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無人搬運(yùn)車(Automated Guided Vehicle，簡(jiǎn)稱AGV)作為自動(dòng)化運(yùn)輸搬運(yùn)的重要工具，近年來的應(yīng)用越來越廣泛。而導(dǎo)航導(dǎo)引技術(shù)作為AGV的核心技術(shù)之一，對(duì)于AGV技術(shù)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，甚至有種說法是“AGV技術(shù)發(fā)展史就是導(dǎo)航導(dǎo)引方式的演進(jìn)史”。AGV在工作過程中，只有精確地定位自身所處的位置才能有效進(jìn)行作業(yè)。

AGV導(dǎo)航導(dǎo)引的關(guān)鍵技術(shù)

AGV的導(dǎo)航導(dǎo)引是指AGV根據(jù)路徑偏移量來控制速度和轉(zhuǎn)向角，從而保證AGV精確行駛到目標(biāo)點(diǎn)的位置及航向的過程。主要涉及三大技術(shù)要點(diǎn)：

1.定位

定位是確定AGV在工作環(huán)境中相對(duì)于全局坐標(biāo)的位置及航向，是AGV導(dǎo)航導(dǎo)引的最基本環(huán)節(jié)。

2.環(huán)境感知與建模

為了實(shí)現(xiàn)AGV自主移動(dòng)，需要根據(jù)多種傳感器識(shí)別多種環(huán)境信息：如道路邊界、地面情況、障礙物等。AGV通過環(huán)境感知確定前進(jìn)方向中的可達(dá)區(qū)域和不可達(dá)區(qū)域，確定在環(huán)境中的相對(duì)位置，以及對(duì)動(dòng)態(tài)障礙物運(yùn)動(dòng)進(jìn)行預(yù)判，從而為局部路徑規(guī)劃提供依據(jù)。

3.路徑規(guī)劃

根據(jù)AGV掌握環(huán)境信息的程度不同，可分為兩種類型：一個(gè)是基于環(huán)境信息已知的全局路徑規(guī)劃，另一個(gè)是基于傳感器信息的局部路徑規(guī)劃，后者環(huán)境是未知或部分未知的，即障礙物的尺寸、形狀和位置等信息必須通過傳感器獲取。

常見的AGV導(dǎo)航導(dǎo)引方式

1.電磁導(dǎo)引（Wire Guidance）

電磁導(dǎo)引是早期的AGV導(dǎo)航導(dǎo)引方式之一，技術(shù)比較成熟。該技術(shù)是通過在地下埋設(shè)金屬線，AGV通過車載電磁傳感器感應(yīng)金屬線發(fā)出的磁信號(hào)來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)引。這種導(dǎo)引技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于原理簡(jiǎn)單，不受聲光干擾，制造成本低，埋藏的金屬線不易損壞。但是缺點(diǎn)同樣明顯，首先是后期難以擴(kuò)展和更改路線，也無法在工作過程中實(shí)時(shí)更改任務(wù)，容易受到金屬等磁性物質(zhì)的干擾。

2.磁帶導(dǎo)引（Magnetic Tape Guidance）

磁帶導(dǎo)引與電磁導(dǎo)引的原理類似，通過在地面上鋪設(shè)磁帶的形式實(shí)現(xiàn)導(dǎo)引，靈活性比電磁導(dǎo)引較高，重新鋪設(shè)磁帶進(jìn)行二次變更也較容易。但是仍無法實(shí)時(shí)更改任務(wù)，AGV只能沿磁帶行走，同樣易受磁性物質(zhì)干擾。磁帶鋪設(shè)在地面上，也容易受到損毀，需定期維護(hù)。

3.二維碼導(dǎo)引（QR code Guidance）

二維碼導(dǎo)引方式是通過離散鋪設(shè)QR二維碼，通過AGV車載攝像頭掃描解析二維碼獲取實(shí)時(shí)坐標(biāo)。二維碼導(dǎo)引方式也是目前市面上最常見的AGV導(dǎo)引方式，二維碼導(dǎo)引+慣性導(dǎo)航的復(fù)合導(dǎo)航形式也被廣泛應(yīng)用，亞馬遜的KIVA機(jī)器人就是通過這種導(dǎo)航方式實(shí)現(xiàn)自主移動(dòng)的。這種方式相對(duì)靈活，鋪設(shè)和改變路徑也比較方便，缺點(diǎn)是二維碼易磨損，需定期維護(hù)。

