盤點AGV機器人的多種導(dǎo)航方式

（文章來源：中國電氣傳動網(wǎng)）

智能工廠是實現(xiàn)智能制造的先決條件，其中，作為自動化運輸搬運的重要工具，無人搬運車，即AGV，被廣泛部署。在實踐中，AGV小車常用于物流倉儲、港口碼頭、堆場等，在智能制造中如何使用，如何選擇AGV產(chǎn)品，是所有制造商所關(guān)注的問題。作為AGV的核心技術(shù)之一是導(dǎo)航導(dǎo)引技術(shù)，那么，你知道AGV有多種導(dǎo)航方式？

AGV導(dǎo)航導(dǎo)引的關(guān)鍵技術(shù)，什么是AGV導(dǎo)航導(dǎo)引？指AGV根據(jù)路徑偏移量來控制速度和轉(zhuǎn)向角，保證AGV精確行駛到目標(biāo)點的位置及航向的過程。主要三大技術(shù)要點：定位、環(huán)境感知與建模、路徑規(guī)劃。

磁釘導(dǎo)航，是通過磁導(dǎo)航傳感器檢測磁釘?shù)拇?a target="_blank">信號確定路徑，只是磁釘間的距離不能過大，且兩磁釘間AGV處于一種距離計量的狀態(tài)，并通過編碼器計量所行走的距離。其次，磁釘導(dǎo)航所用控制模塊與磁條導(dǎo)航控制模塊相同。優(yōu)點是成本低、技術(shù)成熟可靠，導(dǎo)航的隱秘性好、美觀性強，磁釘抗干擾強，抗磨損性強，抗酸堿、油污等影響。缺點是對地面滿足技術(shù)要求高，不能有其他磁性物質(zhì)存在，不能有消磁、抗磁物質(zhì)，否則影響AGV磁釘磁性，且導(dǎo)航線路鋪設(shè)一次后，需修改線路才能執(zhí)行二次作業(yè)，所以增加成本和施工時間。同時，也會對地面造成破壞。

磁條導(dǎo)航，該導(dǎo)航技術(shù)非常成熟，通過測量路徑上的磁場信號，獲取車輛自身相對于目標(biāo)跟蹤路徑之間的位置偏差，實現(xiàn)車輛的控制、導(dǎo)航。具有高測量精度和重復(fù)性好，不易受光線變化等影響，在運行過程中，磁傳感系統(tǒng)具有很高的可靠性和魯棒性。且維護(hù)費用非常低，使用壽命長，增設(shè)、變更路徑較容易。缺點是磁條易破損，易吸引金屬物質(zhì)，導(dǎo)致AGV設(shè)備故障等。

激光導(dǎo)航，在周圍安裝激光反射板，AGV行駛時通過發(fā)射激光束，確定其當(dāng)前位置和方向，并通過連續(xù)的三角幾何運算，實現(xiàn)AGV的導(dǎo)航。優(yōu)點是AGV定位精確。缺點是成本高，對環(huán)境要求非常苛刻，如外界光線、地面、能見度等。目前，鑒于定位精度高、線路變更靈活、導(dǎo)航技術(shù)成熟等，激光導(dǎo)航技術(shù)已成為國內(nèi)外AGV廠商主流方案。

電磁導(dǎo)航，該導(dǎo)航是傳統(tǒng)導(dǎo)航方式之一，目前，仍被采用，把金屬線設(shè)置在AGV的行駛路徑上，并加載導(dǎo)引頻率，以此識別AGV導(dǎo)航功能。與磁條導(dǎo)航類似，由于存在美性不足、路徑變更困難等缺點，AGV廠商已逐漸放棄該技術(shù)方案，但在高溫環(huán)境下、線路平直性要求嚴(yán)格等下，會采用該導(dǎo)航技術(shù)。優(yōu)點是成本低、技術(shù)成熟可靠。缺點是需要額外設(shè)備產(chǎn)生電磁信號，需要其他傳感器實現(xiàn)站點定位功能。

