am ic  en v ir o n m en ts .   I n   c o n tr ast,  m etah eu r is tic  ap p r o a ch es  o f f er   g r ea te r   ca p ab ilit y   in   h an d lin g   m u lti - co n s tr ain t  o p tim izatio n   p r o b l em s ,   alth o u g h   th ey   t y p ically   r eq u ir e  h ig h er   co m p u tatio n al   ef f o r t,  wh ich   m a y   lim it r ea l - tim e  p er f o r m an ce .     As  AGV  o p er atin g   en v ir o n m e n ts   b ec o m e   in cr ea s in g ly   co m p lex ,   th ese  o p tim izatio n   tec h n i q u es  m u s t  ac co m m o d ate   m u ltip le   lay er s   o f   d ec is io n - m ak in g   a n d   d y n am ic  o p er atio n al  co n s tr ain ts .   C o n s eq u en tly ,   co n tr o l - b ased   AGV  s y s tem s   h av e  ev o lv ed   t o war d   m o r e  in te llig en t  an d   co m p u tatio n ally   in ten s iv e  ap p r o ac h es   to   ac h iev e  ac cu r ate  an d   r elia b le  o p er atio n .   Ho wev e r ,   n o   s in g le  alg o r ith m   ca n   ac h iev e  o p tim al  p er f o r m a n ce   u n d er   all  o p er atin g   co n d itio n s ,   lead in g   to   t h e  ad o p tio n   o f   h y b r id   co n tr o l a p p r o ac h es [ 1 4 ] ,   [ 3 7 ] - [ 3 9 ] .   I n   r ec en t  y ea r s ,   h y b r i d   co n t r o l   s y s t em s   h av e  i n c r ea s i n g l y   i n t eg r a te d   a r t if i ci al  i n t ell ig e n ce   ( AI ) - b as e d   tec h n i q u es  to   a c h ie v e  h i g h e r   l ev els  o f   a d a p ti v e  o p ti m i za ti o n .   T h ese   a p p r o a c h es   e n a b l e  AGVs  to   l ea r n   f r o m   an d   r es p o n d   t o   d y n a m i c  o p e r at io n al   c o n d iti o n s .   Am o n g   A I - b ase d   m et h o d s ,   m u lti - a g en t r ei n f o r ce m e n t le a r n i n g   ( MA R L )   h as  e m e r g e d   as  a  p r o m is i n g   a p p r o ac h   f o r   c o o r d i n at in g   m u lt ip le  A GVs  t h r o u g h   co lla b o r ati v e   lea r n i n g ,   r e al - ti m e   d ec is i o n - m ak i n g ,   a n d   d is tr i b u t ed   c o n t r o l  [ 4 0 ] ,   [ 4 1 ] .   Owi n g   to   t h es e  c a p a b il iti es,   A I - b as e d   ap p r o ac h es   a r e   i n cr ea s i n g l y   a p p lie d   i n   p at h   p l an n i n g ,   s ch e d u li n g ,   o b s ta cle   a v o i d a n c e,   f le e t  c o o r d i n ati o n ,   a n d   en er g y   m a n ag em en t  wit h i n   s m ar t   w ar eh o u s e   a n d   m a n u f ac tu r i n g   en v i r o n m e n ts   [ 4 2 ] ,   [ 4 3 ] .   Ho wev er ,   it  is   n o tab le  th at  AI - MA R L   r eq u ir es  s u b s tan tial  co m p u tatio n al  r eso u r ce s   d u e  to   h ig h - d im en s io n al  s tate  r ep r esen tati o n s ,   co n tin u o u s   lear n in g   p r o c ess es,  an d   co o r d in atio n   am o n g   m u ltip le  ag e n ts .   T o   m itig ate  th ese  lim itatio n s ,   s tu d ies  h av e  ex p lo r ed   tech n iq u es  s u ch   as  s tate  ab s tr ac tio n   an d   p ar am ete r   s h ar in g   to   im p r o v e  s ca lab ilit y   an d   r ed u ce   co m p u tatio n al  b u r d en   [ 4 4 ] ,   [ 4 5 ] .   E f f o r ts   to   s im p lify   co m p u tatio n al   p r o ce s s es  f o r   f aster   ex ec u tio n   an d   lo wer   p r o ce s s in g   en er g y   c o n s u m p tio n   h av e  b ee n   r ep o r te d ,   with   s ig n if ican t  en er g y   s av in g s   r an g in g   f r o m   1 0 %  to   7 5 %  b y   [ 4 6 ] ,   [ 4 7 ] .   Nev er th eless ,   r ea l - tim e  im p lem en tatio n   r em ain s   ch allen g in g   d u e  to   co n tin u o u s   lear n in g   r eq u ir em en ts   an d   la r g e - s ca le  m u lti - ag en t  co o r d in at io n ,   wh ich   ar e  s till   p r im ar ily   s im u latio n - b ased .   I n   ad d itio n ,   th e  tr ad e - o f f   b etwe e n   ac h iev ed   en er g y   s av in g s   an d   th e  co m p u tatio n al  en er g y   co n s u m p tio n   r eq u ir ed   b y   th ese  a p p r o ac h es  r em ai n s   in s u f f icien tly   d is clo s ed ,   m o tiv atin g   o n g o in g   ef f o r ts   to   r e d u ce   c o m p u tatio n al  p o wer   d em an d .   T h e   d is cu s s io n   in d icate s   th at  f u tu r e  AGV  s y s tem s   wil l  in cr ea s in g ly   r el y   o n   ad v an ce d   co m p u tatio n al  a p p r o ac h es,   ca llin g   f o r   th e   ex p l o r atio n   o f   m u ltip le   en er g y   o p tim izatio n   s co p es r ath e r   th a n   r ely in g   s o lely   o n   co n tr o ller - b ased   m eth o d s .       3 . 3 .     O pti m iza t io n t hro ug h e nerg y   s y s t em   a pp ro a ches   B esid es  u n d er s tan d in g   co n tr o l - b ased   s tr ateg ies  an d   th eir   o p t im izatio n   s tr ateg ies,  it  is   also   im p o r tan t   to   ex am in e  s tu d ies  r elate d   to   e n er g y   s o u r cin g ,   s to r a g e,   an d   r ec o v er y   tech n o lo g ies.  T h is   d is cu s s io n   p r o v id es  a  m o r e  co m p r eh e n s iv e  u n d e r s tan d in g   o f   en er g y   m a n ag em e n t  in   AGVs  an d   h elp s   estab lis h   th e  r elatio n s h ip   b etwe en   co n tr o l - b ased   a p p r o ac h es,  en er g y   s u p p l y   ch a r ac ter is tics ,   an d   ar ea s   o f   c o n tr o l ler   in ter v en tio n   f o r   f u r th er   e n er g y   o p tim izatio n .     R esear ch   o n   in cr ea s in g   o n b o ar d   en e r g y   s u p p ly   an d   s to r ag e  h as  p r e d o m in a n tly   f o cu s ed   o n   lith iu m   b atter y   tech n o lo g ies  [ 4 8 ] ,   [ 4 9 ] .   T h ese  s tu d ies   in v esti g ate  alter n ativ e  m ater ials   an d   elec tr o c h em ical  co m p o s itio n s   to   i m p r o v e  en er g y   g en er atio n ,   tr a n s f er   ef f icien cy ,   an d   s to r ag e   ca p ac it y .   