對于現在AGV導航的方式很多,各有自身的優勢和缺點,都需要根據應用的場景來因地制宜。以便AGV能夠在工作環境中精確的知道自己所處的位置,明確其自身的工作區域。
一、AGV的發展歷程
無人搬運車最早是應用在汽車行業中,在1913年美國福特汽車公司將自動搬運車用到汽車底盤裝配上;在1954年,英國人首先采用地板下埋線取代地面上的導引軌道,組成以電磁感應引導的AGVS,1959年的美國,AGV首先應用到倉儲自動化和企業生產作業上。
隨著計算機技術的發展。在1973年瑞典VOLVO公司在KALMAR轎車廠的裝配線上采用了88臺AGV,使用計算機控制轎車的整個裝配作業。瑞典的NDC公司開發了AGV的第一代控制系統。1990年,瑞典的NDC公司開發了第四代AGV控制系統(激光帶引系統)。1991年,荷蘭開始使用磁體網絡導引技術。2000年,比利時的Egemin公司使用的導引技術為激光導引與慣性復合、激光測角與測距相結合的導引控制技術。
而我國研究的時間較晚,1976年北京起重機械研究所研制了我國第一臺AGV。1988年,原郵電部北京郵政科學技術研究所研制了郵政樞紐AGV。991年起,中科院沈陽自動化研究所/新松機器人自動化股份有限公司研制了客車裝配AGV系統。
二、AGV的類型有哪些
1、電磁導航
作為一種較為傳統的導引方式,通過在小車行駛的路徑上設埋金屬線,在金屬線上加載低頻或者是低壓電流產生磁場,通過車載電磁傳感器來對導引磁場強弱的識別跟蹤來實現導航。
(1)優勢,因為其金屬線是埋在地下的,不易受到破壞,而且制造的成本也比較低。
(2)劣勢,在其金屬線出現需要更改或是擴展時比較困難,而且電磁感容易受到金屬或是鐵質物質的影響。
2、磁帶導航
磁帶導引與電磁導引比較類似,都是通過在車的行駛路徑上鋪設磁帶,然后通過車載電磁感應器對磁場信號的識別來實現引導行駛。
(1)優勢,現在的磁帶導引技術比較成熟,而且成本也比較低,鋪設比較容易,比較容易擴展和更改路徑。
(2)劣勢,鋪設的路徑較為容易受到機械的損傷和污染,易受到金屬等鐵磁的影響,需要人員定期維護。
3、磁釘導航
磁釘導航和磁條導航都是需要磁條傳感器來定位AGV相對于路徑的左右偏差,磁釘導航與磁條導航的差異就在于磁條是連續鋪設的,而磁釘是散離式鋪設的。
(1)優勢,磁釘導引的優點是技術比較成熟、成本比較低,而且其隱蔽性比較好。抗干擾性能比較強,耐磨損、抗酸堿。
(2)劣勢,比較容易被鐵磁物影響,如需要更改路徑,其施工量比較大,而且會對地面產生一定的影響。
4、二維碼導航
通過地面上的二維碼實現運行,與磁釘相似但是坐標標志物不一樣。二維碼導航的原理就是小車通過攝像頭掃描地面二維碼,然后通過解析二維碼信息獲取當前的位置信息,
(1)優勢,定位精確,小巧靈活,鋪設和改變路徑也比較容易,便于控制通訊。
(2)劣勢,其在現場需要大量鋪設二維碼,而且二維碼比較容易磨損,維護起來其成本也比較高。
5、色帶導航
色帶導引是通過在小車的路徑上設置光學標志,然后通過車載的光學傳感器采集圖像信號來識別實現導引的方法。
(1)優勢,路面的鋪設較為容易,所以需要拓展和更改路徑較于磁帶來說比較容易,而且成本也比較低。
(2)劣勢,色帶比較容易受到污染和破壞,對于周邊環境的要求比較高,引導的可靠性受制于地面條件,定位不太準確。
6、激光導航
激光導引基于反射板定位的激光導航,其原理就是在AGV行駛的路徑上安裝位置準確的反射板,然后通過激光掃描,發出激光束,激光束通過在地面鋪設的多組反射板反射回來,由控制器計算出AGV的絕對坐標。
(1)優勢,激光導航能夠靈活的規劃路線,定位準確,行駛的路徑較為靈活多變,而且施工也比較方便,適用于各種場景。
(2)劣勢,激光導航的成本比較高,在目前的市場中占用率不是很高。
7、自然導航
自然導航也是屬于激光導航的一種,也是通過激光傳感器來感知環境,不同是在于激光導航的定位是反射板或是反光柱,而自然導航是可以定位為標志物,比如說場景中的墻面。
(1)優勢,自然導航可以依靠標志物的輪廓信息來進行定位,這就減少了反射板的使用,降低了施工成本。
(2)劣勢,當定位標志物的輪廓較為復雜時,小車的定位就會出現精度降低的問題。
8、視覺導航
通過小車自載視覺傳感器來獲取區域的圖像信息來實現導航的方法,這就需要在硬件上裝備攝像頭、補光燈和遮光罩等來實現。另一方面可以利用豐富的地面紋理信息,基于相關算法計算位移和旋轉。
(1)優勢,這種方式通過移動機器人在移動過程中拍攝地面的紋理進行自動建圖,來實現移動機器人的定位。
(2)劣勢,這種形式在市面上還沒有通用起來,因為運行的地面需要有紋理信息,而且需要運行的場地面積較大,所需要繪制地圖時間比較長。
9、慣性導航
慣性導航是利用移動機器人內部的傳感器,來獲取位置,利用光電編碼器、陀螺儀或是同時使用。在其運動時,利用編碼器的脈沖信號進行粗略的推算來確定位置。利用陀螺儀獲取移動機器人的三軸角速度和加速度,通過積分運算獲取位置。
(1)優勢,慣性導航的成本低且定位精度高。
(2)劣勢,會隨著運動累計誤差,至丟失位置。
10、復合導航
復合導航是指使用兩種或是兩種以上的導航來實現小車的運行,是為了使AGV適應各種使用場景較為常見的導航方式,也將越來越廣泛的應用在AGV上。
總而言之,AGV作為先進的自動化搬運方案,已經被越來越多的行業和企業使用。導航方式也從最初的有軌導航和無軌導航,AGV對特定標志物的依賴越來越少,對環境的適應性逐漸增強。
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