4.慣性導(dǎo)航（Inertial Navigation）

慣性導(dǎo)航是在AGV上安裝陀螺儀，利用陀螺儀可以獲取AGV的三軸角速度和加速度，通過積分運(yùn)算對(duì)AGV進(jìn)行導(dǎo)航定位，慣性導(dǎo)航優(yōu)點(diǎn)是成本低，短時(shí)間內(nèi)精度高，但這種導(dǎo)航方式缺點(diǎn)也特別明顯，陀螺儀本身隨著時(shí)間增長(zhǎng)，誤差會(huì)累積增大，直到丟失位置，堪稱是“絕對(duì)硬傷”。使得慣性導(dǎo)航通常作為其他導(dǎo)航方式的輔助。如同上文所提到的二維碼導(dǎo)引+慣性導(dǎo)航的方式，就是在兩個(gè)二維碼之間的盲區(qū)使用慣性導(dǎo)航，通過二維碼時(shí)重新校正位置。

5.激光導(dǎo)航（Laser Navigation）

傳統(tǒng)激光導(dǎo)航的原理是在AGV行駛路線上安裝位置精確的反射板，AGV的車載激光傳感器會(huì)在行走時(shí)發(fā)出激光束，激光束被多組反射板反射回來，接收器接收反射回來的激光并記錄其角度值，通過結(jié)合反射板位置分析計(jì)算后，可以計(jì)算出AGV的準(zhǔn)確坐標(biāo)。其優(yōu)勢(shì)在于無需地面定位設(shè)施，靈活度高，缺點(diǎn)是制造成本高，對(duì)環(huán)境要求較為苛刻。

6.SLAM激光導(dǎo)航（自然導(dǎo)航）（Natural Navigation）

SLAM激光導(dǎo)航則是一種無需使用反射板的自然導(dǎo)航方式，它不再需要通過輔助導(dǎo)航標(biāo)志（二維碼、反射板等），而是通過工作場(chǎng)景中的自然環(huán)境，如：倉(cāng)庫(kù)中的柱子、墻面等作為定位參照物以實(shí)現(xiàn)定位導(dǎo)航。相比于傳統(tǒng)的激光導(dǎo)航，它的優(yōu)勢(shì)是制造成本較低。據(jù)小編了解，目前也有廠商（如：SICK）研發(fā)了適用于AGV室外作業(yè)的激光傳感器。

7.視覺導(dǎo)航（Visual Navigation ）

視覺導(dǎo)航也是基于SLAM算法的一種導(dǎo)航方式，這種導(dǎo)航方式是通過車載視覺攝像頭采集運(yùn)行區(qū)域的圖像信息，通過圖像信息的處理來進(jìn)行定位和導(dǎo)航。視覺導(dǎo)航具有高靈活性，適用范圍廣和成本低等優(yōu)點(diǎn)，但是目前技術(shù)成熟度一般，利用車載視覺系統(tǒng)快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)路標(biāo)識(shí)別這一技術(shù)仍處于瓶頸階段。

AGV導(dǎo)航導(dǎo)引技術(shù)一直朝著更高柔性、更高精度和更強(qiáng)適應(yīng)性的方向發(fā)展，且對(duì)輔助導(dǎo)航標(biāo)志的依賴性越來越低。像SLAM這種即時(shí)定位與地圖構(gòu)建的自由路徑導(dǎo)航方式，無疑是未來的發(fā)展趨勢(shì)。相信在未來，5G、AI、云計(jì)算、IoT等技術(shù)與智能機(jī)器人的交互融合，將給AGV行業(yè)帶來翻天覆地的變化，而具有更高柔性、更高精度和更強(qiáng)適應(yīng)性的SLAM導(dǎo)航方式也將更適應(yīng)復(fù)雜、多變的動(dòng)態(tài)作業(yè)環(huán)境。