Mo r e   ad v a n ce d   ap p r o ac h es  h av e  also   ex p lo r e d   alter n ativ e  en er g y   s o u r ce s ,   s u ch   as  f u el  ce lls   [ 5 0 ] ,   [ 5 1 ] ,   wh ich   o f f er   f aster   r ef u elin g   ca p ab ilit y   an d   s ig n if ican tly   lo n g er   o p er atin g   d u r ati o n   c o m p ar e d   to   co n v en tio n al  b atter y   s y s tem s .   I n   ad d itio n ,   s u p er ca p ac ito r s   h av e  b ee n   in tr o d u ce d   as  h y b r id   en er g y   s u p p o r t  f o r   f u el  ce ll   p o wer   s y s tem s   [ 5 2 ] .   W ith   th e  ad v an tag e  o f   f ast  ch ar g in g   ca p ab ilit y ,   s u p er ca p a cito r s   h av e   also   b ee n   wid ely   s tu d ied   in   h y b r id   b atter y   a n d   r eg e n er ativ e  e n e r g y   s y s tem s   [ 5 3 ] ,   [ 5 4 ]   f o r   tr an s ien t  p o we r   d eliv er y ,   en e r g y   r ec o v e r y ,   an d   im p r o v e d   o v e r all  s y s tem   ef f i cien cy .   T h e   s ig n if ican t  ac h ie v em en ts   d em o n s tr ated   in   E V   ap p licatio n s ,   wh er e   s u p er ca p ac ito r - b ased   en er g y   r ec o v er y   i m p r o v es  o p er ati o n al   ef f icien cy   b y   a p p r o x im ately   3 0 %  to   9 0 %  [ 5 5 ] ,   h av e  b ec o m e  a  s tr o n g   m o tiv ati o n   f o r   f u r th er   im p lem en tatio n   in   AGV  s tu d ies.   Fo r   en er g y   r ec o v er y   a n d   r ep l en is h m en t,  in n o v atio n s   in   c h ar g in g   m et h o d s ,   in cl u d in g   f ast  ch ar g in g   an d   o p p o r tu n ity   ch ar g in g ,   h a v e  b ee n   wid ely   s tu d ie d   to   r ed u ce   o p e r atio n al  d o wn tim e.   Ma jo r   ef f o r ts   ar e  f o cu s ed   o n   o v er co m in g   lim it atio n s   r elate d   to   io n   tr an s p o r t ,   ch ar g e  tr an s f er ,   a n d   th er m al   m an ag em en t  [ 5 6 ] .   T h e  ch ar g in g   p r o ce s s   r eq u ir e s   m an ag em en t  o f   s o p h is ticated   b atter y   m an a g em en t  s y s tem s   ( B MS) ,   f o cu s in g   o n   m ain tain i n g   ef f icien t  s tate - of - ch ar g e  ( SOC )   co n t r o l  an d   p r eser v in g   b atter y   s tate - of - h ea l th   ( SOH)   to   en s u r e   lo n g - ter m   p er f o r m an ce   a n d   o p er atio n al  life s p an   [ 5 7 ] ,   [ 5 8 ] .   E n er g y   r ep len is h m en t  tech n o lo g ies  ar e  co m m o n l y   in teg r ated   with   ch ar g in g   in f r a s tr u ctu r e  s y s tem s   b ased   o n   ch ar g in g   f r e q u en c y ,   ch ar g in g   d u r atio n ,   an d   d o ck in g   m eth o d .   T o   im p r o v e  a u to m at ic  d o ck in g   p er f o r m a n ce ,   s tu d ies  h av e  p r o p o s ed   s elf - g u id an ce   an d   m ec h an ical   alig n m en t  ap p r o ac h es  to   ac h ie v e  f aster   an d   m o r e  ac cu r ate  d o ck in g   p r o ce s s es  [ 5 9 ] ,   [ 6 0 ] .   B ased   o n   th e  en er g y - r elate d   s tu d ies d is cu s s ed   ab o v e,   th e  r ea d in ess   o f   o n b o ar d   en er g y   s y s tem s   is   s u m m ar ized   in   T ab le  1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       To w a r d   en erg y - efficien t A GV s :   A   r ev iew   o f m ec h a n ica l d esi g n   co n tr ib u tio n s   a n d   …  ( A miz i No o r )   2075   T a b le   1   c o m p a r es   v a r i o u s   o n b o ar d   e n er g y   te c h n o l o g i es  u s e d   t o   e n h a n c e   AGV   e n e r g y   c ap ac i ty ,   to g et h er   wit h   t h ei r   s t o r a g e  ca p a b il iti es  a n d   m aj o r   i m p le m e n ta ti o n   c h a lle n g es .   T h e  c o m p ar is o n   i n d ic at es  t h at   ad v a n ce m e n ts   i n   en er g y   s o u r ci n g ,   s t o r a g e ,   a n d   r ec o v e r y   te ch n o l o g ies   h a v e   s t r o n g   p o te n t ial   t o   im p r o v e   o n b o a r d   e n e r g y   a v aila b i lit y   i n   AGVs .   Ho we v e r ,   f r o m   a   tec h n o lo g i ca l   i m p le m e n t ati o n   p e r s p ec t iv e,   m o s t  tec h n o lo g i es  s t ill   la c k   r e ad in e s s   f o r   l ar g e - s ca l e  d e p l o y m e n t   d u e   t o   lim ita ti o n s   i n   tec h n o l o g ic al  m a tu r i ty   a n d   co s t .   T h e r e f o r e,   t h es e  li m it ati o n s   h i g h li g h t   t h e   i m p o r ta n ce   o f   b r o ad er   e n er g y - s a v i n g   s t u d ies   f o r   AGV   s y s te m s .       Tab le 1 .   Co m p a riso n   o f  o n b o a rd   e n e rg y   st o ra g e   tec h n o l o g ies   a n d   a ss o c iate d   c h a ll e n g e s i n   AG Vs   Ty p e s  o f   p o w e r   s u p p l y   O n b o a r d   e n e r g y   s t o r a g e   c a p a c i t y   M a j o r   c h a l l e n g e s   B a t t e r y   H i g h   M a t e r i a l   c o mp a t i b i l i t y   I mp l e me n t a t i o n   c o s t :   M o d e r a t e   S u p e r c a p a c i t o r   M o d e r a t e   t o   v e r y   h i g h   M a t e r i a l   c o mp a t i b i l i t y   I n t e g r a t i o n   a n d   c o n t r o l   s y s t e m   I mp l e me n t a t i o n   c o s t :   M o d e r a t e   t o   h i g h .   F u e l   c e l l   ( a l t e r n a t i v e   p o w e r   s o u r c e )   V e r y   h i g h   S p a c e   r e q u i r e m e n t   I n t e g r a t i o n   a n d   c o n t r o l   s y s t e m   I mp l e me n t a t i o n   c o s t :   H i g h   t o   v e r y   h i g h .   R e g e n e r a t i v e   sy s t e m   M o d e r a t e   t o   h i g h   I n t e g r a t i o n   a n d   c o n t r o l   s y s t e m   I mp l e me n t a t i o n   c o s t :   H i g h   P o w e r   r e p l e n i s h me n t   sy s t e m   H i g h   I n f r a st r u c t u r e   p r e p a r a t i o n   I n t e g r a t i o n   a n d   c o n t r o l   s y s t e m   ( B M S )   I mp l e me n t a t i o n   c o s t :   M o d e r a t e   t o   h i g h .         