agv視覺導(dǎo)航原理，agv主要導(dǎo)航方式有哪些
chanong
作為AGV的關(guān)鍵技術(shù)之一，導(dǎo)航技術(shù)近年來的發(fā)展引起了業(yè)界的高度關(guān)注。關(guān)聯(lián)公司還積極推動(dòng)AGV 導(dǎo)航技術(shù)的創(chuàng)新，以適應(yīng)不斷變化和不斷發(fā)展的市場需求。本文對當(dāng)前AGV導(dǎo)航的關(guān)鍵技術(shù)、主流導(dǎo)航方式以及主要技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行了總結(jié)分析，預(yù)測了AGV導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展趨勢，希望對行業(yè)的發(fā)展有所裨益。
AGV（自動(dòng)導(dǎo)引車）由于其靈活性和可靠性、節(jié)省工廠和倉庫的勞動(dòng)力以及易于安裝和維護(hù)，近年來越來越受歡迎。
特別是隨著《中國制造2025》戰(zhàn)略的全面推進(jìn)和電子商務(wù)的快速發(fā)展，企業(yè)對高效、靈活、節(jié)能的自動(dòng)化物流系統(tǒng)的需求日益強(qiáng)烈，對AGV技術(shù)的要求也越來越高。作為AGV的關(guān)鍵技術(shù)之一，導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展引起了業(yè)界的高度關(guān)注。關(guān)聯(lián)公司還積極推動(dòng)AGV 導(dǎo)航技術(shù)的創(chuàng)新，以適應(yīng)不斷變化和不斷發(fā)展的市場需求。
AGV導(dǎo)航的主要技術(shù)是通過根據(jù)路徑偏移控制速度和轉(zhuǎn)向角度來保證AGV準(zhǔn)確地移動(dòng)到目標(biāo)點(diǎn)位置和方向，而這個(gè)過程稱為導(dǎo)航。 AGV導(dǎo)航主要包括三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)。
1、定位
定位是確定移動(dòng)機(jī)器人在其運(yùn)行環(huán)境中相對于全局坐標(biāo)的位置和方向，是AGV導(dǎo)航中最基本的環(huán)節(jié)。目前AGV定位方式分為：種。
(1)衛(wèi)星定位。這是一種利用空間衛(wèi)星的高精度導(dǎo)航定位系統(tǒng)。使用GPS定位系統(tǒng)進(jìn)行AGV定位時(shí)，存在短距離定位精度低等問題。
(2)慣性定位。通過集成固定在載體上的三軸加速度計(jì)和三軸陀螺儀，可以實(shí)時(shí)連續(xù)獲取載體的位置、速度和姿態(tài)等信息。然而，純慣性導(dǎo)航并不適合長期精確定位，因?yàn)閼T性誤差在積分后會無限累積。
(3)電子地圖驗(yàn)證與定位。利用圖像處理技術(shù)，通過將實(shí)時(shí)獲取的環(huán)境圖像與參考地圖進(jìn)行比較，匹配路標(biāo)、特定場景、道路曲率等設(shè)定特征，確定載體的當(dāng)前位置。電子地圖匹配特別適合校準(zhǔn)機(jī)器人系統(tǒng)中的長期定位誤差。
上述定位方法中，慣性定位是相對定位方法，提供連續(xù)的位置和姿態(tài)信息，但誤差會累積，而衛(wèi)星定位、電子地圖匹配等定位方法是絕對定位方法，提供準(zhǔn)確的位置信息。難以獲得連續(xù)的位置和方向信息。相對定位和絕對定位具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，通常采用將兩者結(jié)合起來的復(fù)合定位方法。
2.環(huán)境識別與建模
為了實(shí)現(xiàn)AGV自主導(dǎo)航，需要基于各種傳感器識別道路邊界、地形、?*鎩⒁嫉雀髦只肪承畔ⅰ?AGV 通過環(huán)境感知來確定前方可到達(dá)和不可到達(dá)的區(qū)域、確定環(huán)境中的相對位置以及預(yù)測動(dòng)態(tài)?*锏囊貧傭鏡羋肪豆婊峁┗ ?
