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亞馬遜將二維碼導(dǎo)航AGV高效的應(yīng)用到倉儲(chǔ)領(lǐng)域，不僅效率高，視覺效果同樣突出，給人們帶來的沖擊是十分震撼的。在國內(nèi)，想利用AGV升級產(chǎn)線或倉庫的經(jīng)理們也總會(huì)問到二維碼導(dǎo)航，可能是覺得比較高科技，比較潮流吧。其實(shí)AGV行業(yè)中的各種導(dǎo)航方式的難度都差不多，磁導(dǎo)航、激光導(dǎo)航、二維碼導(dǎo)航、SLAM等方式對于應(yīng)用來說，沒有明顯區(qū)別，因?yàn)槎加谐墒斓膫鞲衅鞣答佀�需的坐�?biāo)（對于SLAM，此類直接反饋?zhàn)鴺?biāo)的傳感器套裝現(xiàn)在還沒到泛濫的程度，但成熟開源算法已經(jīng)泛濫了）。廢話不多說，下面介紹一下二維碼導(dǎo)航AGV的基本導(dǎo)航邏輯。

下圖是一個(gè)二維碼示意，一堆神鬼莫測的圖案（可以是多個(gè)二維碼構(gòu)成的組，也可以是自己定義的，只要能解析就行）隱藏著坐標(biāo)信息。傳感器（攝像頭加處理器）讀取到二維碼時(shí)，輸出傳感器中心與二維碼中心的距離和一個(gè)偏轉(zhuǎn)角度，距離值有正負(fù)之分，可靠范圍一般不超過±4cm，當(dāng)然超過這個(gè)范圍也會(huì)有數(shù)值返回（方便初次尋二維碼），但如果AGV的導(dǎo)航誤差控制超過了4cm，那就不用玩了。根據(jù)反饋的偏差值，就可以對AGV進(jìn)行糾偏。

現(xiàn)在問題來了，問題一：在二維碼之間的空白區(qū)域沒有參考信息，根據(jù)什么糾偏？

首先能想到的是利用航跡推算的方法，根據(jù)控制給定指令或編碼器數(shù)值推算AGV的位置，從而進(jìn)行糾偏。

實(shí)際控制中，用編碼器推算的精度一般會(huì)高于根據(jù)控制給定指令的推算結(jié)果，因?yàn)榭刂破骱蛨?zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)和執(zhí)行情況不容易準(zhǔn)確補(bǔ)償。在此，十分推薦使用《Probabilistic Robotics》(page 127)中描述的模型，該模型簡單粗暴，不僅因?yàn)檐圀w中心的速度與角速度等參數(shù)容易計(jì)算，并且模型中直接應(yīng)用的是全局坐標(biāo)，不用再進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換了，總之，簡單粗暴。

利用航跡推算的方法總會(huì)有誤差存在，并且因?yàn)闆]有參考，該誤差理論上是無邊界的，那么，問題二：如何減小推算誤差？

一般通過兩種手段，一是縮短二維碼之間的距離，這樣就減小了推算誤差累加的時(shí)間，從而減小了推算誤差。但這樣做會(huì)增大二維碼鋪設(shè)的工作量，并且會(huì)使現(xiàn)場更加復(fù)雜。當(dāng)然，該方法實(shí)施的前提是施工人員心情愉快的接受并且工廠方同意你這樣做。

二是增加慣導(dǎo)，利用傳感器融合的方法減小推算誤差。實(shí)際上，現(xiàn)在市售的慣導(dǎo)價(jià)格都比較低，之所以便宜，因?yàn)榈投说膽T導(dǎo)已經(jīng)被玩爛了，Github上可以下載到pixhawk、crazypony等實(shí)現(xiàn)慣導(dǎo)算法的代碼（照做、照抄，就可以自己做出慣導(dǎo)了），選一款千元以下的產(chǎn)品一般可以滿足使用要求�；�本的慣導(dǎo)有9個(gè)輸出，分別是沿三個(gè)軸向的加速度與繞三個(gè)軸的角速度，以上6個(gè)是芯片反饋的原始數(shù)據(jù)，還有3個(gè)歐拉角度是慣導(dǎo)融合計(jì)算后的輸出數(shù)據(jù)。AGV主要是應(yīng)用慣導(dǎo)的航向角輸出值，所以優(yōu)先選擇帶有磁極感應(yīng)的慣導(dǎo)或者直接選擇高精度的航向角傳感器（有人叫它陀螺轉(zhuǎn)角儀）。磁感應(yīng)的響應(yīng)較慢，并且有零點(diǎn)漂移情況，能否應(yīng)用要看現(xiàn)場的情況，只利用繞z軸的角速度做積分也是可以得到很好的結(jié)果的（不要粗暴的直接累加，至少要用一下龍哥庫塔法之類的有消除殘差機(jī)制的數(shù)值積分方法）。得到參考角度值后，與基于編碼器得到的航跡推算值做融合，簡單點(diǎn)的，用互補(bǔ)濾波做融合就可以得到較好的結(jié)果，如果不嫌麻煩，可以折騰一下EKF（在stm32框架下折騰EKF要做好一定準(zhǔn)備，迎接解矩陣帶來的麻煩）。

現(xiàn)在有了二維碼之間空白區(qū)域的推算數(shù)據(jù)，就可以做控制了。但推算的數(shù)據(jù)仍然會(huì)有誤差的，而當(dāng)AGV行駛到二維碼區(qū)域上時(shí)，得到的是準(zhǔn)確的航位誤差。問題三：在空白區(qū)與在二維碼上用同樣的控制參數(shù)控制會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)或跳變嗎？通過以上的減小誤差的方案，已經(jīng)使推算誤差減小了（用心調(diào)試），并且由于控制器運(yùn)算與執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)延時(shí)的問題，用同一組控制參數(shù)并不會(huì)造成AGV在不同區(qū)域銜接處的明顯抖動(dòng)，可以放心大膽的應(yīng)用。如果想在原理上杜絕抖動(dòng)，可以嘗試?yán)�用插值或路徑匹配的方法，產(chǎn)生平滑的路徑，用控制方法跟蹤這條平滑的路徑。