4.   CH AL L E NG E S IN  E XI ST I NG   E NE RG Y  E F F I C I E N C Y   AP P RO ACH E S   T h e  r e v iew  o f   th e   o p tim izatio n   ap p r o ac h es  p r esen ted   in   s ec tio n   3   p r o v id es  a   b r o ad e r   u n d er s tan d in g   o f   cu r r e n t  AGV  en er g y   r esear ch   tr en d s   an d   ass o ciate d   ch allen g es.  Ov er all,   ex is tin g   s tu d ies  s till   ex h ib it  s ev er al  lim itatio n s ,   wh ich   ca n   b e  s u m m ar ized   i n to   f iv e  m ajo r   ch allen g e  ar ea s .   i)   Ov er - r elian ce   o n   co n tr o l - b ase d   m eth o d s     C u r r en t  r esear ch   o n   co n tr o l - b ased   m eth o d s   a d o p ts   wid el y   p o p u lar   f r a m ewo r k s   s u c h   as  th e  R o b o t   Op er atin g   Sy s tem   ( R OS)   [ 6 1 ] ,   [ 6 2 ] .   H o wev er ,   th ese  ap p r o a ch es  co m m o n ly   t r ea t  m ec h a n i ca l  ch ar ac ter is tics   as  f ix ed   p ar am eter s ,   with   li m ited   co n s id er atio n   o f   th eir   in f lu e n ce   o n   e n er g y   c o n s u m p tio n   a n d   s y s tem   p er f o r m an ce .     ii)   C o m p u tatio n al  co m p lex ity   an d   en er g y   o v er h ea d   T h e  in cr ea s in g   u s e   o f   ar tific i al  in tellig en ce ,   a d v an c ed   s en s in g   tech n o lo g ies,  a n d   e x ten s iv e  s en s o r   in teg r atio n   h as  im p r o v e d   AG V  in tellig en ce   a n d   ad ap ta b ilit y ,   b u t  also   in cr ea s ed   en er g y   c o n s u m p tio n   d u e  t o   h ig h er   co m p u tatio n al  d em an d .   T h er e f o r e,   th e   tr ad e - o f f   b et wee n   s y s tem   p er f o r m a n ce   a n d   en e r g y   ef f icien c y   m u s t  b e  ca r ef u lly   a d d r ess ed ,   alth o u g h   th e  a d d itio n al   en er g y   d em an d   ass o ciate d   with   in cr ea s in g   co m p u tatio n al   co m p lex ity   h a s   y et  to   b e  q u an titativ ely   in v esti g ated   an d   r em ain s   a   r ec o g n ized   c h allen g e   in   in tellig en t A GV  s y s tem s   [ 3 ] ,   [ 6 3 ] .   iii)   Fra g m en ted   an d   I s o lated   Stu d i es   C u r r en t  AGV  en er g y   o p tim iz atio n   s tu d ies  o f ten   ad d r ess   co m p lex   s y s tem   p ar am eter s   in   is o latio n .   T h er ef o r e,   m o r e  in te g r ated   o p tim izatio n   ap p r o ac h es  ar e   n ee d ed   to   ac h iev e  b r o ad e r   an d   m o r e  ef f ec tiv e  p ar am eter   o p tim izatio n ,   as su g g ested   b y   [ 6 4 ] .   iv )   Dep en d en ce   o n   s im u latio n - b a s ed   v alid atio n   Ma n y   s tu d ies  r ely   o n   s im u lati o n   en v i r o n m e n ts ,   as  th e  av ailab ilit y   o f   o p e n - s o u r ce   p latf o r m s   s u ch   as  R OS  in teg r ated   with   Gaz eb o   [ 6 5 ] ,   [ 6 6 ]   f ac ilit ates  wid esp r ea d   an d   ac tiv e  u s e  o f   s im u latio n   d u e  t o   th eir   lo w   co s t,  f lex ib ilit y ,   an d   h ig h   r e p ea tab ilit y .   Ho wev er ,   v alid atio n   u n d e r   r ea l - wo r l d   o p e r atin g   co n d itio n s   r em ain s   lim ited .   v)   I m m atu r e  d ev elo p m en t o f   n e w  en er g y   s o u r cin g   tech n o l o g i es   E m er g in g   en er g y   tech n o lo g i es,  in clu d in g   ad v a n ce d   b atter ies,  s u p er ca p ac ito r s ,   f u el  ce lls ,   an d   r eg en er ativ e   s y s tem s ,   o f f er   p r o m is in g   p e r f o r m an ce   im p r o v em en ts .   Ho wev er ,   th eir   a d o p tio n   in   in d u s tr ial   AGV  s y s tem s   r em ain s   co n s tr ain ed   b y   co s t,  in te g r atio n   c o m p lex ity ,   an d   im p lem en tatio n   ch allen g es  [ 6 7 ] ,   [ 6 8 ] .   Ho wev er ,   o b s er v atio n s   of   th eir   p r o g r ess   r em ain   r elativ ely   s lo w  co m p ar ed   to   t h e  g r o win g   d em an d   f o r   ad v an ce d   AGV  ap p licatio n s   a s   r ep o r ted   b y   [ 6 9 ] .   v i)   Un d er r ep r esen tatio n   o f   m ec h a n ical  d esig n   o p tim izatio n   Me ch an ical  d esig n   r em ain s   r elativ ely   u n d e r ex p lo r ed   d esp ite  its   d ir ec t  in f lu en ce   o n   m o b ilit y   b eh av io r   an d   p o wer   d em a n d ,   as  m ain ly   d is cu s s ed   in   3 . 1 .   A lth o u g h   s o m e  wo r k s   ac k n o wled g e  d r iv etr ain   an d   tr ac tio n   s y s tem s ,   th eir   r o le  in   en er g y   o p tim izatio n   is   r ar ely   i n v esti g ated   s y s tem atica lly   co m p ar ed   to   elec tr ical   an d   co n tr o l - b ased   a p p r o ac h es  [ 7 0 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  17 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 26 :   2070 - 2 0 8 5   2076   5.   M E CH A NICA L   D E SI G N  C O NT RI B U T I O N  T O   E NE R G Y  O P T I M I Z A T I O N    Sectio n   3 . 1   alr ea d y   d is cu s s ed   h o w   m ec h a n ical  d esig n   asp e cts  in f lu en ce   AGV  en er g y   p e r f o r m a n ce   th r o u g h   th eir   ef f ec ts   o n   tr ac tio n   b eh av io r ,   m o tio n   s tab ilit y ,   an d   d r iv etr ain   ef f icien c y .   Alth o u g h   th es e   m ec h an ical  f ac t o r s   h a v e  b ee n   wid ely   s tu d ied ,   th ey   ar e   o f te n   in v esti g ated   s ep ar ately   an d   ar e   r ar ely   d ir ec tly   ass o ciate d   with   en er g y   p er f o r m an ce .   T h er ef o r e,   th is   s ec tio n   r ev iews  m ec h an ical  d esig n   s tr ateg ies  th at   ar e  co m m o n l y   s tu d ied   in d e p en d e n tly   o f   en e r g y   awa r en ess   b u t   h av e  p o ten tial  f o r   f u tu r e   in teg r atio n   in to   en e r g y - awa r e  s y s tem s .     