目前，多傳感器信息融合技術(shù)應(yīng)用于AGV導(dǎo)航系統(tǒng)，其作用與機(jī)器人的智能水平有關(guān)。該技術(shù)的核心是對多個(gè)傳感器采集到的信息進(jìn)行有效處理和融合，提高AGV自身對不確定信息的容忍度，保證使用更可靠的信息，使AGV能夠更直觀地評估自身周圍的環(huán)境。
3. 路線規(guī)劃
路線規(guī)劃是導(dǎo)航的重要組成部分。 AGV隨著環(huán)境的變化收集和分析環(huán)境信息，按照一定的性能進(jìn)行探索，找到從起點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的最優(yōu)無碰撞路徑或次優(yōu)無碰撞路徑。它還可以應(yīng)對不確定性。在環(huán)境模型中，路徑跟蹤的因素和誤差最小化外部世界對機(jī)器人的影響，利用已知信息指導(dǎo)AGV的運(yùn)動(dòng)，獲得相對較好的運(yùn)動(dòng)策略。
根據(jù)AGV對環(huán)境信息的學(xué)**程度不同，有兩種類型：基于已知環(huán)境信息的全局路徑規(guī)劃和環(huán)境未知或局部時(shí)基于傳感器信息的局部路徑規(guī)劃。有關(guān)未知物的信息，例如?*锏拇笮�、形状和位置，眳Q臚ü釁骰竦謾?
主流導(dǎo)航方式及其特點(diǎn)自AGV問世以來，衍生出了多種導(dǎo)航方式，每種導(dǎo)航方式都有各自的特點(diǎn)和應(yīng)用。目前，AGV主流的導(dǎo)航方式有以下幾種。
1.磁條導(dǎo)航
磁條導(dǎo)航是一項(xiàng)非常成熟的技術(shù)，主要是在道路上鋪設(shè)磁條，用磁性導(dǎo)航傳感器不斷感應(yīng)磁條產(chǎn)生的磁信號，讀取預(yù)埋的RFID卡，完成指定的操作來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航。任務(wù)。磁條導(dǎo)航具有現(xiàn)場施工簡單、成本低、無聲光干擾、AGV作業(yè)線明顯、更換二次線方便、更換周期短、施工人員易于技術(shù)要求低等優(yōu)點(diǎn)。但這種導(dǎo)航方式自由度較低，AGV只能沿著磁條行走，改變路線需要重新拉伸磁條，容易損壞磁條，維護(hù)成本也會較高。
2、電磁導(dǎo)航
電磁導(dǎo)航是較傳統(tǒng)的導(dǎo)航方法之一，至今仍在許多系統(tǒng)中使用。 AGV引導(dǎo)是通過在AGV行駛路線中埋設(shè)金屬線，在金屬線?*滄案杏ζ德�，并识柄冃应频率涝~迪值�。其主要又Z閌且咭�，不見y晃廴凈蛩鴰擔(dān)己皆砑虻タ煽浚子誑刂坪屯ㄑ�，无声光干扰，制造硽㈢R�，烬e碩選Ｈ鋇閌嗆苣研薷幕蚶┱孤肪叮雜詬叢擁穆肪斷拗平隙唷?
