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AGV導航方式

發布日期:2020-11-10

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AGV導航發展曆史

AGV隻有在工作環境中精確地知道自身的位置,明確工作區域才能實現有效工作。AGV的導航與定位是AGV行業的技術核心之一。

可以說AGV技術發展就是導航導引方式的演進史。導航方式從最初的有軌導航到無軌導航,對特定標誌物的依賴逐漸較少,對環境適應性逐漸增強。


11種不同種類的AGV導航方式對比

導航導引技術是AGV技術的核心之一,能讓AGV“知道在哪裏。常見的AGV導航導引方式有很多,目前已經得到成熟應用AGV導航有電磁導引、磁帶導引、磁釘導引、二維碼導引、色帶導引、激光導航、視覺導航、GPS導航、混合導航等。麵對這麽多的導航導引方式,很多消費者便會疑惑,在決定使用AGV時,究竟該選擇何種導航方式。

下麵是各種導航導引方式的具體介紹和應用場景,為消費者選擇合適的導航導引方式提供借鑒意義。

導航導引技術是AGV技術的核心之一,能讓AGV“知道在哪裏。常見的AGV導航導引方式有很多,目前已經得到成熟應用AGV導航有電磁導引、、磁釘導引、

、色帶導引、激光導航、視覺導航、GPS導航、混合導航等。麵對這麽多的導航導引方式,很多消費者便會疑惑,在決定使用AGV時,究竟該選擇何種導航方式。


下麵是各種導航導引方式的具體介紹和應用場景,為消費者選擇合適的導航導引方式提供借鑒意義。


1、電磁導引

電磁導引是比較傳統的導引方式,實現形式是在自動導引車的行駛路徑上埋設金屬線,並在金屬線上加載低頻、低壓電流,產生磁場,通過車載電磁傳感器通過對導引磁場強弱的識別和跟蹤實現導航,通過讀取預先埋設的RFID卡來完整指定任務。

電磁導引的主要優點為金屬線埋在地下,隱蔽性強,不易受到破環,導引原理簡單可靠,對聲光無幹擾,製造成本低。缺點是金屬線的鋪設麻煩,且更改和拓展路徑困難,電磁感應容易受到金屬等鐵磁物質的影響。

電磁導引在路線較為簡單,需要24小時連續作業的生產製造(如汽車製造)有比較廣泛的應用。


2、磁帶導引

磁帶導引與電磁導引原理較為相近,也是在自動導引車的形式路徑上鋪設磁帶,通過車載電磁傳感器對磁場信號的識別來實現導引方式。

磁帶導引主要的優點為技術成熟可靠,成本較低,磁帶的鋪設較為容易,拓展與更改路徑相對電磁導引較為容易,運行線路明顯,對於聲光無幹擾。缺點為路徑裸露,容易受到機械損傷和汙染,需要人員定期維護,容易受到金屬等鐵磁物質的影響,AGV一旦執行任務隻能沿著固定磁帶運動,無法更改任務。

磁條導引適用於地麵嵌入型、輕載牽引的狀態方式,可用於非金屬地麵、非消磁的室內環境,能夠穩定持久作業。


3、 磁釘導引

磁釘導航和磁條導航一樣都需要磁條傳感器來定位AGV相對於路徑的左右偏差,磁釘導航與磁條導航的差異就是磁條是連續鋪設的,磁釘額離散鋪設的。如果需要在完全使用磁釘導航,則需要鋪設大量磁釘。磁釘導引的優點是成本低,技術成熟;隱蔽性好,較磁帶導航美觀;抗幹擾性強,耐磨損,抗酸堿。磁釘導引的缺點是AGV路徑易受鐵磁物質影響,更改路徑施工量大,磁釘的施工會對地麵產生一定影響,磁釘導引在碼頭AGV上應用較多。

磁釘導引在怡豐機器人的產品中以輔助導航的形式出現,為了提高AGV的定位精度。怡豐機器人設計製造的停車AGV為激光導航與磁釘導引複合導航,在AGV行駛路勁上使用激光導航,在精度要求較高的停車位上安裝磁釘進行精確定位。


4、 二維碼導引

二維碼導引,坐標的標誌通過地麵上的二維碼實現。二維碼導引與磁釘導引較為相似,隻是坐標標誌物不同。二維碼導航的原理是自動導引小車通過攝像頭掃描地麵QR二維碼,通過解析二維碼信息獲取當前的位置信息。二維碼導航通常與慣性導航相結合,實現精準定位。

二維碼導航目前在市場上十分火熱,主要原因是亞馬遜高價收購了KIVA二維碼導航機器人,其類似棋盤的工作模式令人印象深刻,國內的電商,智能倉庫紛紛采用二維碼導航機器人。二維碼導引的移動機器人的單機成本較低,但是在項目現場需要鋪設大量二維碼,且二維碼易磨損,維護成本較高。