5 . 1 .     Driv e t ra in   co nfig ura t io n   Dr iv etr ain   co n f ig u r atio n   r ef er s   to   th e  m o to r   ch ar ac ter is tics ,   g ea r b o x   r atio ,   an d   wh ee l  s i ze ,   wh ich   to g eth er   in f l u en ce   to r q u e  d eli v er y   an d   o v e r all  AGV  en er g y   ef f icien cy .   O n e  im p o r tan t  a s p ec t  o f   d r iv etr ain   d esig n   is   m o to r   s izin g ,   in   wh ich   th e  m o to r   is   s elec ted   to   s atis f y   th e  r eq u ir ed   tr ac tio n   t o r q u e  an d   o p er atin g   s p ee d   wh ile  co n s id er in g   th e   wh ee l  d iam eter ,   g ea r   r atio ,   an d   d r iv etr ain   e f f icien cy   [ 7 1 ] .   C o m m o n   m o to r   ch o ices  f o r   AGV  ap p licatio n s   in clu d e  PMSM  an d   B L DC   m o to r s .   C o m p a r ed   with   B L DC   m o to r s ,   PMSM   m o to r s   ex h ib it a p p r o x im ately   2 9 . 9 0 % g r ea te r   p o wer   an d   to r q u e  d en s ity   [ 7 2 ] .   Ho wev er ,   B L DC   m o to r s   r em ain   attr ac tiv e  f o r   AGV  a p p licatio n s   b ec au s e  o f   th eir   s im p ler   c o n tr o l  s tr u ctu r e,   lo wer   im p le m en tatio n   co s t,  a n d   ea s ier   in teg r atio n   in to   co m p ac t a n d   lo w - co s t r o b o tic  s y s tem s .   T r an s m is s io n   d esig n   also   d ir ec tly   af f ec ts   AGV  en er g y   ef f icien cy   b ec au s e  g ea r b o x   p e r f o r m a n ce   v ar ies  with   o p er atin g   l o ad   an d   r o tatio n al  s p ee d ,   lead in g   t o   m ec h an ical  lo s s es  s u ch   as  f r ictio n ,   g ea r   m esh in g   lo s s es,  an d   b ea r in g   r esis tan ce   [ 7 3 ] ,   [ 7 4 ] .   I n   p ar ticu lar ,   g ea r   r atio   s elec tio n   s ig n if ican tly   in f lu en ce s   to r q u e   tr an s m is s io n   an d   m o to r   o p er atin g   co n d itio n s   [ 7 0 ] ,   [ 7 5 ] ,   [ 7 6 ] .   f u r th er   d em o n s tr ated   t h a t  s elec tin g   a   h ig h e r   g ea r   r atio   ca n   s h if t  th e  m o to r   o p er atin g   p o in t  in to   a  h i g h - ef f icien cy   r e g io n ,   wh e r e  m o to r   ef f icien cy   m a y   ex ce ed   8 5 %.  E f f o r ts   to   im p r o v e  d r iv et r ain   ef f icien c y   h av e  led   to   th e  in tr o d u ctio n   o f   h u b - in te g r ated   an d   p lan etar y   g ea r   co n f ig u r atio n s ,   as sh o wn   in   Fig u r e  3 ,   to   b etter   ap p r ec iate  th e  hub - p lan etar y   m o to r .           Fig u r e  3 .   C r o s s - s ec tio n al  d iag r am   o f   a   h u b   m o to r   with   a  p la n etar y   g ea r   s y s tem       Fig u r e  3   s h o ws  h o w  th e  h u b   m o to r - in te g r ated   d r i v es  s im p lify   d r iv etr ain   ar ch itectu r e  b y   e lim in atin g   in ter m ed iate  tr an s m is s io n   co m p o n e n ts ,   wh ile  p lan etar y   g e ar   m ec h an is m s   p r o v id e  c o m p ac tn ess ,   h ig h   to r q u e   d en s ity ,   an d   h i g h   tr a n s m is s io n   ef f icien c y ,   ty p ically   r a n g in g   f r o m   9 5 - 9 8 %,   co m p ar ed   with   ap p r o x im ately   8 5 - 9 5 %  f o r   co n v en tio n al  m u lti - s tag e  g ea r b o x   s y s tem s   [ 7 7 ] .   T h ese  a d v an ta g es  h av e   co n tr ib u ted   to   th e   wid esp r ea d   ad o p tio n   o f   h u b - i n teg r ated   p lan etar y   d r iv etr ain s   in   AGV  ap p licatio n s .     Fu r t h er m o r e,   r ec o g n izin g   th at  g ea r b o x   p er f o r m a n ce   v ar ies  with   lo ad   an d   s p ee d   u n d er   d if f er en t   o p er atin g   c o n d itio n s ,   a d ap tiv e  tr an s m is s io n   m ec h an is m s   h av e  also   b ee n   in tr o d u ce d ,   wit h   r ep o r te d   r ed u ctio n s   in   p o wer   co n s u m p tio n   o f   ap p r o x im ately   5 - 1 5 % th r o u g h   im p r o v e d   m o t o r – d r iv etr ain   m atch in g   [ 7 8 ] ,  [ 7 9 ] .   W h ee l  d iam eter   also   a f f ec ts   d r iv etr ai n   ef f icien cy   b y   in f l u en cin g   th e  m o to r   s p ee d   an d   g ea r b o x   r ed u ctio n   r eq u ir e d   to   ac h iev e  th e  d esire d   wh ee l  to r q u e  an d   AGV  tr av ellin g   s p ee d .   T h e  m o to r   p o wer   r eq u ir em e n t c an   b e   ex p r ess ed   as   ( 5 ) :       =   .   .   ( 5 )     wh er e  P m   is   m o to r   p o wer   an d   ca n   b e  r elate d   to   ( 1 ) ,   F  is   th e  d r iv in g   f o r ce   m en tio n e d   in   ( 2 ) ,   r   is   wh ee l  r ad iu s ,   an d     is   an g u lar   v elo city .   Ov er all,   ef f ec tiv e  d r iv et r ain   co n f ig u r atio n   f o r   en er g y   o p tim izatio n   r eq u ir es   in teg r ated   co n s id er atio n   o f   th e   m o to r ,   g ea r b o x ,   an d   wh ee l sy s tem   to   en h an ce   m o to r   p e r f o r m an ce   an d   im p r o v e  o v er all  en er g y   ef f icien cy .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       To w a r d   en erg y - efficien t A GV s :   A   r ev iew   o f m ec h a n ica l d esi g n   co n tr ib u tio n s   a n d   …  ( A miz i No o r )   2077   5 . 2 .     Co ntr ibu t io n o f   wheel  d esig ns   W h ee l  d esig n   in f lu en ce s   AG V  en er g y   ef f icien c y   th r o u g h   its   ef f ec ts   o n   r o llin g   r esis tan c e,   tr ac tio n   b eh av io r ,  as  well  as   wh ee l - g r o u n d   c o n tact  ch a r ac ter is tics   [ 8 0 ] .   T h er e f o r e,   o p tim izatio n   o f   m ater ial  p r o p er ties ,   wh ee l  g eo m etr y ,   a n d   co n tact  co n d itio n s   is   im p o r tan t  f o r   r e d u cin g   m ec h an ical  lo s s es  an d   im p r o v in g   en er g y   p er f o r m an ce   d u r in g   AGV  o p er atio n .   