11种不同种类的AGV导航方式对比

2020-12-09 10:26:58

次阅读


AGV是通过自动导引装置引导小车沿规定的路径行驶。作为自动化物流输送的重要工具,AGV技术上已经比较成熟,可全面替代传统的人工搬运,做到准确、安全、智能的货物转载运输,自动上架货架等。目前已经得到成熟应用AGV导航有电磁导引、磁带导引、磁钉导引、二维码导引、色带导引、激光导航、视觉导航、GPS导航、混合导航等。面对这么多的导航导引方式,很多消费者便会疑惑,在决定使用AGV时,究竟该选择何种导航方式。

AGV是通过自动导引装置引导小车沿规定的路径行驶。作为自动化物流输送的重要工具,AGV技术上已经比较成熟,可全面替代传统的人工搬运,做到准确、安全、智能的货物转载运输,自动上架货架等。目前已经得到成熟应用AGV导航有电磁导引、磁带导引、磁钉导引、二维码导引、色带导引、激光导航、视觉导航、GPS导航、混合导航等。面对这么多的导航导引方式,很多消费者便会疑惑,在决定使用AGV时,究竟该选择何种导航方式。
下面是各种导航导引方式的具体介绍和应用场景,为消费者选择合适的导航导引方式提供借鉴意义。

1、电磁导引


电磁导引是较为传统的导引方式之一,仍被许多系统采用,它是在AGV的行驶路径上埋设金属线,并在金属线加载导引频率,通过对导引频率的识别来实现AGV的导引。其主要优点是引线隐蔽,不易污染和破损,导引原理简单而可靠,便于控制和通讯,对声光无干扰,制造成本较低。缺点是金属线的铺设麻烦,且更改和拓展路径困难,电磁感应容易受到金属等铁磁物质的影响,对复杂路径的局限性大。


2、磁带导引


与电磁导引相近,用在路面上贴磁带替代在地面下埋设金属线,通过磁感应信号实现导引,其灵活性比较好,改变或扩充路径较容易,磁带铺设简单易行,但此导引方式易受环路周围金属物质的干扰,磁带易受机械损伤,因此导引的可靠性受外界影响较大。AGV一旦执行任务只能沿着固定磁带运动,无法更改任务。

磁条导引适用于地面嵌入型、轻载牵引的状态方式,可用于非金属地面、非消磁的室内环境,能够稳定持久作业。


3、磁钉导引
 


磁钉导航,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引,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。
 
4、二维码导引
 


二维码导引,坐标的标志通过地面上的二维码实现。二维码导引与磁钉导引较为相似,只是坐标标志物不同。二维码导航的原理是自动导引小车通过摄像头扫描地面QR二维码,通过解析二维码信息获取当前的位置信息。二维码导航通常与惯性导航相结合,实现精准定位。
二维码导航目前在市场上十分火热,主要原因是亚马逊高价收购了KIVA二维码导航机器人,其类似棋盘的工作模式令人印象深刻,国内的电商,智能仓库纷纷采用二维码导航机器人。二维码导引的移动机器人的单机成本较低,但是在项目现场需要铺设大量二维码,且二维码易磨损,维护成本较高。

5、色带导引 

 


AGV的行驶路径上涂漆或粘贴色带(粘贴色带或涂漆),通过对摄像机采入的色带图象信号进行简单处理而实现导引。光学导引与磁带导引较为类似,主要的优点是路面铺设较为容易,其灵活性比较好,地面路线设置简单易行,成本低。缺点是色带较为容易受到污染和破环,对环境的要求高,导引可靠性较差,精度较低。
色带导引适合在工作环境洁净,地面平整性好,AGV定位精度要求不高的场合。

6、激光导航



激光导引是在AGV行驶路径的周围安装位置精确的激光反射板,AGV通过激光扫描器发射激光束,同时采集由反射板反射的激光束,来确定其当前的位置和航向,并通过连续的三角几何运算来实现AGV的导引。

激光导航的方式使得AGV能够灵活规划路径,定位准确,行驶路径灵活多变,施工较为方方便,能够适应各种实用环境。由于激光导航的反光板处于较高的物理位置,不易受到破环。正常工作时不能遮蔽反光板,否则会影响其定位情况。激光导航由于成本较高,在目前AGV市场上占用率不是很高,但由于其优越性,将会逐渐取代一些传统的导航导引方式。缺点是制造成本高,对环境要求较相对苛刻(外界光线,地面要求,能见度要求等),不适合室外(尤其是易受雨、雪、雾的影响)。

7、自然导航



这里是说的自然导航,也是激光导航的一种,也是通过激光传感器感知周围环境,不同的是激光导航(反射板)的定位标志为反射板或反光柱,而自然导航可以定位标志物可以为工作环境中的墙面等信息,不需要依赖反射板。相比于传统的激光导航,自然导航的施工成本与周期都较低。

 自然导航潜伏式AGV,与一般的激光导航同样能够行驶复杂的路径。不同的是自然导航可以依靠墙壁等轮廓信息进行定位,能够有效较少对反光板的依赖,降低施工成本。自然导航的缺点是对环境轮廓依赖比较大,当行驶路径上的轮廓信息出现较大变化时就会出现精度降低的现象。

8、视觉导航


该方式通过AGV小车在移动过程中摄像头拍摄地面纹理进行自动建图,再将在运行过程中获取的地面纹理信息,与自建地图中的纹理图像进行配准对比,以此估计AGV小车当前位姿,实现AGV小车的定位。硬件上需要下视摄像头,补光灯和遮光罩等来支持该种导航方式的实现,可利用丰富的地面纹理信息,并基于相位相关法计算两图间的位移和旋转,再通过积分来获取当前位置。
虽然用于自动化流水线的视觉导航系统,可以做到0.1mm的定位精度,但基于无固定参照的视觉导航AGV,纯视觉导航的情况下其定位精度往往不高,但是比较看好视觉导航的后期的发展。

9、GPS导航



通过卫星对非固定路面系统中的控制对象进行跟踪和制导,此项技术还在发展和完善,通常用于室外远距离的跟踪和制导,其精度取决于卫星在空中的固定精度和数量,以及控制对象周围环境等因素。
由此发展出来的是iGPS(室内GPS)和dGPS(用于室外的差分GPS),其精度要远远高于民用GPS,但地面设施的制造成本是一般用户无法接受的。
GPS导航的导航精度较低,位置误差在10米左右。GPS导航主要应用在汽车、船舶、手机等定位,在精度要求较高的室内AGV定位上使用较少。

10、惯性导航



惯性导航是在AGV上安装陀螺仪,利用陀螺仪可以获取移动机器人的三轴角速度和加速度,通过积分运算获取位姿信息,两种航位推算可以进行融合。
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,较之有线导引,地面处理工作量小,路径灵活性强。惯性导航的成本低,短时间定位精度较高,其缺点是制造成本较高,会随着运动累计误差,直至丢失位置。所以一般情况下,惯性导航会作为其他导航方式的辅助定位。
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。

11、复合导航



复合导航指应用两种或两种以上导引(或导航)方式实现自动导引车运行的方法。如二维码导航与惯性导航的组合,利用惯性导航短距离定位精度高的特性,将两个二维码之间的导航盲区使用惯性导航。激光导航与磁钉导航组合应用,在定位精度要求较高的站台位置使用磁钉导航,增加AGV定位的稳定性。复合导航是为了使AGV适应各种使用场景常见的导航方式,也将越来越广泛应用在各种AGV上。

 


新浪微博|日月辉电子