3、光學(xué)導(dǎo)航
光學(xué)導(dǎo)航是一種只需在AGV的行駛路線上繪制或粘貼色帶并處理攝像頭捕捉到的色帶圖像信號即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)引導(dǎo)的技術(shù)。這種導(dǎo)航方式分為功能區(qū)跟蹤導(dǎo)航和二維碼識別等功能。光學(xué)導(dǎo)航技術(shù)成熟且應(yīng)用廣泛。目前，亞馬遜使用的KIVA機(jī)器人采用光學(xué)導(dǎo)航。這種導(dǎo)航方式雖然靈活性高，地面路線設(shè)置簡單易行，但對色帶污垢和機(jī)械磨損非常敏感，環(huán)境要求高，制導(dǎo)可靠性低，精度低。
4.激光導(dǎo)航
激光導(dǎo)航是在AGV 行駛路徑周圍的精確位置安裝激光反射器。 AGV通過激光掃描儀發(fā)射激光束，并收集反射器反射的激光束以確定其當(dāng)前位置和行進(jìn)方向。此外，通過連續(xù)的三角形使用幾何運(yùn)算。實(shí)現(xiàn)AGV引導(dǎo)。
該技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是AGV定位精確，地面不需要任何其他定位設(shè)備，并且具有靈活的行駛路徑，可以適應(yīng)不同的現(xiàn)場環(huán)境。缺點(diǎn)是制造成本高，環(huán)境要求嚴(yán)格（外部照明、地面要求、能見度要求等），使其不適合戶外應(yīng)用，特別是對雨、雪、霧敏感的應(yīng)用。
5. 視覺導(dǎo)航
視覺導(dǎo)航是指在AGV?*滄癈CD攝像頭，在行駛過程中通過視覺傳感器采集圖像信息，并對圖像信息進(jìn)行處理以確定AGV的當(dāng)前位置。
視覺導(dǎo)航方法具有路線設(shè)置靈活、適用范圍廣、成本低等優(yōu)點(diǎn)。然而，利用車載視覺系統(tǒng)快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)道路標(biāo)志識別的技術(shù)瓶頸尚未克服，技術(shù)尚未達(dá)到實(shí)用化階段。
6.慣性導(dǎo)航
慣性導(dǎo)航是指AGV配備陀螺儀，并在行駛區(qū)域地面安裝定位塊，AGV計(jì)算陀螺儀的偏差信號（角速度）并采集地面定位塊信號，確定位置并進(jìn)行定位。方向。提供指導(dǎo)。
該技術(shù)在軍事上應(yīng)用已有一段時(shí)間，其主要優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)先進(jìn)、定位精確、地面處理負(fù)荷低、路線靈活性強(qiáng)。缺點(diǎn)是制造成本較高，制導(dǎo)的精度和可靠性與陀螺儀制造精度和后續(xù)信號處理密切相關(guān)。
7. 概要導(dǎo)航
輪廓導(dǎo)航是目前AGV最先進(jìn)的導(dǎo)航技術(shù)。該技術(shù)利用二維激光掃描儀對場地環(huán)境進(jìn)行測量和學(xué)**，繪制導(dǎo)航環(huán)境、測量和學(xué)**、修正地圖，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)航功能。輪廓導(dǎo)航利用自然環(huán)境（墻壁、柱子和其他固定物體）進(jìn)行自由范圍導(dǎo)航，并根據(jù)環(huán)境測量值更新位置。這種導(dǎo)航技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是不需要反射器或其他人工地標(biāo)，減少了安裝成本和維護(hù)工作量。
導(dǎo)航技術(shù)的創(chuàng)新與應(yīng)用可以說，當(dāng)前AGV市場的同質(zhì)化和競爭日趨激烈。面對電商、制造等行業(yè)激烈的市場競爭和日益增長的智慧物流市場需求，一些物流系統(tǒng)集成商和新興物流機(jī)器人企業(yè)正在尋求創(chuàng)新突破，我們在AGV導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力。主要?jiǎng)?chuàng)新包括SLAM導(dǎo)航、慣性+視覺導(dǎo)航和抗反射激光導(dǎo)航。
1.SLAM導(dǎo)航
SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）導(dǎo)航是指AGV在移動(dòng)過程中，在沒有事先了解周圍環(huán)境信息的情況下，根據(jù)車載傳感器和對周圍環(huán)境的識別，進(jìn)行自身定位，同時(shí)逐步繪制地圖的能力。環(huán)境。這意味著您可以構(gòu)建。 SLAM方法提高了AGV的自主性和環(huán)境適應(yīng)性，使其即使在未知環(huán)境下也能自主定位和移動(dòng)。 SLAM導(dǎo)航無需預(yù)先鋪設(shè)軌道，方便改變導(dǎo)航路線，并可實(shí)時(shí)避障，有助于實(shí)現(xiàn)多臺AGV的協(xié)同控制。
2017年CeMAT Asia展會上，SLAM導(dǎo)航AGV備受關(guān)注。
例如，新松機(jī)器人公司新研發(fā)的“移動(dòng)搬運(yùn)平臺”，采用先進(jìn)的激光SLAM技術(shù)，導(dǎo)航精度高，在高動(dòng)態(tài)環(huán)境下具有快速、可追溯的搬運(yùn)過程和智能自動(dòng)導(dǎo)航。選擇完成任務(wù)的最佳路徑。 Iris Robot展出的SLAM導(dǎo)航移動(dòng)機(jī)器人，利用自身的傳感器，即使在未知環(huán)境下也能獲取感知信息，實(shí)時(shí)創(chuàng)建周圍環(huán)境的地圖，同時(shí)利用創(chuàng)建的地圖進(jìn)行自主定位，實(shí)現(xiàn)自主定位。積極躲避?*鎩?