W ith   r eg ar d   to   wh ee l  m ater ial  co n s id er atio n s   [ 1 9 ] ,   d em o n s tr ated   th at   wh ee l  d ef o r m atio n   b eh a v io r   a s s o ciate d   with   m ater ial  ch a r a cter is tics   ca n   in f lu en ce   tr ac tio n   p er f o r m a n ce   a n d   tr ajec to r y   s tab ilit y .   I n   ad d itio n ,   [ 2 0 ]   f u r t h er   h ig h lig h te d   th e  in f lu e n ce   o f   wh ee l  m ater ial  o n   m o tio n   p er f o r m an ce   b y   d em o n s tr atin g   its   ef f ec t o n   to r s io n al  r esis tan ce   d u r in g   co r n er in g   m an eu v er s .   B esid es  m ater ial  s elec tio n ,   th e  s tr u ctu r al  d esig n   o f   wh ee l - r el ated   co m p o n en ts   ca n   also   b e   im p r o v e d .   Fo r   ex am p le,   [ 8 1 ]   im p r o v ed   a  s lan ted   ca s ter   wh ee l  d esig n   b y   o p tim izin g   th e  in ter ac tio n   b etwe en   th e  wh ee l   an d   its   s u p p o r tin g   s tr u ctu r e,   t h er eb y   r ed u cin g   later al  r esis tan ce   an d   in ter n al  f r ictio n ,   wh ic h   lo wer ed   th e  f o r ce   r eq u ir ed   f o r   wh ee l  alig n m en t.   Similar ly ,   s tu d ies  o n   o m n id i r ec tio n al  wh ee l  s y s tem s   h av e   f o cu s ed   o n   w h ee l   ar r an g em e n t,  s tr u ctu r al  co n f ig u r atio n ,   an d   s y s tem - lev el  in teg r atio n   to   en h a n ce   o v er all  AGV  m o tio n   ef f icien cy   [ 8 2 ] ,   [ 8 3 ] .   T h ese  i m p r o v e m en ts   co n tr ib u te   to   lo wer   en er g y   c o n s u m p ti o n   t h r o u g h   s m o o th er   m o tio n ,   r ed u ce d   s lip p a g e,   m in im ize d   a ctu ato r   o v e r lo ad ,   an d   e n h an ce d   m an eu v er ab ilit y .     5 . 3 .     Cha s s is   s t ruct ure  a nd   w eig ht  ef f ec t   T h e  ch ass is   s er v es  as  th e  p r im ar y   s tr u ctu r al  p latf o r m   in te g r atin g   all  s y s tem   co m p o n en t s ,   wh ile  its   o v er all  m ass   s ig n if ican tly   in f l u en ce s   th e  p o wer   d em an d   o f   th e  AGV.   T h er ef o r e,   th e  ch as s is   m as s   s h o u ld   b e   m in im ized   to   r ed u ce   lo ad   b u r d en   an d   e n er g y   co n s u m p tio n   with o u t  co m p r o m is in g   s tr u ctu r al  s af ety   an d   lo ad - ca r r y in g   ca p ac ity .   I n   th is   co n tex t,   a  s tu d y   b y   [ 1 ] ,   [ 8 4 ]   a p p lied   a  s y s tem atic   en g in ee r in g   o p tim izatio n   ap p r o ac h   t o   d ev elo p   a  s tr u ctu r e  ca p ab le  o f   s u p p o r tin g   a  2 0 to n   lo a d   ca p ac ity .   Similar ly ,   [ 8 5 ]   co n d u cted   a  to p o lo g y   o p tim izatio n   s tu d y   th at   n o t  o n ly   r ed u ce d   s tr u ctu r al   m ass   b u t  also   id e n tifie d   o p tim a l  wh ee l  p lace m en t   lo ca tio n s   b ased   o n   lo ad   d is tr ib u tio n   r eq u i r em en ts .   I n   a n o th er   s tu d y ,   [ 8 6 ]   im p r o v ed   th e  s t r u ctu r al  s tr en g th   o f   AGV  s y s tem s   wh ile  s im u ltan eo u s ly   r ed u cin g   s tr u ctu r al  l o ad   to   e n ab le  o p er atio n   u n d er   h ig h ly   r o b u s t  an d   ex tr em e  v ib r atio n   c o n d itio n s .   C o llectiv ely ,   th ese  s tu d ies  ac h iev ed   lo ad   r ed u ctio n s   o f   ap p r o x im ately   1 0 - 2 0 %,  wh ich   ca n   d ir ec tly   co n tr i b u te  t o   lo wer   en e r g y   d em an d   an d   im p r o v e d   o v er all  AGV  ef f icie n cy .     5 . 4 .     M ec ha nica l g uid a nce  s y s t em   f o r  t ra j ec t o ry   c o ntr o l   Alth o u g h   AGV  n av ig atio n   is   p r im ar ily   ac h iev ed   th r o u g h   s en s o r - b ased   s y s tem s   an d   in tellig en t   p r o g r a m m in g   f o r   p r e d ef in ed   p ath   f o llo win g   [ 8 7 ] ,   [ 8 8 ]   p r o p o s ed   alter n ativ e  m ec h an ical  g u i d an ce   ap p r o ac h es.   W h ile  th ese  m eth o d s   m ay   n o t  b e  s u itab le  f o r   all  o p er atin g   c o n d itio n s ,   th ey   r ed u ce   d ep en d en ce   o n   co n tin u o u s   s en s in g ,   d ata  p r o ce s s in g ,   an d   co m p u tatio n al  co n tr o l  r eq u ir em en ts ,   an d   th er ef o r e  s h o u ld   b e  co n s id er ed   as   p r ac tical  alter n ativ es f o r   s elec t ed   AGV  ap p licatio n s .   I n   a  r elate d   s tu d y ,   [ 8 9 ]   p r o p o s ed   in s tr u m en te d   p ass iv e  wh ee ls   f o r   lo ca lizatio n   p u r p o s es .   T h e  p ass iv e   ca s to r   wh ee ls   ex h ib it  lo w - s li p   an d   s tab le   m o tio n   ch a r ac te r is tics ,   wh ile  r ed u cin g   r elian ce   o n   co n tin u o u s ly   p o wer ed   s en s in g   s y s tem s   an d   lo wer in g   en er g y   co n s u m p tio n .   T h ese  s tu d ies  s u g g est  th at   m ec h an ical  d esig n   ca n   r ed u ce   r elian ce   o n   s en s in g   an d   n av ig atio n   s y s tem s ,   th er eb y   lo wer i n g   co m p u tatio n al   an d   s en s o r   en e r g y   co n s u m p tio n .   Alth o u g h   s u ch   im p lem en tatio n s   m ay   b e   lim ited   to   s p ec if ic  o p er atin g   co n d itio n s ,   th ey   ca n   b e   co n s id er ed   as h y b r id   o p er atio n al  co n ce p ts ,   s im ilar   to   tr am - t r ain   s y s tem s   u s ed   in   s ev er al  ci ties   wo r ld wid e.     5 . 5 .     Dy na m ic  co un t er ba la nc e   Veh icle  s tab ilit y   ca n   also   b e   en h an ce d   th r o u g h   m ec h an ic al  d esig n   ap p r o ac h es  [ 9 0 ] .   