3.1.6 AGV的定位和导航技术

3.1.6 AGV的定位和导航技术

AGV之所以能够实现无人驾驶,导航对其起到了至关重要的作用,随着技术的发展,常用于AGV的导航技术主要有以下几种。

1.磁轨导航

磁轨导航是较为传统的导航方式之一,仍被许多系统采用,它是在AGV的行驶路径上埋设磁钉或者粘贴磁带,通过磁感应信号实现导航,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,但此导航方式易受路径周围金属物质的干扰,磁带易受机械损伤,因此导航的可靠性受外界影响较大。

2.激光导航

激光导航是在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的导航。此项技术的主要优点有:AGV定位精确,地面无须其他定位设施;行驶路径可灵活多变,能够适合多种现场环境。激光导航是国外许多AGV生产厂家优先采用的先进导航方式。其缺点是制造成本高,对环境要求(外界光线、地面要求、能见度要求等)相对苛刻,不适合室外(尤其是易受雨、雪、雾的影响)。

3.视觉导航

视觉引导式AGV是正在快速发展和成熟的AGV,该种AGV上装有CCD摄像机和传感器,在车载计算机中设置有AGV欲行驶路径周围环境图像数据库。在AGV行驶过程中,摄像机动态获取车辆周围环境图像信息并与图像数据库进行比较,从而确定当前位置并对下一步行驶做出决策。这种AGV由于不要求人为设置任何物理路径,因此在理论上具有最佳的引导柔性,随着计算机图像采集、储存和处理技术的飞速发展,该种AGV的实用性越来越强。目前,视觉导航已被少数国家的军方采用,但由于成本高昂,将其应用到AGV上还不是很成熟,多与激光导航混合使用。

4.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,从而实现导航。此项技术在军方较早运用,其主要优点是技术先进,较之有线导航,地面处理工作量小,路径灵活性强。其缺点是制造成本较高,导航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。

5.二维码导航

二维码导航是近期新兴的导航技术,其原理类似于磁带导航。该导航技术是将若干个二维码贴在导航路线的特征位置上,由于二维码各不相同,因此可以在调试过程中,将路径上每个特征位置的导航指令信息与该位置上的二维码关联起来。在AGV工作过程中,通过AGV上的摄像头识别出行驶路径上的二维码,就可以获得行驶路径上每个特征位置的行驶指令,从而实现对AGV的导航指引。

6.混合导航

目前最有前景的混合导航技术当属视觉导航和激光导航混合的导航技术。视觉导航中的图像识别技术与激光导航技术相结合会使AGV更加完善,视觉导航可以让系统的灵活性与适应性大大增加,而激光导航又可以保证系统的精确性和可靠性,从而让AGV行驶得更加安全、精确。如斯坦德机器人就采用了“激光+视觉”的混合导航技术,基于自身算法生成高分辨率地图,使产品获得自主移动、路径规划、场景理解的能力,避免了误差累计问题,而且定位精度能达到±10 mm的水平,能满足大部分工业应用场景的需求。