2.慣性+視覺導(dǎo)航
目前，組合導(dǎo)航是AGV導(dǎo)航的主要?jiǎng)?chuàng)新方向，其中慣性+視覺導(dǎo)航最為主流。這種組合導(dǎo)航技術(shù)通過CCD傳感器感知環(huán)境，并通過計(jì)算機(jī)對圖像進(jìn)行處理和分析，以獲得飛行器的位置和姿態(tài)等導(dǎo)航信息并糾正慣性誤差。一方面，視覺導(dǎo)航為慣性導(dǎo)航提供誤差修正信息，彌補(bǔ)慣性誤差隨時(shí)間漂移的不足，但另一方面，慣性導(dǎo)航不受光照影響，系統(tǒng)數(shù)據(jù)更新率高，這取決于率優(yōu)勢。適合此類環(huán)境，且短期定位精度高，彌補(bǔ)了實(shí)時(shí)視覺導(dǎo)航處理不足的缺點(diǎn)。
比如海康機(jī)器人自主研發(fā)的千模倉儲機(jī)器人，采用二維碼視覺導(dǎo)航+慣性導(dǎo)航雙導(dǎo)航技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自主定位，定位精度誤差小于5mm，穩(wěn)定、高效、智能，可以協(xié)調(diào)你的工作并實(shí)現(xiàn)顯著的自主定位。實(shí)現(xiàn)運(yùn)營、維護(hù)和管理的高效化。歐凱公司最新研發(fā)的精靈機(jī)器人是一款專門用于工廠輕松、輕量化物?*嵩說牟貳２捎霉咝?二維碼視覺導(dǎo)航，不僅體積小、靈活，而且精度高、速度快，并集成自動(dòng)避障、自由規(guī)劃路線、姿態(tài)保持等強(qiáng)大功能，提高倉庫作業(yè)效率。顯著改善。
3、無反射鏡激光自主導(dǎo)航
無需反射板的激光自主導(dǎo)航技術(shù)由愛集微機(jī)器人自主研發(fā)，并獲得國家發(fā)明專利。該導(dǎo)航技術(shù)無需安裝反光板即可實(shí)現(xiàn)激光導(dǎo)航AGV小車的定位避障，不需要輔助導(dǎo)航標(biāo)志，快速自建地圖，靈活性高，支持布局變化，具有低維護(hù)的特點(diǎn)。成本和遠(yuǎn)程診斷；與WMS和MES信息交互，實(shí)現(xiàn)倉庫位置管理；自動(dòng)選擇RFID和二維碼識別托盤和貨物，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理；安全，人機(jī)交互；兼容叉車手柄功能，配備高末端機(jī)器人叉車功能。
無反光板激光自主導(dǎo)航叉車AGV的應(yīng)用形式比較廣泛，除了與自動(dòng)化立體倉庫系統(tǒng)配合使用外，還可以用于工業(yè)生產(chǎn)線上的物流裝配和物料周轉(zhuǎn)。此外，艾吉威還在不斷開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用模式，例如滾輪叉車一體化應(yīng)用。目前，艾吉威的非反光激光自主導(dǎo)航叉車應(yīng)用于汽車、家電、電子、電力、新能源等行業(yè)，并出口海外。
4.其他創(chuàng)新
一些專注于AGV導(dǎo)航技術(shù)研發(fā)的企業(yè)也在積極推動(dòng)AGV導(dǎo)航技術(shù)的創(chuàng)新。例如，蘇州坤厚自動(dòng)化科技有限公司主要提供移動(dòng)機(jī)器人定位導(dǎo)航模塊KH-NaviKit以及基于該技術(shù)的無人叉車AGV智能物流系統(tǒng)。機(jī)器人核心算法處理器基于公司專有的異構(gòu)系統(tǒng)架構(gòu)，能夠提供穩(wěn)定可靠的定位數(shù)據(jù)，是AGV理想的定位導(dǎo)航解決方案。
綜上所述，目前的AGV導(dǎo)航技術(shù)復(fù)雜多樣，根據(jù)情況可能會采用不同的導(dǎo)航技術(shù)，例如叉車移動(dòng)時(shí)、不適合使用磁條導(dǎo)航時(shí)、需要改變路線時(shí)等. 必須使用。在許多情況下，應(yīng)考慮激光導(dǎo)航。在室外環(huán)境中，由于氣候因素，不適合使用激光導(dǎo)航。在環(huán)境惡劣的倉庫中，磁釘和RFID導(dǎo)航是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。環(huán)境比較好，適合使用二維碼導(dǎo)航。