Hig h lig h ted   s tr u ctu r al  p ar am eter s   af f ec tin g   ce n ter - of - g r av ity   v a r iatio n   i n   AGV  f o r k lifts,  d em o n s tr atin g   th e  p o ten tial  o f   m ec h an ical  d esig n   to   im p r o v e  s tab ilit y   u n d er   v ar y i n g   lo a d   co n d itio n s .   I n   a  r elate d   s tu d y ,   [ 9 1 ]   r e v iewe d   m ec h an ical  ap p r o ac h es  f o r   m an ag in g   d y n am ic  ce n ter - of - g r av ity   v ar iatio n s ,   in clu d in g   ad ju s tab le  wh ee lb ase   s y s tem s ,   m o v ab le  co u n te r weig h ts ,   ad ap tiv e  b ala n cin g   m ec h an is m s ,   an d   v ar iab le - g eo m etr y   ch ass is   d esig n s   to   im p r o v e  v eh icle  s tab ilit y   d u r in g   liftin g   a n d   tr a n s p o r tatio n   o p er atio n s .     T h is   co n ce p t  ca n   b e  f u r th e r   ex ten d ed   th r o u g h   ch ass is   d es ig n   in teg r atio n   to   im p r o v e  a d ap tab ilit y   ac r o s s   v ar y in g   s u r f ac e  c o n d i tio n s ,   s u ch   as  s m o o th   in d u s tr ial  f lo o r s ,   asp h alt  r o ad s ,   an d   s o f t   s o il  ter r ain .   Alth o u g h   th e  p r esen ted   ex a m p les  d o   n o t  ex p licitly   q u an tify   en er g y   s av in g s ,   s u ch   m ec h an i ca l  ad ap tab ilit y   ca n   r ed u ce   d e p en d e n cy   o n   co n tin u o u s   m o n ito r i n g   p o wer   r e q u ir e d   in   co n tr o l - b ased   s y s tem s .     5 . 6 .     Wheel  driv e  co nfig ura t i o n    Var io u s   wh ee l  d r iv e  co n f ig u r a tio n s   ar e  u s ed   in   m o b ile  r o b o t ic  s y s tem s   d ep en d in g   o n   f ac t o r s   s u ch   as  s teer in g   an g le   r eq u ir em en ts ,   m an eu v er a b ilit y ,   s tab ilit y ,   c o n tr o llab ilit y ,   an d   o p er atin g   en v ir o n m en t.   C o m m o n   co n f ig u r atio n s   in clu d e   d if f e r e n tial  d r iv e,   o m n id ir ec tio n al  d r iv e,   tr icy cle  d r i v e,   an d   m u lti - s teer   s y s tem s   [ 7 0 ] .   E n er g y   co n s u m p tio n - wis e .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 6 9 4   I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t ,  Vo l.  17 ,   No .   3 ,  Sep tem b er   20 26 :   2070 - 2 0 8 5   2078   T h e  d if f e r en tial  d r i v e  is   th e   s im p lest   co n f ig u r atio n ,   wh i le  o m n id ir ec tio n al  s y s tem s   ar e  m o r e   co m p lex   b ec au s e  t h ey   ca n   m o v e  i n   m u ltip le  d ir ec tio n s   with o u t  ch a n g in g   o r ien tatio n .   Dif f er en tial  d r iv es   g en er ally   co n s u m e  less   en er g y   d u e  to   th eir   s im p ler   co n tr o l  s y s tem   an d   f ewe r   ac tu ato r s .   I t  was  r ep o r ted   o m n i   d ir ec tio n al  an d   Me ca n u m   w h e eled   r o b o ts   co n s u m ed   15 -   3 5 % m o r e   en er g y   co m p ar ed   t o   d if f er en tial d r iv e  [ 9 2 ]   f o r   s y s tem s   th at  r eq u ir e  m u ltip le  m o to r s ,   co n tin u o u s   wh ee l  co o r d in atio n ,   an d   m o r e   ad v an ce d   co n tr o l   alg o r ith m s .   T o   b alan ce   m o b i lity   p er f o r m an ce   with   e n er g y   ef f icien cy ,   s tu d ies  b y   [ 8 4 ]   an d   [ 9 3 ]   p r o p o s ed   im p r o v e d   wh ee l  c o n f ig u r atio n   d esig n s   th at   ac h iev e  o m n id ir ec tio n al  m o b ilit y   with o u t  r e ly in g   o n   Me ca n u m   wh ee ls .   T h eir   o p tim izatio n   ap p r o ac h es r ed u ce d   th e   n u m b er   o f   m o to r s   r e q u ir ed ,   im p r o v e d   wh ee l  ar r an g em en t,   m in im ized   d r iv etr ai n   co m p le x ity ,   an d   r e d u ce d   later al  wh ee l  s lip ,   th er eb y   p o te n tially   en h an cin g   o v er al l   en er g y   e f f icien cy .     5 . 7 .     E nerg y   f a ct o rs a nd   m it ig a t io n str a t e g ies in AG Vs   T h e  d is cu s s io n s   in   Sec tio n s   5 . 1   to   5 . 6   h ig h lig h t  s ev er al  m ec h an ical  d esig n   asp ec ts   th at  m ay   in f lu en ce   n o t   o n ly   s y s tem   p e r f o r m an ce   b u t  also   e n er g y   ef f icien cy   u n d er   s p ec if ic  o p er ati n g   c o n d itio n s .   T h e   n ex t  s tep   is   to   estab lis h   clo s er   in teg r atio n   b etwe en   th ese  d esig n s   an d   e n er g y - s av in g   s tu d ies.  T o   r elate   th e   p o ten tial  en er g y   b en ef its   o f   m ec h an ical  d esig n   im p r o v e m en ts   to   co n v en tio n al  co n tr o l - b ased   s o lu tio n s ,   T ab le  2   s u m m ar izes a lter n ativ e  m ec h an ical  ap p r o ac h es c o r r esp o n d in g   to   ex is tin g   c o n tr o l s tr ateg ies.       T ab le  2 .   E n er g y   im p r o v em en t  ar ea s : Co n tr o l - b ased   v s .   m ec h an ical  ap p r o ac h es   Ty p e s  o f   e n e r g y   i mp r o v e me n t   S o u r c e   o f   p r o b l e ms   I ssu e s   C o n t r o l l e r - b a se d   mi t i g a t i o n   P o t e n t i a l   m e c h a n i c a l   d e s i g n   mi t i g a t i o n   s t r a t e g i e s   O p e r a t i o n a l   a n d   c o n t r o l - b a s e d   a p p r o a c h   Lo a d   i ss u e s   I n c r e a se  i n   t r a c t i o n   d e m a n d   F e e d b a c k   c o n t r o l     ˗   Li g h t w e i g h t   c h a ssi s st r u c t u r e   t o   r e d u c e   b a se   l o a d     ˗   O p t i mi z e d   w h e e l   g e o me t r y   a n d   mat e r i a l   se l e c t i o n   t o   i m p r o v e   t r a c t i o n   ˗   A p p r o p r i a t e   w h e e l   c o n f i g u r a t i o n   t o   i m p r o v e   t r a c t i o n   a n d   s t a b i l i t y   ˗   A d a p t i v e   g e a r b o x   c o n f i g u r a t i o n   f o r   v a r i a b l e   o p e r a t i n g   c o n d i t i o n s   S t a b i l i t y   i n st a b i l i t y     F e e d b a c k   c o n t r o l   ˗   M e c h a n i c a l   a d a p t i v e   st r u c t u r e   t o   i mp r o v e   s t a b i l i t y .   