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AGV多种导航方式
DANBACH ROBOT


   AGV搬运机器人作为物流装备中自动化水平最高的产品,越来越多地应用于仓储、制造、医疗等多个行业领域。相比传统的人工搬运方式,AGV搬运机器人在不需要人工驾驶的情况下就能够沿预定的路线自动行驶,将货物或物料自动从起始点运送到目的地。在物流行业,随着电子商务的快速发展,亚马逊的Kiva机器人、京东的无人仓计划等都加快了自动化仓储的进程。
    AGV的调度控制系统是实现其自动化的关键,即对AGV进行准确调度,确保多个AGV能同时有序、规范作业。
    通俗地说,AGV控制系统需要解决三个主要问题:我在哪里?我要去哪里?我怎么去?归纳起来分别就是AGV控制系统中的三个主要技术:导航、路径规划、导引控制。今天我们就来谈谈AGV的导航问题。
不同的AGV导航方式在适合的环境下,才能较好的发挥其优势。
    AGV从发明至今,衍生出了多种导航方式,目前主流的方式有以下几种:
电磁导航
    一种较为传统的引导方式,通过在AGV的行驶路径上埋设金属导线,并加载低频、低压电流,使导线周围产生磁场,AGV上的感应线圈通过对导航磁场强弱的识别和跟踪,实现AGV的导引。由于金属线是被埋设在地下的,具有非常隐蔽、不易破损、不易被污染的优点,同时成本较低,原理简单。这种布设方式也导致其路径更改灵活性差,面对实际的作业要求,路径需要改变时,就会带来特别多的麻烦,而且施工量也会特别大。
磁带导航
    与电磁导航有着比较相近的原理,在磁带导航中,磁带是被铺设在路面上的。目前这种技术比较成熟,应用较为广泛,使用起来灵活性较高,铺设简单,改变或扩充路径容易。但因为磁带外露,易受机械损伤和污染,导航的稳定性受环境影响较大,容易受周围金属物质的干扰。
光学导航
    是在AGV的行驶路径上涂漆或粘贴色带,通过对光学传感器采入的色带图像信号进行识别实现导引。光学导航的原理与磁带导航方式类似,灵活性较好,布设简单。但同样容易受色带污染和磨损的影响,对环境要求比较高。
激光导航
    是在AGV行驶路径的周围安装位置精确的激光反射板,AGV上的激光定位装置发射激光束并且采集由不同角度的反射板反射回来的信号,根据三角几何运算来确定其当前的位置和方向,实现AGV的导引。这种方式的优点是定位精度高,地面无需其它定位设施,行驶路径可灵活改变。缺点是制造成本高,对光线、地面、能见度等环境的要求相对苛刻。
视觉导航
    是一种比较新型的导航方式,在AGV上安装CCD摄像机,行驶过程中通过视觉传感器采集图像信息并处理确定AGV的当前位置。这种方式具备良好的导航柔性,随着计算机图像采集、储存和处理技术的飞速发展,其实用性也会越来越强。
惯性导航
    以陀螺和加速度计为敏感器件,利用加速度计测量载体在惯性参考系的加速度,根据陀螺的输出建立导航坐标系,经过积分运算获得载体在导航坐标系中的速度和位置,达到导航定位的目的。
惯性导航技术最早应用于火箭制导,后来随着科学技术的提高,人们对惯性技术了解的不断普及和深入,惯性技术的应用领域已逐步从军用扩展到民用。惯性导航是AGV领域一项新兴的技术,它是一种自主式的导航技术,相比传统的导航方式,惯性导航不需要布设任何设备,不依赖于外界环境,具有更大的运动自由度,更适合应用于智能仓储物流、车间移动装配等。
    除了上述提到的几种主流导航方式,还有SLAM导航、二维码导航、混合导航(如激光磁钉混合导航)等比较新颖的导航技术。面对这么多种AGV导航技术解决方案,总结起来就是:大部分技术需要通过场地改造(铺磁轨、贴色带、贴地标二维码、安装激光反射板)来实现,这些外部设施的搭建使得建设及维护成本高,受环境的限制大,灵活性较差。
    微惯导AGV适用场景
    惯性导航技术作为一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航定位技术,其优势在于给定了初始条件后,不需要外部参照就可确定当前位置、方向及速度,适用于各种复杂地理环境和外界干扰下的精确定位,且能不断测量位置的变化,精确保持动态姿态基准。随着科技进步,成本较低、体积较小的微机械系统(MEMS)器件精度越来越高,“微惯导”定位技术己经逐步推广到工业、军事等领域,且在公安消防、应急救援中得到了比较成熟的应用。
微惯导AGV适用于如下场景:
1.  非固定路线,AGV可以全自由度移动;
2.  大场景长距离,路径铺设复杂,需要多个AGV协同完成任务;
3.  空间比较狭窄,需要AGV前进、后退或侧向移动;
4.  路径更改和场地拓展较为频繁的场合;
5.  其他不方便铺设磁条等设备的应用场合。

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