測距導(dǎo)航，對周圍環(huán)境，激光掃描獲取測量數(shù)據(jù)，結(jié)合導(dǎo)航算法，實現(xiàn)AGV導(dǎo)航。該導(dǎo)航傳感器通常使用具有安全功能的安全激光掃描儀實現(xiàn)，同時，實現(xiàn)導(dǎo)航測量功能。采用測距導(dǎo)航技術(shù)的AGV可實現(xiàn)進(jìn)入集裝箱內(nèi)部進(jìn)行自動取貨送貨功能。

輪廓導(dǎo)航，目前，該導(dǎo)航是AGV最先進(jìn)的導(dǎo)航技術(shù)，針對現(xiàn)場環(huán)境，利用二維激光掃描儀進(jìn)行測量、學(xué)習(xí)，并繪制導(dǎo)航環(huán)境，實現(xiàn)輪廓導(dǎo)航。優(yōu)點是不需要反射器或其它人工地標(biāo)，降低安裝成本，減少維護(hù)工作，激光導(dǎo)航替代方案。混合導(dǎo)航，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境變化，采用多種導(dǎo)航集合體，滿足AGV連續(xù)運行。光學(xué)導(dǎo)航，該導(dǎo)航利用工業(yè)攝像機識別。該導(dǎo)航分為色帶跟蹤導(dǎo)航、二維碼識別等功能。

二維碼導(dǎo)引，AGV車載攝像頭掃描解析離散鋪設(shè)QR二維碼，獲取實時坐標(biāo)。此種方式是目前市面上最常見的AGV導(dǎo)引方式，適用于環(huán)境較好的倉庫。慣性導(dǎo)航，利用AGV上陀螺儀獲取AGV三軸角速度和加速度，通過積分運算進(jìn)行導(dǎo)航定位。優(yōu)點是成本低，短時間內(nèi)精度高。缺點是陀螺儀隨時間增長，誤差會累積增大，直到丟失位置。因此，慣性導(dǎo)航通常作為其他導(dǎo)航方式的輔助。

SLAM激光導(dǎo)航（自然導(dǎo)航），該方式是通過工作場景中的自然環(huán)境，如倉庫中的柱子、墻面等作為定位參照物，實現(xiàn)定位導(dǎo)航。視覺導(dǎo)航，該方式是基于SLAM算法，通過車載視覺攝像頭采集運行區(qū)域的圖像信息，進(jìn)行定位和導(dǎo)航。優(yōu)勢是高靈活性，適用范圍廣、成本低等。缺點是技術(shù)成熟度一般，利用車載視覺系統(tǒng)快速準(zhǔn)確地實現(xiàn)路標(biāo)識別這一技術(shù)仍處于瓶頸階段。

磁帶或電磁導(dǎo)航是早期AGV導(dǎo)航導(dǎo)引方式，具有方案原理簡單、技術(shù)成熟，成本低優(yōu)勢，但改變或擴展路徑及后期的維護(hù)比較麻煩，AGV無法實現(xiàn)智能避讓，或通過控制系統(tǒng)實時更改任務(wù)。目前，二維碼+慣導(dǎo)成為AGV主流的導(dǎo)航方式，使用相對靈活，容易鋪設(shè)或改變路徑，但路徑需要定期維護(hù)，且場地復(fù)雜則要頻繁的更換二維碼，對陀螺儀的精度及使用壽命要求嚴(yán)格。

隨SLAM算法的發(fā)展，將成為未來AGV主流的導(dǎo)航方式。鑒于SLAM方式無需其他定位設(shè)施，路徑可靈活多變，適應(yīng)多種現(xiàn)場環(huán)境。SLAM分為激光SLAM（2D或3D）和視覺SLAM兩大類。更高柔性、更高精度、更強適應(yīng)性是AGV導(dǎo)航導(dǎo)引技術(shù)發(fā)展方向，逐漸不依賴于輔助導(dǎo)航標(biāo)志。未來，5G、AI、云計算、IoT等新技術(shù)與智能機器人融合，將給AGV行業(yè)帶來翻天覆地的變化。
（責(zé)任編輯：fqj）