P a t h   g e o me t r y   W h e e l   s l i p   a n d   f r e q u e n t   s p e e d   v a r i a t i o n   F e e d b a c k   c o n t r o l     ˗   S mo o t h   c o r n e r i n g   g e o met r y   t o   r e d u c e   sp e e d   a n d   a c c e l e r a t i o n   a d j u s t me n t .   ˗   C h a ssi s   o p t i mi z a t i o n   f o r   st a b l e   c o r n e r i n g .   ˗   O p t i mi z e d   d r i v e t r a i n   c o n f i g u r a t i o n   f o r   a d a p t i v e   s p e e d   c o n t r o l   H i g h   u p h i l l   t o r q u e   d e m a n d   A d a p t i v e   t o r q u e   a n d   b r a k i n g   c o n t r o l   ˗   O p t i mi z e d   g e a r   r a t i o   f o r   g r a d i e n t   c l i mb i n g   e f f i c i e n c y .   ˗   H i g h - t r a c t i o n   w h e e l   m a t e r i a l s f o r   sl o p e   st a b i l i t y   F r e q u e n t   s p e e d   v a r i a t i o n   a n d   p o w e r   su r g e s   I mp l e me n t   sp e e d   p r o f i l i n g .   ˗   O p t i mi z e d   d r i v e t r a i n   s y st e m f o r   a d a p t i v e   sp e e d .   H i g h   c o m p u t a t i o n a l   d e m a n d   f o r   c o m p l e x   p a t h s     ˗   M e c h a n i c a l   t r a j e c t o r y   g u i d a n c e     V a r y i n g   p a t h   c o n d i t i o n s   H i g h - sp e e d   o p e r a t i o n   ˗   C o n si d e r   smo o t h   c o r n e r i n g   t o   r e d u c e   sp e e d   a n d   a c c e l e r a t i o n   a d j u s t me n t   ˗   D e si g n   c h a ss i s st r u c t u r e   f o r   st a b l e   c o r n e r i n g   C o m p u t a t i o n a l   a n d   i n t e l l i g e n t   a p p r o a c h e s   A g g r e ss i v e   c o n t r o l   b e h a v i o r   a n d   u n st a b l e   d y n a mi c s   I n c r e a se d   c o m p u t a t i o n a l ,   sen s i n g ,   a n d   c o n t r o l   e n e r g y   d e m a n d   O p t i mi z e d   a l g o r i t h ms w i t h   A I - b a s e d .   ˗   M e c h a n i c a l l y   st a b i l i z e d   s e n so r   mo u n t i n g   t o   r e d u c e   c o m p u t a t i o n a l   c a l i b r a t i o n   d e m a n d   En e r g y   s o u r c i n g ,   st o r a g e ,   a n d   r e c o v e r y   t e c h n o l o g i e s   M a t e r i a l   r e l i a b i l i t y   a n d   sy st e m  i n t e g r a t i o n   Te c h n o l o g y   mat u r i t y ,   c o st ,   a n d   a d a p t a b i l i t y   A d v a n c e d   c o n t r o l   i n t e g r a t i o n     ˗   D o c k i n g   i n f r a st r u c t u r e   w i t h   se l f - d o c k i n g   a l i g n m e n t     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Po w  E lec  &   Dr i Sy s t     I SS N:   2088 - 8 6 9 4       To w a r d   en erg y - efficien t A GV s :   A   r ev iew   o f m ec h a n ica l d esi g n   co n tr ib u tio n s   a n d   …  ( A miz i No o r )   2079   T ab le  2   ca teg o r izes  co m m o n   en er g y   im p r o v em en t  a r ea s   an d   b r ea k d o wn   in to   c o r r esp o n d i n g   p r im ar y   s o u r ce s   o f   p r o b lem s   an d   th eir   ass o ciate d   is s u es.  T h e  f in al  two   co lu m n s   co m p ar e  c o n v e n tio n al  co n tr o l - b ased   s o lu tio n s   with   alter n ativ e  m ec h an ical  ap p r o ac h es  th at  m ay   r ed u ce   r elian ce   o n   co m p lex   co n tr o ller s ,   m in im ize  b atter y   s tr ess ,   im p r o v e  m o tio n   s tab ilit y ,   an d   e n h an ce   o v e r all  AGV  en er g y   ef f icien c y .   Me c h an ical  ap p r o ac h es   h av e  d em o n s tr ated   co n s id er a b le  p o ten tial  in   im p r o v in g   AG V  o p er atio n   th r o u g h   v ar io u s   d esig n   alter n ativ es.  Ho wev er ,   th eir   co n tr ib u tio n   to war d   s im p lify in g   co m p u tatio n al  d em an d   an d   r ed u cin g   d ep e n d en ce   o n   ad v an ce d   en er g y   s o u r cin g   tec h n o lo g ies  r em ain s   co m p ar ativ ely   lim ited .   On e   s u g g ested   s o l u tio n   is   to   c o m b in e   s en s o r   p o s itio n s   at   th e   b est  m ec h an ical  p o s itio n ,   s o   as  to   p r o v id e  m o r e   ac cu r ate  r ea d in g   f o r   less   ca lib r atio n s .   I n   en e r g y   s to r ag e,   s o u r cin g ,   an d   r ec o v er y   tech n o lo g ies,   alth o u g h   r esear ch   in v o lv es   ex t en s iv e  r esear ch   a n d   d ev elo p m e n t,  m ec h an ically   o r ien ted   s o lu tio n s   s h o u ld   al s o   b e  ex ten d ed   f o r   p r ac tical  an d   co s t - ef f ec tiv e  in n o v atio n .   As  o b s er v e d   in   th e  m ec h an ical  m itig atio n   s u g g esti o n ,   in tr o d u cin g   m ec h an ica l  in ter v en tio n   h elp s   id en tify   an   ac c u r ate  ch ar g in g   p o in t.  T h is   s im p lifie s   co m p u tatio n   f o r   f in d in g   th e  r i g h t  ch ar g in g   p o in t  a n d   ch ar g in g   in f r astru ctu r e.         6.   M E CH A NICA L   P ARA M E T E R  O P T I M I Z AT I O N   Var io u s   m ec h an ical  asp ec ts   wer e  p r esen ted   in   s ec tio n   5 ,   h i g h lig h tin g   th eir   p o ten tial  co n tr i b u tio n s   to   AGV  en er g y   ef f icien cy .   B esi d es  h ig h lig h tin g   th at  m ec h an i ca l  f ac to r s   ca n   r ed u ce   en e r g y   co n s u m p tio n ,   t h e   s im u ltan eo u s   in ter ac tio n   am o n g   th ese  p ar am eter s   m u s t  also   b e  co n s id er ed   in   t h e  o v er all  e n er g y   p er f o r m an ce .   T h u s ,   a  s y s tem atic  o p tim izatio n   ap p r o ac h   is   r eq u ir ed   to   d eter m in e  th e  m o s t  ef f ec tiv e  p ar am eter   co m b in atio n s   f o r   s u s tain ab le  AGV  o p er atio n .     