自动AGV小车如何确定方向?

1723 2018-10-22
随着智能科技的发展,自动AGV小车得到了广泛的运用,尤其是在仓储领域,京东的自动分拣小红车,申通的小黄车,亚马逊的Kiva等等都是在自动AGV小车的基础上改进得来。作为一种无需人工辅助的智能小车,很多业内外人士好奇,自动AGV小车如何确定方向?


目前,现在市面上的AGV小车分为大致八个类型的,坐标导航、电磁导航、磁导航、激光导航、光学导航、惯性导航、图片识别导航、GPS导航:

一、电磁导航

早期的AGV多是用电磁导航,这种方案原理简单、技术成熟,成本低,但是改变或扩展路径及后期的维护比较麻烦,并且AGV只能按固定路线行走,无法实现智能避让,或通过控制系统实时更改任务。它是通过在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。

二、磁导航

磁条导航技术与电磁导航相近,不同之处在于采用了在路面上贴磁条替代在地面下埋设金属线,通过磁条感应信号实现导引。但相对于电磁导航AGV定位要精确很多,而且路径的铺设变更相对较容易,且成本更低,但是容易损坏,需要定期维护。

三、二维码导航

二维码导航属于视觉识别。二维码导航要比磁导航定位精确,在铺设、改变路径上也较容易,便于控制,对声光无干扰。不过这种导航也需要定期维护,如果有人来干涉或拉地牛叉车经过,就容易把地上的二维码碾坏,需要频繁更换二维码。因此,比较适合全自动无人化的环境。对陀螺仪的精度及使用寿命要求严格,另对场地平整度有一定要求,价格较高。

四、激光导航

目前,市面上的激光导航有两种模式:

第一种是反光板导航,在AGV行驶路径的周围安装位置精确的激光反射板,AGV通过发射激光束,同时采集由反射板反射的激光束,来确定其当前的位置和方向,并通过连续的三角几何运算来实现AGV的导航。

另一种则是SLAM导航,通过激光雷达对场景的观测,实时创建地图并修正机器人位置,无需二维码、色带、磁条等人工布设标志物,真正实现对作业环境的零改造。另一方面,通过激光雷达对障碍物的实时检测,有效规划轨迹避开障碍物,提高人机混合场景的适用和安全性。

目前SLAM导航备受关注,成为很多AGV厂商研发方向,灵活度也要比其他导航方式强,同时在定位程度上比较精准,但是,激光导航的制造成本高,对环境如外界光线,地面要求,能见度要求等要求较相对较高。

五、坐标导航

用定位块将AGV的行驶区域分成若干坐标小区域,通过对小区域的计数实现导航,一般有光电式(将坐标小区域以两种颜色划分,通过光电器件计数)和电磁式(将坐标小区域以金属块或磁块划分,通过电磁感应器件计数)两种形式,其优点是可以实现路径的修改,导引的可靠性好,对环境无特别要求。缺点是地面测量安装复杂,工作量大,导引精度和定位精度较低,且无法满足复杂路径的要求。

六、光学导航

光学导航是在AGV的行驶路径上涂漆或粘贴色带,通过对摄像机采入的色带图像信号进行简单处理而实现自动导引。该导航方式分为色带跟踪导航、二维码识别等功能。光学导航技术成熟,应用也较为广泛。目前,亚马逊应用的KIVA机器人就是利用光学导航实现的。该导航方式灵活性比较好,地面路线设置简单易行,但对色带的污染和机械磨损十分敏感,对环境要求过高,导引可靠性较差,精度较低。

七、视觉导航

视觉导航是在AGV上安装CCD摄像机,AGV在行驶过程中通过视觉传感器采集图像信息,并通过对图像信息的处理确定AGV的当前位置。

视觉导航方式具有路线设置灵活、适用范围广、成本低等优点。但是,由于利用车载视觉系统快速准确地实现路标识别这一技术瓶颈尚未得到突破,因此,目前该方法尚未进入实用阶段。

八、惯性导航

惯性导航是在AGV上安装陀螺仪,在行驶区域的地面上安装定位块,AGV可通过对陀螺仪偏差信号(角速率)的计算及地面定位块信号的采集来确定自身的位置和航向,从而实现导引。

此项技术在军方较早运用,其主要优点是技术先进,定位精准,地面处理工作量小,路径灵活性强。其缺点是制造成本较高,导引的精度和可靠性与陀螺仪的制造精度及其后续信号处理密切相关。

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