AGV小车几种常见的引导方式

2021-02-22 09:08:00
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Automated Guided Vehicle简称AGV,通常也称为AGV小车,指装备有电磁或光学等自动导引装置,能够沿规定的导引路径行驶,具有安全保护以及各种移载功能的运输车,工业应用中不需驾驶员的搬运车,以可充电之蓄电池为其动力来源。

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。

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。 

4. 二维码导引

二维码导引方式是通过离散铺设QR二维码,通过AGV车载摄像头扫描解析二维码获取实时坐标。二维码导引方式也是目前市面上最常见的AGV导引方式,二维码导引+惯性导航的复合导航形式也被广泛应用,亚马逊的KIVA机器人就是通过这种导航方式实现自主移动的。这种方式相对灵活,铺设和改变路径也比较方便,缺点是二维码易磨损,需定期维护。

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。

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。

7. 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。

8. 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。

9. 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。惯性导航优点是成本低,短时间内精度高,但这种导航方式缺点也特别明显,陀螺仪本身随着时间增长,误差会累积增大,直到丢失位置,堪称是“绝对硬伤”。使得惯性导航通常作为其他导航方式的辅助。

10. 测距导航

该导航技术主要应用于激光二位扫描仪对其周围环境进行扫描测量,获取测量数据然后结合导航算法实现AGV导航。该导航传感器通常使用具有安全功能的安全激光扫描仪实现,由于采用安全激光扫描仪可以实现安全功能的同时也能够实现导航测量功能。采用测距导航技术的AGV可以实现进入集装箱内部进行自动取货送货功能。

11. 轮廓导航

轮廓导航是目前AGV最为先进的导航技术,该技术利用二维激光扫描仪对现场环境进行测量、学习,并绘制导航环境,然后进行多少测量学习,修正地图进而实现轮廓导航功能。利用自然环境(墙壁、柱子以及其它固定物体)进行自由测距导航根据环境测量结果更新位置。

12. 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。