云南昆川智能裝備有限公司總經(jīng)理?xiàng)钗娜A表示，隨著市場需求的不斷變化，未來將會出現(xiàn)更多的導(dǎo)航技術(shù)。導(dǎo)航技術(shù)沒有對錯(cuò)之分，只有合適與否。凡事可靠性是第一位的，AGV導(dǎo)航也是如此，必須根據(jù)使用環(huán)境和現(xiàn)場情況靈活運(yùn)用導(dǎo)航技術(shù)。
AGV導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展趨勢近年來，隨著AGV應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，應(yīng)用的復(fù)雜度越來越高，對導(dǎo)航技術(shù)及相關(guān)技術(shù)提出了許多新的要求。未來，AGV導(dǎo)航技術(shù)將呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢。
1. 更多采用無標(biāo)記自然導(dǎo)航
新松機(jī)器人公司高級副總裁王宏宇表示，未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算、云計(jì)算、人工智能與智能移動(dòng)機(jī)器人的融合將更加普遍，帶來翻天覆地的變化。這將是。 AGV行業(yè)需要更智能、更靈活的AGV。導(dǎo)航技術(shù)也將變得更加成熟，越來越多的AGV將采用無標(biāo)記、自然的導(dǎo)航技術(shù)，以適應(yīng)復(fù)雜、開放和動(dòng)態(tài)的環(huán)境。例如，自然輪廓導(dǎo)航打破了傳統(tǒng)的固定導(dǎo)航方式，不需要安裝磁條或反光板等固定標(biāo)記，具有自主避障能力，更加靈活、適應(yīng)性強(qiáng)，但價(jià)格昂貴。
2、視覺導(dǎo)航仍是重要發(fā)展方向
視覺導(dǎo)航因其檢測范圍廣、目標(biāo)信息齊全等優(yōu)點(diǎn)，被不少專家認(rèn)為是未來AGV導(dǎo)航技術(shù)的重要發(fā)展方向。目前，視覺導(dǎo)航技術(shù)已經(jīng)取得了許多研究成果，但由于現(xiàn)有計(jì)算設(shè)備計(jì)算速度和存儲容量的限制，圖像處理速度慢的問題尚未得到完全解決。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和高速圖像處理關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)步，視覺導(dǎo)航技術(shù)將成為具有廣闊前景的AGV導(dǎo)航技術(shù)。
3.新技術(shù)帶來新的解決方案
多項(xiàng)新技術(shù)、新產(chǎn)品的出現(xiàn)將為AGV導(dǎo)航提供新的解決方案。例如，以個(gè)人移動(dòng)設(shè)備為中心的室內(nèi)定位技術(shù)的發(fā)展不斷取得進(jìn)展，基于Wi-Fi和藍(lán)牙的各種解決方案日趨成熟并進(jìn)入市場應(yīng)用。將這些技術(shù)與機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)相結(jié)合，可能會帶來AGV室內(nèi)導(dǎo)航的新思路。
4、新型傳感器技術(shù)研發(fā)
采訪中，記者表示，將傳統(tǒng)傳感器和多傳感器信息融合技術(shù)應(yīng)用到移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航中已經(jīng)取得了很多重大成果，但在一些特殊環(huán)境下，非視覺傳感器的探測范圍和精度受到限制。了解到有比較。視覺導(dǎo)航系統(tǒng)還不是很理想，不適合一些高精度的導(dǎo)航任務(wù)，因此需要開發(fā)新的傳感器并提出新的信息融合方法來彌補(bǔ)其缺點(diǎn)。因此，開發(fā)用于AGV導(dǎo)航的新型傳感器和信息融合是行業(yè)未來研究的重要課題。