6 . 1 .     M ec ha nica l e nerg y   o pti m iza t io n f r a m ewo r k     Sev er al  o p tim izatio n   m eth o d s ,   in clu d in g   f u ll  f ac to r ial  d esig n   an d   r esp o n s e  s u r f ac e  m et h o d o lo g y ,   h av e  b ee n   wid ely   a p p lied   in   en g in ee r in g   o p tim izatio n .   H o wev er ,   th ese  ap p r o ac h es  m ay   r eq u ir e  ex ten s iv e   ex p er im en tatio n   an d   h ig h   c o m p u tatio n al  ef f o r t w h en   i n v o lv i n g   m u ltip le  d esig n   p ar am eter s .   T h er ef o r e,   a  m o r e   ef f icien t a n d   s y s tem atic  o p tim izatio n   m eth o d   is   n ee d ed   f o r   AGV  m ec h an ical  p ar am eter   a n aly s is .   T h e  T ag u ch i  m et h o d   is   co n s id er ed   s u itab le  f o r   th is   o p ti m izatio n   p u r p o s e.   I t  is   a  r o b u s t  d esig n   tech n iq u e  th at  em p lo y s   o r th o g o n al  ar r ay s   an d   s ig n al - to - n o is e  ( S/N)  r atio   an aly s is   to   ef f icien tly   ev alu ate   m u ltip le  p ar am eter s   an d   i d en tify   o p tim al  an d   s tab le  co n f i g u r atio n s .   C o m p a r ed   with   f u l l  f ac to r ial  d esig n s ,   wh ich   r eq u ir e  a  lar g e  n u m b er   o f   ex p er im e n tal  r u n s ,   th e  T a g u ch i  m eth o d   s ig n if ican tly   r e d u ce s   ex p er im e n tal   ef f o r t  wh ile  m ain tain in g   ef f ec tiv e  p ar am eter   ev alu atio n .   I n   ad d itio n ,   co m p ar e d   with   s im u latio n - b ased   ap p r o ac h es,  it  o f f er s   p r ac tical  ad v an tag es  s u c h   as  l o wer   c o s t,  s h o r ter   im p lem e n tatio n   tim e,   an d   s u itab ilit y   f o r   ea r ly - s tag e  d esig n   o p tim izatio n   [ 9 4 ] - [9 6 ] .   Ma n y   s tu d ies  h av e  ad o p ted   th e  T a g u ch i  m eth o d   ac r o s s   v ar io u s   en g in ee r in g   an d   o p tim izatio n   ap p licatio n s ,   in clu d in g   en er g y - r elate d   c o n tex ts   [9 7 ] - [ 99 ] .   I n   ad d itio n ,   to   th e   b est  o f   t h e  a u th o r s ’   k n o wled g e,   n o   s tu d y   h as  s p ec if ically   a p p lied   th e   T ag u ch i   m eth o d   to   m ec h an ical   en er g y   o p tim izatio n   in   AGV  s y s tem s     6 . 2 .     T a g uchi o ptim iz a t io n f r a m ewo r k   T h e  T ag u ch i   m eth o d   is   im p le m en ted   th r o u g h   s ev er al  s y s te m atic  s tep s ,   in clu d in g   p r o b lem   d ef i n itio n ,   s elec tio n   o f   co n tr o l  an d   n o i s e  f ac to r s ,   d eter m in atio n   o f   s u itab le  o r th o g o n al  ar r ay s ,   ex p er im en tal  d ata   co llectio n ,   co m p u tatio n   o f   r o b u s tn ess   u s in g   s ig n al - to - n o is e  ( S/N)  r atio   an aly s is ,   an d   ev alu atio n   o f   th e  r esu lts   to   id en tify   th e  o p tim al  p ar a m eter   s ettin g s .   Fin ally ,   v alid atio n   is   co n d u cted   to   v er if y   th e  r o b u s tn ess   an d   ef f ec tiv en ess   o f   th e  o p tim ized   p ar am eter s .   T o   illu s tr ate  th e  p r o p o s ed   im p lem en tatio n   m o r e  clea r ly ,   s elec ted   m ec h an ical  f ac to r s   f r o m   Secti o n   5   a r e  o r g an ized   in t o   a  P - d i ag r am ,   wh er e  r elev an t p ar am e ter s   ar e  g r o u p ed   f o r   th e  o p tim izatio n   p r o ce s s ,   as sh o wn   in   Fig u r e   4 .   Fig u r e  4   illu s tr ates th e  p r o p o s ed   P - d iag r am   f o r   th e  AGV  m e ch an ical  en er g y   o p tim izatio n   f r am ewo r k   b ased   o n   th e  T ag u c h i  m eth o d .   T h e  f r am ewo r k   o r g a n izes  th e  o p tim izatio n   p r o ce s s   in to   in p u t,  co n tr o l,  n o is e,   an d   o u tp u t  f ac to r s .   T h e  in p u t  f ac to r   r ep r esen ts   o p er atin g   co n d itio n s   s u ch   as  s p ee d   v ar iatio n ,   wh ile  th e  co n tr o l  f ac to r s   in clu d e  a d ju s tab le  m ec h an ical  p ar am eter s   s u ch   as  g e ar   co n f i g u r atio n ,   wh ee l  ch a r ac ter is tics ,   d r iv etr ain   ar r an g em e n t,  an d   c h ass is   p r o p er ties .   Me an wh ile,   n o is e   f ac to r s   r e p r esen t  u n co n t r o llab le  o p er atio n al  v ar iatio n s ,   in clu d in g   p ay lo a d ,   p ath ,   a n d   f lo o r   co n d itio n s ,   wh ich   m ay   in f lu en ce   AGV  e n er g y   p er f o r m a n ce .   T h e  o u tp u t f ac to r   co r r esp o n d s   to   en er g y - r elate d   r esp o n s es su ch   as e n er g y   co n s u m p tio n   a n d   p o wer   lo s s es.   I n   th is   co n tex t,  th e   T ag u ch i  Me th o d   f r am ewo r k   en a b les  ef f icien t  ev alu atio n   o f   m u ltip le   p ar am eter s   an d   lev els  t h r o u g h   a  s tr u ct u r e d   ex p er im en tal  a p p r o ac h .   B y   e m p lo y in g   s ig n al - to - n o is e  ( S/N)  r atio   an aly s is ,   th e   f r am ewo r k   s u p p o r ts   r o b u s tn ess   ev alu atio n   a n d   s y s tem atic  d ec is io n - m ak in g   wh ile   p r o v id in g   a   lo w - co s t  a n d   s ca lab le  ap p r o ac h   f o r   im p r o v in g   AGV  e n er g y   ef f icien c y   an d   m ec h an ical  r eliab ilit y .   I n   ad d itio n ,   t h e  f r am ewo r k   is   well  s u ited   f o r   i n d u s tr ial  p ar ticip atio n   in   t h e  e n er g y   o p tim izatio n   p r o ce s s   d u e  to   its   s y s tem atic   p r o ce d u r es,  s tr aig h tf o r war d   i m p lem en tatio n ,   a n d   p r ac tical  v alid atio n   m eth o d s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.