5、 色帶導引

色帶導引是在自動導引車的形式路徑上設置光學標誌(粘貼色帶或塗漆),通過車載的光學傳感器采集圖像信號識別來實現導引的方法。光學導引與磁帶導引較為類似,主要的優點是路麵鋪設較為容易,拓展與更改路徑相對磁帶導引容易,成本低。缺點是色帶較為容易受到汙染和破環,對環境的要求高,導引的可靠性受製於地麵條件,停止定位精度較低。

色帶導引適合在工作環境潔淨,地麵平整性好,AGV定位精度要求不高的場合。


6、 激光導航

激光導航一般就指基於反射板定位的激光導航,具體原理是在AGV  行駛路徑的周圍安裝位置精確的反射板,激光掃描器會安裝在 AGV 車體上。激光掃描器隨 AGV 的行走發出激光束,發出的激光束被沿 AGV  行駛路徑鋪設的多組反射板直接反射回來,觸發控製器記錄旋轉激光頭遇到反射板時的角度。控製器根據這些角度值與實際的這組反光板的位置相匹配,計算出  AGV 的絕對坐標,基於這個原理就可以實現非常精確的激光導引。

激光導航的方式使得AGV能夠靈活規劃路徑,定位準確,行駛路徑靈活多變,施工較為方方便,能夠適應各種實用環境。由於激光導航的反光板處於較高的物理位置,不易受到破環。正常工作時不能遮蔽反光板,否則會影響其定位情況。激光導航由於成本較高,在目前AGV市場上占用率不是很高,但由於其優越性,將會逐漸取代一些傳統的導航導引方式。


7、 自然導航

這裏是說的自然導航,也是激光導航的一種,也是通過激光傳感器感知周圍環境,不同的是激光導航(反射板)的定位標誌為反射板或反光柱,而自然導航可以定位標誌物可以為工作環境中的牆麵等信息,不需要依賴反射板。相比於傳統的激光導航,自然導航的施工成本與周期都較低。

自然導航可以依靠牆壁等輪廓信息進行定位,能夠有效較少對反光板的依賴,降低施工成本。自然導航的缺點是對環境輪廓依賴比較大,當行駛路徑上的輪廓信息出現較大變化時就會出現精度降低的現象。


8、 視覺導航

通過自動導引車車載視覺傳感器獲取運行區域周的圖像信息來實現導航的方法。硬件上需要下視攝像頭,補光燈和遮光罩等來支持該種導航方式的實現,可利用豐富的地麵紋理信息,並基於相位相關法計算兩圖間的位移和旋轉,再通過積分來獲取當前位置。

該方式通過移動機器人在移動過程中攝像頭拍攝地麵紋理進行自動建圖,再將在運行過程中獲取的地麵紋理信息,與自建地圖中的紋理圖像進行配準對比,以此估計移動機器人當前位姿,實現移動機器人的定位。

視覺導航AGV目前在市場上的應用較少,視覺紋理導航的優點是硬件成本較低,定位精確。缺點是運行的地麵需要有紋理信息,當運行場地麵積較大,繪製導航地圖的時間相比激光導航長。


9GPS導航

GPSGlobal Positioning System)導航是通過車載GPS傳感器獲取位置和航向信息來實現導航的方法。GPS導航的導航精度較低,位置誤差在10米左右。GPS導航主要應用在汽車、船舶、手機等定位,在精度要求較高的室內AGV定位上使用較少。


10、 慣性導航

慣性導航是利用移動機器人內部傳感器,獲取位姿。主要有利用光電編碼器,陀螺儀,或者兩者同時使用。移動機器人的車輪上裝有光電編碼器,移動機器人在運動的過程中,利用編碼器的脈衝信號進行粗略的航位推算,確定移動機器人的位姿。利用陀螺儀可以獲取移動機器人的三軸角速度和加速度,通過積分運算獲取位姿信息,兩種航位推算可以進行融合。慣性導航的成本低,短時間定位精度較高,但會隨著運動累計誤差,直至丟失位置。所以一般情況下,慣性導航會作為其他導航方式的輔助定位。


11、 複合導航

複合導航指應用兩種或兩種以上導引(或導航)方式實現自動導引車運行的方法。如二維碼導航與慣性導航的組合,利用慣性導航短距離定位精度高的特性,將兩個二維碼之間的導航盲區使用慣性導航。激光導航與磁釘導航組合應用,在定位精度要求較高的站台位置使用磁釘導航,增加AGV定位的穩定性。複合導航是為了使AGV適應各種使用場景常見的導航方式,也將越來越廣泛應用在各種AGV上。

總之,AGV作為先進的自動化搬運方案,已經被越來越多的行業和企業使用。AGV的導航方式有很多,發展有先有後,都有各自的缺點和優勢,需要根據實際的使用場景因地製宜。


總結

AGV各種導航方式的比較見表1

 

圖片2.jpg 

1 AGV導航方式比較


總之,AGV作為先進的自動化搬運方案,已經被越來越多的行業和企業使用。AGV的導航方式有很多,

發展有先有後,都有各自的缺點和優勢,需要根據實際的使用場景因地製宜。

 

 

作者:王天強
編輯:方楚楚