隨著工廠自動化,計算機集成的制造系統技術逐步發展和自動化立體倉庫的廣泛使用,AGV作為自動化運輸的重要工具,技術上獲得了迅猛發展,正逐漸替代傳統的人工搬運和分揀,提高貨物轉載運輸、自動上下貨架等的準確性、安全性和智能性。
AGV根據不同的應用場景已衍生出了多種導航方式,每種導航方式也許都存在相應的優劣勢,但均能找到自己的“用武之地”。
目前AGV導航方式有坐標導航、電磁導航、磁帶導航、激光導航、光學導航、慣性導航、自然導航、圖片識別導航、GPS導航等。而市場上主流的導航方式有磁導航、二維碼導航、激光導航、自然導航,本文將從這些導航方式入手,分析AGV如何“因地制宜”選擇恰當的導航方式。
磁導航
電磁導航是較為傳統的導引方式之一,目前仍被許多系統采用。它是在AGV的行駛路徑上埋設金屬線,并在金屬線加載導引頻率,使導線周圍產生磁場,AGV上的感應線圈通過對導航磁場強弱的識別和跟蹤實現導航。
其主要優點是引線隱蔽,不易污染和破損,導引原理簡單而可靠,便于控制和通訊,對聲光無干擾,制造成本較低。缺點是路徑難以更改擴展,對復雜路徑的局限性大。
隨著工廠規模的擴大及場地改造,電磁導航靈活性差的弊病顯露無疑。磁帶導航技術與電磁導航相近,不同之處在于采用了在路面上貼磁帶替代在地面下埋設金屬線,通過磁帶感應信號實現導引。
實際上,有的企業擔心把感應磁條貼在地面上影響美觀,或是應某些工況需求,會在地面上開槽以隱藏磁條。
磁帶導航相較于電磁導航而言,其靈活性比較好,改變或擴充路徑較容易,磁條鋪設簡單易行,AGV定位較為精確,磁帶成本較低。
但是,磁帶導航的缺點依然明顯,磁帶可能會受環路通過的金屬等硬物的機械損傷,需要定期維護。路徑變更需要重新鋪設磁帶,AGV只能按磁帶行走,無法實現智能避讓,或通過控制系統實時更改任務。
佳順智能董事長李特認為磁導航因其基本配置為磁傳感器,采購成本較低,技術難度低,但地面施工工程很大。磁導航適用于地面嵌入型、輕載牽引型的裝載方式,可用于非金屬地面、非消磁的室內環境。
目前,傳統AGV用磁導航比較多。
二維碼導航
二維碼導航逐漸被人們熟知源自于Amazon 宣布,將以7.75億美元現金收購Kiva System公司,并建立自己的自動化物流倉庫。Kiva機器人屬于視覺識別二維碼加慣性進行導航,其地圖相當于是一個巨大的圍棋棋盤,機器人可以到達所有點。
隨后,國內外眾多電商物流應用對標Kiva推出“貨到人”的解決方案。在Geek++ CEO鄭勇看來,現在在電商中主推的解決方案是“貨到人”的機器人揀選系統,實現的是無人環境的運作,所以二維碼導航在此環境下得到推崇。
鄭勇還表示,加之在系統中對機器人的導航精度非常高,而只有二維碼導航的精度最高,可以做到“毫米”級的導航精度,因此二維碼導航也會用在精度要求高的制造業中。
可見,二維碼導航的優點在于AGV定位精確,小巧靈活,鋪設、改變路徑也較容易,便于控制通訊,對聲光無干擾。
鄭勇指出,二維碼導航的性價比最高,缺點則是路徑需要定期維護,如果場地復雜,有人來干涉或拉地牛叉車經過,就容易把地上的二維碼碾壞,需要頻繁更換二維碼。因此,比較適合全自動無人化的環境。
此外,二維碼導航對陀螺儀的精度及使用壽命要求嚴格,對場地平整度有一定要求,價格較高。
激光導航
目前,市面上的激光導航有兩種模式:
第一種是反光板導航,在AGV行駛路徑的周圍安裝位置精確的激光反射板,AGV通過發射激光束,同時采集由反射板反射的激光束,來確定其當前的位置和方向,并通過連續的三角幾何運算來實現AGV的導航。
另一種則是SLAM導航,通過激光雷達對場景的觀測,實時創建地圖并修正機器人位置,無需二維碼、色帶、磁條等人工布設標志物,真正實現對作業環境的零改造。另一方面,通過激光雷達對障礙物的實時檢測,有效規劃軌跡避開障礙物,提高人機混合場景的適用和安全性。
在Geek+ CEO鄭勇看來,目前SLAM導航的受關注度最高,成為很多廠家的研發方向,靈活度也比其他導航方式強。Geek+也自主研發了SLAM導航,這類導航方式不需要地面任何的標識,也不改變工作環境,使得機器人部署更快。
同時,鄭勇也表示,激光導航定位比較精準,但在精度上激光導航不如二維碼導航,可以做到“厘米級”的精度。
業內人士稱,目前激光導航的市場份額正在逐步擴大,它是目前國內外許多AGV生產廠家優先采用的先進導航方式,已經和二維碼導航及磁導航成為國內最主要的三類AGV導航方式。
但是,激光導航的制造成本高,對環境如外界光線,地面要求,能見度要求等要求較相對較高。
被譽為“國內首家全面掌握激光導航移動機器人全部軟、硬件技術的科技型企業”的蘇州羅伯特木牛流馬物流技術有限公司,會考慮成本因素根據客戶需求來搭配導航系統。
木牛流馬總經理王平解釋,從目前來看,如果客戶對效率、準確度要求高,在生產管理中信息化基礎較雄厚時,會建議客戶選擇精準度最高、穩定性最強、靈活性最大的激光導航技術。
同時,木牛流馬也有比較先進的視覺導航、磁導航解決方案,以此彌補給客戶提供解決方案時產品鏈的缺失。
自然導航
從上述介紹來看,目前市面上的AGV產品還較多采用“有軌導航”,它需要借助磁條、磁釘、二維碼、激光反射板等輔助設施。這類產品在實際應用當中,實施工程量浩大,維護成本高昂,路徑更改和擴展困難,無法適應復雜多變的生產環境,無法滿足產業柔性升級的需求。
南江機器人自主研發了自然導航,其總經理章逸豐介紹,自然導航是近幾年隨著智能制造和柔性生產需求新興的導航方式,技術門檻高,尤其是在機器人智能算法和協同調度方面。
南江智能移動機器人iAGV就融合了自然無軌導航技術,搭載智能算法,無需借助任何輔助標記,機器人能夠按照算法規劃路徑自主移動。無需改造工廠環境,遇到工人和貨物自主避障和繞行。
章逸豐介紹,該系列產品涵蓋輥筒式、背負式、潛入式和牽引式等多種應用型號,并可根據工廠實際應用場景靈活配置。“應用由軟件驅動的‘柔性’充分滿足了企業柔性生產需求,路徑靈活指派,機器人快速響應。”可廣泛應用于3C 制造業、電商、醫療和倉儲物流等。
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